Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 53
Текст из файла (страница 53)
6.22 приведена структурная схема СВЧ аналогового пассивного СЧ на ПЛВ-фильтрах, синтезирующего в диапазоне 1393...1611 МГц сетку частот /„с Г = 1 МГц (л = 219). Все частоты на рисунке указаны в мегагерцах. В каждый УЧ входят гребенка из девяти фильтров и два ЭК, работающих по командам СУ. Большие коэффициенты умножения 7.~ и Ь> предопределяют малую относительную частотную расстройку между соседними составляющими спектров сигналов на выходах УЧ~ иУЧ: менее 1 и 3,3 о>о соответственно.
Поэтому для эффективного подавления гармоник, расположенных рядом с полезной, требуется высокая избирательность фильтров, входящих в ГФ. Учитывая, что диапазон частот7; и/7 составляет несколько сотен мегагерц, наиболее целесообразно использовать ПАВ-фильтры. Выбирая с помощью ЗК> поочередно одну из частот /; и вычитая из нее последовательно каждую из девяти частот /„ получаем на выходе ПФ, »4 значений частоты,/ь Формула для определения ля имеет вид ля= = и, + (и, — 1)(л, -1), т.е, п4 = 73.
Для образования на выходе СЧ заданного дискретного множества частот в ПЧ> и ПФ> выделяются колебания есч(/) с разностной частотой /'„= /, — 7м где /, может принимать одно из трех значений, определяемых положением ЭКЛ Тогда, учитывая, что л, = 3, имеем л = л»>4 =- 219. Сравнение методов построения СЧ показывает, что если главным показателем является быстродействие с длительностью /„,„ Гетеродинный тракт, регулировки и индикация 2?3 †13 1611 =1 =219 Ги! 1 л,=з Рис. 6.22 порядка единиц или долей микросекунды, то преимущество следует отдать системам пассивного синтеза. Использование методов активного синтеза при достаточно «густойн сетке частот не позволяет получить значение !к,„меньшее десятков нли даже сотен миллисекунд.
Напротив, если доминирующими по значимости являются спектральные характеристики СЧ, то предпочтительнее применять активную фильтраци!о с помощью системы автопоастройки. Последняя, особенно в двух- и трехкольцевом вариантах, позволяет получить 2)„,„=- 80...100 дБ, в то время как для пассивных СЧ типичными данными являются Г3„,< 60...80 дБ. Что касается случайных (шумовых) помех, то вид функций 5!(Г) и 5-(Г) внутри полосы захвата ИФАПЧ (при активном синтезе) и полосы пропускания фильтров (при пассивном синтезе) задается главным образом эталонным генератором и отношением Л.=~;!/Г„. Действительно, в обоих случаях СПМ Г!ОФ и ПОЧ на выходе СЧ связаны с аналогичной характеристикой колебаний ЭГ равенством 5с !(Г) = =- 5и(Г) + 2018 Л, дБ/Г!ь Следовательно, в наиболее важной области час~о~, прилега!ошей к несуцзей Гн, оба метода синтеза примерно равноценны. Вне указанных полос СПМ 5сч(Г) определяется внутренними свойствами каскадов, входящих в СЧ: в активных СЧ определяющую роль играют шумы гетеродина (в свободном состоянии), в пассивных — шумы умножителей частоты.
6.7. ГЕТЕРОДИНЫ Возмо!кны два пути построения ГТ вЂ” первый, рассмотренный выше, основывается на применении СЧ, второй — на использовании автогенераторов (АГ), работающих в режиме свободных (автономных) колебаний. Основным достоинством СЧ является малое 274 ГЛАВА В значение б„ определяемое эталонным генератором. Если под Ь, понимать долговременную нестабильность, то при кварцевом термостатированном ЭГ ее величина равна примерно 1О ~, а при двойном термостатировании и прецизионном кварцевом резонато— 7 -8 ре б, уменьшастся до 1О ...1О . !квантовые стандарты частоты дают 8,=10 ' ...1О ". Однако любой вариант построения СЧ нс позволяет получить непрерывное перекрытие диапазона частот /„ а лишь интерполирует его дискретным множеством (и) точек с шагом г .
Это свойство наряду со сложностью схемотехнических решений является основным недостатком метода синтеза гетеродинных частот. Автономный АГ, наоборот, обладает сравнительно малой стабильностью, однако может обеспечить плавное перекрытие диапазона. Для уменьшения б, в этом случае осуществляют оптимизацию режима работы АЭ, термостатирование и термокомпенсацию, влагозащиту и тгь Большое значение приобретает так>ко повышение добротности колебательных контуров, входящих в АГ (переход на ДР, полые и ПАВ-резонаторы). Эффективность подобной параметрической стабилизации тем выше, чем в меньших пределах псрестраиваегся частота 1,. Как следует из (1 6.6, плавный автогенератор входит в качестве объекта рсгулирования — гетеродина также и в состав активного СЧ. Однако здесь он работает не в автономном, а в синхронизированном ре>киме, при котором его основные собственные характеристики (нестабильность и спектральные параметры) играют второстепенную роль.
Если приемник имеет фиксированную настройку, т.е. необходимо обеспечить только одно значение Г„то не~очипком гетеродинных колебаний является обычно тракт умно>кения частоты )„. При отношении Я;„кратном двум и трем, построение УЧ особых проблем не представляет. В более общем случае для трансформации ~„(равной, как правило, 5 или 1О МГц) вг'„' требуются достаточно сложные структуры СЧ, несмотря на то, что в данном случае и =1. Подробно принципы работы и особенности построения АГ рассма~риваю~ся в курсах сОсновы теории цепей» и «Радиопередающие устройства». Ниже рассмотрим основные особенности СВЧ гетеродинов, поскольку именно в этом диапазоне реализация стабильных перестраиваемых АГ предо~валяет наибольшие трудности [15 — 18].
В указанной частотной области используют полупроводниковые АЭ: БТ, ПТШ, ДГ, ЛПД. Вакуумные приборы (отражательные клистроны, лампы обратной волны) и ТД в настоящее время почти не применяются. В табл. 6.1 представлены параметры отечественных СВЧ малогабаритных автогенераторов Гетеродинный тракт, регулировки и индикация 275 Таблица бл на БТ, кремниевых ЛПД и арсенидгаллиевых ПТШ и ДГ. В таблице Рг — мощность высокочастотных колебаний.
Обычно гетеродин представляет собой маломощный источник колебаний, но в ряде случаев (например, в многоканальных РПрУ) Р„достигает сотен милливатг и единиц ватт. Из таблицы следует, что рассматриваемые типы АГ обеспечивают необходимые уровни Р, в дециметровом, сантиметровом и в значительной части миллиметрового диапазонов. На частотах ниже 1О ГГц наименьшими шумами обладают АГ на БТ, на более высоких частотах удовлетворительные шумовые характеристики имеют автогенераторы на ПТШ и ДГ, а уровень шумов ЛПД-генераторов на 20...30 дБ выше, чем у АГ на ДГ. Поэтому при использовании гетеродинов на ЛПД для предотвращения повышения коэффициента шума приемника обязательно применяется балансная схема смесителя и принимается ряд дополнительных мер.
Стабилизация частоты высокодобротными резонаторами позволяет реализовать температурный коэффициент частоты порядка П...4).10'17'С, что обеспечивает значение З„от 1О'...10 до 10 '...10 '. Такой широкий разброс нестабильное~и объясняется различными пределами перестройки частоты: ббльшие б„соответствУют значительным изменениЯм 7и а меньшие — Узкополосной перестройке либо фиксированному значению Р„. Если указанная стабильность частоты для нормальной работы радиосистемы недостаточна, гетеродины строят по схеме транзисторно-варакторной цепочки с многократным умножением частоты более высокостабильного низкочастотного задающего генератора (кварцевого или СЧ). Такие гетеродины представляют собой каскадно соединенные транзисторные и варакторные умно>кители частоты, между которыми для повышения уровня мощности, фильтрации и развязки включены транзисторные усилительные каскады и фильтры.
При умножении в 7, раз частоты задающего ~енератора значение Ь, не изменяется, однако уровень шумов выходного колебания возрастае~ не менее чем на 201я 2, поэтому для уменьшения общей кратности умножения стремятся выбирать частоту задающего генератора в диапазоне 100...150 МГц, где кварце- ГЛАВА 0 276 125МГц >> 250М1ц ПФ, Ъ; П(0, кг 2 4' 4' 4 ГГц 0> . 47', .1 „в 0,1Вт 1лг 0,5 Вт 10 цвт Рис. 0.23 вые резонаторы, работающие на механических гармониках, еще сохраняют удовлетворительные параметры. Структурная схема гетеродина этого класса для приемника РРЛ диапазона 4 ГГц показана на рис.
6.23. Высокая стабильность частоты (б,= 2.10 ') достигнута термостатированием кварцевого резонатора. Удвоитель частоты 1251250 МГц — транзисторный, узкополосный ПФ, обеспечивает филь~рацию шумов в тракте, транзисторные развязывающие усилители У1, У, компенсируют потери соответственно в удвоителе и фильтре. Основной умно>китель частоты — двухкаскадный варакторный, состояп1ий из двух учетверителей в одном блоке.
На его выходе включен волноводный ПФ. с полосой 8...10 МГц, подавляющий нежелательные составляющие спектра, появившиеся в резуль~а~е умно>кения частоты. Выходная мощность гетеродина регулируется переменным волноводным атгенюатором. В перестраиваемых ПЧ такие гете- родины делают широкополосными (с относительной полосой 6...10%), а в качестве задающего генератора используют СЧ. В гетеродине РПрУ миллиметрового диапазона в качестве умножителсй частоты с высокой кратностью могут использоваться генераторы на ДГ н ЛПД, синхронизированные на гармониках частоты колебаний задающего генератора или предварительной умно>кительной цепочки 1191.
Перестройка СВЧ генераторов возмо>кна тремя способами. В небольших пределах 1единицы процентов) 7, может варьироваться воздействием на режим работы АЭ по постоянному току, что одновременно приводит к нежелательному изменению Рг Более эффективна электронная перестройка с помощью варикапа, включенного в колебательную систему автогенератора. Здесь пределы отклонения частоты составляют 5...50% и не сопровождаются заметным изменением мощности. Однако сии>кение добротности резонаторов из-за включения варикапа приводит к возрастанию уровня шумов. Наиболее широкие пределы перестройки (порядка октавы) достигаются при использовании ЖИ1:резонаторов, высокая добротность которых ведет, кроме того, к снижении> СПМ ПОЧ на 20...25 дБ по сравнению с перестройкой варикапом. Недостатками АГ с ЖИГ-резонаторами являются повышенная чувствительность к дестабилизирующим факторам и большие трудности в осуществлении быстрого изменения частоты. Гетеродинный тракт, ре~улировки и индикация 277 В качестве генераторов накачки ППУ могут использоваться все рассмотренные выше типы АГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
