Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 3 - 1979 г. (1151802), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Номоарамма комбииациоичьы колебаний а смесителе, Результаты таких расчетов были табулированы в нескольких формах, чтобы помочь разработ. шку системы быстро определить, какие комбинации входных частот и полос пропускзния не дают сильных паразитных комбинационных состэвлягощих низкого порядка. Наиболее употребительная форма номограммы смесителя (1) показана на рис.
2. Жирная линия показывает изменение нормврованной частоты выходного сигнала (Н вЂ” Е)(Н в зависимости от нормированной частоты входного сигнала Е/Н. Эта зависимость обусловлена комбинационными составлягощими первого порядка вида Н вЂ” Е, которые возникают в основном чз-за квадратического члена в степенном ряду, аппроксимирующем характеристику смесителя. Все прочие линии номограммы определяют комбинационные составляющие, обусловленные кубическим членом в степенном ряду и членами более высокого порядка. На номограмме очерчены контуры семи особенно употребительных областей. Метод применения номограммы проиллюстрируем на примере непользования области, помеченной буквой А и представляющей самую широкую доступную полосу частот, свободную от комбинационных составляющих, со средней частотой Е(Н=0,63.
Доступная ВЧ полоса пропускания простирается от 0,6! до 0,65, а соответствующая полоса пропускания по ПЧ вЂ” от 0,35 до 0,39. Однако на краях полосы пропускания по ВЧ создаются комбинационные колебания на ПЧ с частотами 0,34 (4Н вЂ” 6Е) и 0.4 (ЗН вЂ” 41.). Любое расширение мгновенной полосы пропускания по ВЧ приведет к перекрытию полос ПЧ, которое невозможно исправить фильтрацией на ПЧ. Комбинационные составляющие частот 4Н вЂ” 6Е и ЗН вЂ” 4Е, как все паразитные комбинационные составляющие на ПЧ, возникают иэ-за кубического члсна степенного ряда в членов более высокого порядка.
Полоса, свободная от паразитных кочбинаиионных составляющих, в любой из обозначенных на номограмме областей составляет примерно 1Оуь от средней частоты, т. е. равна (Н вЂ” Е)г'1ОН. Поэтому в приемниках, где необло. димо иметь широкую полосу пропускания, требуется использовать высокую промежуточную частоту, соответствующую средней частоте одной из этих областей. Для ПЧ ниже (Н вЂ” Е))Н=0,14 паразитные комбинационные колебания обусювлены членами чрезвычайно высокого порядка, и поэтому столь малы по амплитуде, что ими обычно мои<но цреиебрсчь. Номограмма номбннационных колебаний наглядно демонстрирует также появление побочных каналов приема.
Один яэ наиболее сильно выражепныт побочных каналов соответствует точке Н, где комбинационная час1ота вила 2Н вЂ” 2Е соответствует колебаниям на выходе смесителя. аонздающич в пологу пропускания по ПЧ, при нормированной частоте чхозчого сигнала, раиной 0815. Все комбинационные частоты вндэ Ю(Н вЂ” 10 соответс вуюг погеч.
циальио опасным аобочнйм каналач приема, с котиными трулио б.кчттьсч. 142 2Х Высокочастотная головко прислипко Колебания этих частот необходимо отфильтровывать по ВЧ, чтобы не допустить нх до входа смесителя. Побочный канал приема, который аевозмохсно рассчитать при помощи данной номограммы, возникает, ногда два или более входных сигнала, частоты которых лежат вне основного канала приема, в результате взаимной модуля~гни создают сигнал на третьей частоте, лежащей в полосе пропуска- угг-цгж ав а2 Юо 46 гтй бУН Рис. х номограмма яомбииапионныя «олсбаниа иа выхода папимаююсго прсобразова- 1сляг Π— носовая яастоти вдов~гого снгпала; б — низкая частота втолиаго сигнала.
ння по ВЧ. Этот эффект обусловлен четными членами четвертого и более высокого порядка в аппроксимирующем ряду, Влияние этого канала будет заметным, например, когда 2Н вЂ” т.т — йя В некоторых вариантах смесителей уровень, взаимной модуляции уменьшают путем подачи на смссительные диоды прямого смешения с целью уменыпения кривизны участков кх характеристики, описываемых членами высояих порядков в аппроксимирующем ряду. !43 Гл. 2.
Радполокаиаонные лрпемнака Балансмый смесителе. Рассмотренные выше модель смесителя и номограмма комбинационных колебаний позволяют рассчитать спектральные характеристики несимметричного (с одним сигнальным входом) смесителя В ба. лансном смесителе зги характеристики видоизменяются за счет симметрии схемы.,Иве наиболее распространенные схемы балансного смесителя показаны на рис. 3, а, б.
В схеме рнс. 3, а подавляются все комбинационные колебания по ПЧ и побочные каналы приема по ВЧ, получаемые за счет четных гармоник ча- бут аигмгн агния Н(т яиняянтнние ггтнгяг(уина Ннгнянтг ггнггягсу оигнан /М йу гигнин алинсан гнидгуе инииг нн силнин миня Рис. 3. Балансиыя смесителе с инвертированным сигналов (пу, с инвертированным есе- рониннрующим напряжением (бц смесителе с нолавлевнем сервалыюс ьлнааа (т) стоты сигнала, Если фазовый сдвиг на ВЧ получается не путем временной задержки, то частота гетеродина н все ее гармоники подавляются на сигналь. ном входе Важной особенностью балансного смесителя является также то, что шумовые боковые полосы сигнала гетеродина, которые преобразуются в промежуточную частоту, подавляются на выходе смесителя по ПЧ.
В схеме рис. З,б подавляются все комбинационные колебания по ПЧ и побочные каналы приема, получаемые за счет четных гармоник частоты гетеродина Если высокочастотный фазовый сдвиг получается не путем временной уадержкн, частота гетеродина н се нечетные гармоники подавляются на сигнальном входе смесителя, Однако шумовые боковые полосы сигнала гетероднна, преобразуемые в промежуточную частоту, данной схемон не пода влнются. Смгсатгла с подавлением зеркального канала Несимметрн'(ный смесптель имеет два канала приема, связанные с наличием квадратического члена 144 2.4 Высокочастотная головка приемника в аппроксиагируюпгеч степенном ряду. Эти каналы расположены на частотах выше и ниже частоты ггтеролняа, отстояших от иее на величину промежуточной частоты Неиспользуемый канал, в силу его частотной симметрии называемый зеркальным, подавляется в однополосном смесителе, схема которого показана иа рис 3, а.
В гибридном узле на высокой частоте создается разность фаз 90' мез ду гстеродиннрующими напряжениями, подаваемыми нв два смесителя, которые могут быть балансными Вследствие этого фазового сдвига выходные ПЧ напршкеиия смеси геля нмгнот сдвиг по фазе +90' йлегчрсплил лилпе чипа УУУУ йеллпспьгй йиеплчй сгчеигпель уууу ф, — + Усиличель нп лйй ь' вийи $ В ййй В ййй „ ууй ф К гуу Усиличепь пи чуп- пельепч Жюе Трплеиечпрпыии усиличель Уеакжюае— лзгй перплучргчеспай усиличель Уй й,у йа бу Я ь й ЕУУ 2У ьй Упсчпчи, И» Ркк а Штмокмо карак орос ккн ВЧ го аок рахн клоканнрннык арнамннкоа.
!4б в одной боковой полосе и — 90' в другой. В гибридном узле на промежуточной чзстоте происходит дополнительньпч положительный или отрицательный фазовый сдвиг на 90', вследствие чего сигналы верхней боковой полосы складываются на одном выходе н вычитаются на другом. В приемниках, где используются широкие полосы пропускания, гибридный узел на ПЧ должен быть неизбирательного типа. Характеристики усмлителей и смесителей. Шумовал температура Наиболее употребляемыи показателем качества смесителя или усилителя является его коэффициент шума. Однако понятие шумовой температуры оказалось более удобным при определении шумовых характеристик мазера и некоторых параметрических усилителей. На рнс.
4 показаны типичные значения коэффициента шума 1'21 и шумовой температуры для шести наиболее распространенных типов устройств СВЧ. Мазеры и охлаждаемые пзраметрические усилители здесь не прииелены ввиду их ограниченного применении. Кривые рис. 4 показывают пост пенное повышение шумовой температуры с увеличением рабочей частоты Балансный диодный смеснтель широко используется ввиду его большого линамического лиапазона и, хотя, как свидетельствует рис. 4, обычно он не является особенно малошумягцим устройством, разработка диодов Шоттки позволила осушсстви и балансные смесителн даже с более широким динамическим диапазоном и коэффициентами шума. сниженными до б,б дБ на частотах вплоть до 9 ГГц.
Пиналическшт диапазон Вторым важным показателем качества ВЧ головки является динамический диапазон, измеряемый в пределах от среднекввд. рзтнческого уровня шучз до уровня сигнала, который уменьшает дифференциальное чсиленне на 1 хБ, Поскольку среднеквадратическнй уровень шума зависит от ширины полосы пропускаиин по ПЧ, эффективный динамический Гл, 2. Радыалакьщионкые приемника диапазон сунсается прн расширении полосы пропускания по ПЧ. Цинамиче. скяе диапазоны шесьи типов устройств СВЧ ь2] показаны на рис, 5. Кривые здесь продлены в область полосы пропускания по ПЧ, соответствуюьцую максимальной полосе пропускания по ВгБ достижимой для данного устройства.
Бавансный диодный смеснтель, как видно из сравнения, обладает нзн. большим динамическим диапазоном при заданной полосе пропускання по ПЧ Однако динамический диапазон смесителя, перед которым включен малошумяьцнй усилитель, сужается пропорционально коэффнписнту усиления усилителя. 720 700 ф 'к 00 мы ~ф ьч 00 ьэ ф ъ 00 М 20 7 3 7 гь7 700 7000 70000 0аларт лроруахалач ла ПУ,777гг Рвс. З.
дкнкмкчссккй аикказкк усграйстк Сюь. Следовательно, коэффициент шума и динамический диапазон невозможно оптимизировать одновременно. Решение этой задачи может быть найдено на пути использования активного преобразователя ь4, 5]. Примеры, Валанснььй даодный слеснтеьь. Ъатьаььсььзя' схема на диодах (рис. 3, а,б) является типичной для большинства СВЧ смесителей. Гкбрид. ный СВЧ узел можно создать в волноводяом коакснальном или мнкрополосковом исполнении, полоса пропускания такого узла обычно около ьбсус от среднеи частоты.
Волноводные смеснтслн обеспечнвьььо~ более широкие поло. сы пропускания, а в случае смесители на ортогональных типах колгбаннй реа. лизуются полосы пропускания порядка 20с7с от средней частоты. Контур ПЧ обычно выпогшяется на элементах с сосредоточенными пара. четрамн. Трансформация напряжения, необходиыая для получения ььпгимального коэффициента шума, может быть осуьььесгвле~ьа двухконтурныч трансформатором нлв П-образными цепями. Контур не настрзивается на максимальную передачу мошности, тзк кзк при этом не обеспечивается минимум шума. Транзисторный СВЧ усилитель, Типичныв каскад транзисторного СВЧ усилителя [3] показан на рис. 6.
В этом усилителе используется комбинация цепей с сосредоточенными и распределеььными параметрами. Пепи связи выполняются на дисковых конденсаторах; если вывод необходимо заземлить по высокои частоте, то используются конденсаторы проходного типа. Коллекторная цепь настраивается а широких пределах с помопьыо резонатора нз петле- ь46 25 Гшсродг ны образной мякрополосковой линни. Согласующая секция петлеобразной ыикроволоскозой линни обеспе п.влет соединение каскадов усилителя. Транзистор с мезаструхтурой а чакромодульном исполнении (чэо позволяет монтировать его мстоаом погружения з расплав а отверстиях, высеченных в плате печатного монтажа) уменьшает паразнтную индуктивность до минимума Усилитель, состояхшй иэ четырех каскадов этого гипа, имеет усиление 20 дБ в полосе частот !)понйдобый !100 — 2000 й!Гц. СВЧ транзисторы выпу- наироппппсипйегй скаются также в коаксиальиом корпусе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
