135857 (722696), страница 2
Текст из файла (страница 2)
или:
(2.2.10)
На основании полученных результатов с учетом выражений (2.1.13) и (2.2.10) могут быть сделаны следующие выводы:
при "большой" мощности основного колебания гетеродина комбинационная помеха на выходе преобразователя ослаблена больше, чем побочное колебание в гетеродине;
при "малой" мощности основного колебания гетеродина дополнительного ослабления комбинационной помехи на выходе преобразователя не происходит.
3. Расчет и экспериментальное измерение относительных уровней комбинационных помех.
Основной целью эксперимента было определение динамического диапазона в АС мм диапазона по комбинационным искажениям с преобразованием на 1ой гармонике гетеродина с умножением частоты.
3.1 Исследование уровней побочных колебаний
в сигнале гетеродина.
В этом эксперименте исследовалась работа волноводных
умножителей частоты на 2 и на 3 в диапазоне
25,9537.5 ГГц.
1 задающий генератор Г480 (Г481);
2 умножитель на 3 коаксиальный;
3 измеритель мощности P1;
4 измеритель мощности P9 ( P6 );
5 умножитель на 3 ( на 2 ) волноводный;
6 направленный ответвитель 10 дБ;
7 усилитель мощности;
8 переключатель 1:2 волноводный;
9 аттенюатор Д336;
10 аттенюатор 10 дБ;
11 измеритель мощности P3;
12 перестраиваемый фильтр;
13 смеситель;
14 фильтр низкой частоты;
15 генератор Г456;
16 анализатор спектра СК487.
С генератора 1 напряжение сигнала поступает на умножитель частоты 2, где происходит умножение частоты задающего генератора. Уровень мощности контролируется измерителем мощности 3. С умножителя сигнал поступает на усилитель мощности 7, усиливается и через направленный ответвитель 6 приходит на второй умножитель 5, где происходит окончательное формирование сигнала КВЧ гетеродина. Далее через аттенюатор 9, переключатель 8 этот сигнал через преселектор 12 подается на сигнальный вход смесителя 13 для анализа.
На гетеродинный вход смесителя через ФНЧ 14 приходит сигнал с генератора 15. Преобразованный сигнал исследуемого КВЧ гетеродина поступает на анализатор спектра 16, где происходит его дальнейший анализ.
Рассчитаем частоту задающего генератора Г480 для приема начальной частоты Fc рассматриваемого диапазона.
Fзг=(FcFпч)/n, (4.1.1)
где Fпч промежуточная частота, Fпч=1 ГГц,
Fc частота сигнала,
n общий коэффициент умножения.
Таким образом Fзг= (261)/6 = 4,16 ГГц при использова нии умножителя на 2.Наибольший уровень на выходе умножителя на 2 имеет побочное колебание, получающееся умножением на 3, то есть
9ая гармоника задающего генератора.
Таким образом частота побочного колебания Fп = 4,16*9 =36,44 ГГц.
Уровень основной гармоники Р6=12 мВт,а показание СК487 4 дБм при частоте настройки Г456 27 ГГц.Перестройкой Г456 на часто ту 37,44 ГГц получаем отклик на СК487, равный 26 дБм, что соответствует уровню побочного колебания Р9=0,08 мВт.
При использовании волноводного умножителя на 3 частота задающего генератора устанавливается Fзг= (261)/9 = 2,78 ГГц. Наибольший уровень имеет побочное колебание, получающееся на 12ой гармонике задающего генератора. Частота этого колебания Fп=Fзг*12 и будет соответственно Fп=34,33 ГГц. Уровень основной гармоники Р9=2,4мВт, а уровень побочного колебания Р12=0,8 мВт определены по описанной выше методике.
Уровни мощности основного колебания гетеродина Р6 и Р9 определяются максимальнодопустимой мощностью на входе волновод ного умножителя равной 100 мВт.
4.2 Расчет и исследование уровней комбинационных помех
смесителя.
________ __________ _________ _________
| | | | | | | |
| 1 |>| 2 |>| 3 |>| 4 |>
|________| |__________| |_________| |_________| |
| |
________ _______ ________ ________ _________ |
| | | | | | | | | | |
| 5 |>| 6 |>| 7 |>| 8 |>| 9 |<
|________| |_______| |________| |________| |_________|
| |
___|____ ____|____
| | | |
| 10 | | 11 |
|________| |_________|
Рис.2 Блок схема установки для исследований комбинационных
помех смесителя.
1 генератор Г480 (Г481)
2 умножитель на 3
3 усилитель мощности
4 умножитель на 2 ( на 3 )
5 генератор Г456
6 ФНЧ
7 переключатель
8 аттенюатор
17
9 смеситель
10 измеритель мощности
11 анализатор спектра СК487
С задающего генератора 1 поступает сигнал на умножитель
частоты 2затем на усилитель мощности 3, усиливается и поступает на умножитель частоты 4, где сигнал переносится на нужную нам частоту, а именно на частоту 6ой или 9ой гармоники ( в зависимости от того, какой у нас умножитель, на 2 или на 3 ),
далее сигнал поступает на гетеродинный вход смесителя 9.Сигнал
с генератора 5 через ФНЧ 6, переключатель 7, аттенюатор 8 пос
тупает на сигнальный вход смесителя. Продукты преобразования с
выхода смесителя измеряются анализатором спектра 11.
Измерения проводились по следующей методике.
Частота Г480 устанавливалась 4,16 ГГц при работе с умножением
на 6 основного преобразования и 2,78 ГГц при работе с умножением
на 9. Уровень сигнала Г456 поддерживался постонным и равным
30 мкВт. Значения частоты Г456 устанавливались такими же как
указано в разделе 4.1. Фиксировалось ослабление аттенюатора
Д336 при превышении отклика анализатора СК487 от входных
сигналов над собственными шумами на 3 дБ.
Результаты исследований сведены в таблицу, в ней же
приведены относительные уровни побочных колебаний гетеродина,
измеренных в пункте 4.1:
таблица 1
______________________________________________________________
|Умножи|Частота,ГГц|Ослабление|Уровень ||Уровень побочного |
| тель | |Д336,дБ |помехи,дБ||колебания гетеродина|
|_______|___________|__________|_________||____________________|
| x2 | 27 | 76 | || |
| x2 | 37,44 | 49 | 27 || 22 |
| x3 | 27 | 66 | || |
| x3 | 34,33 | 63 | 3 || 5 |
|_______|___________|__________|_________||____________________|
Таким образом из исследований видно, что при использовании
умножителя на 2 ослабление комбинационной помехи превышает
относительный уровень побочного колебания гетеродина.
Для оценки ослабления можно воспользоваться выражением (2.1.13).
При использовании умножителя на 3 относительный уровень
комбинационной помехи не ниже уровня побочного колебания гетеро дина. Для оценки уровня помехи в этом случае можно воспользоваться выражением (2.2.8).
Из полученных результатов следует, что коэффициент ум
ножения задающего генератора целесообразно выбирать таким образом, чтобы использовать волноводный умножитель на 2.
4.3 Измерение относительных уровней комбинационных помех
в анализаторе спектра.
_____ _____ _____ _____ | ____ ____ ____ ____ |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | ___
| 1 || 2 || 3 || 4 ||| 7 || 8 || 9 || 10 ||| |
|_____| |_____| |_____| |_____| | |____| |____| |____| |____| | | |
| | | | | |
| | | | |
__|__ _____ | __|_ ____ ____ | |14 |
| | | | | | | | | | | | | |
| 5 | | 6 ||| 11 || 12 || 13 ||| |
|_____| |_____| | |____| |____| |____| | |___|
| Преобразователь частоты |
Рис.3 Структурная схема для проверки комбинационных помех в АС.
1 генератор Г4156
2 направленный ответвитель
3 фильтр полосовой
4 аттенюатор Д336
5 частотомер Ч366
6 измеритель мощности М353
7 вентиль волноводный ФВВН116
8 смеситель волноводный 7,2*3,4 мм
9 усилитель малошумящий ЕЭ2.031.242
10 преобразователь частоты 317/17 МГц
11 умножитель частоты на 2 ЯНТИ 434.841.067
12 усилитель средней мощности 10,717,7 ГГц
13 умножитель частоты (26,6)/(226) ГГц
14 анализатор спектра С485
Измерения проводились с использованием методики, изложенной в разделе 4.2. В качестве задающего генератора применялся гетеродин синтезатор прибора С485.
Ослабление комбинационной помехи на 12ой гармонике задающего генератора составило порядка 30 дБ.
4.Заключение
Полученные результаты теоретического анализа относительных уровней комбинационных помех первого порядка в анализаторах спектра КВЧ с преобразованием на первой гармонике в случае немонохроматического сигнала используемого гетеродина могут быть применены для расчета схем анализаторов с умножителями частоты в гетеродинном
тракте.
Рассмотрены два случая формирования гетеродинного сигнала:
с использованием волноводного умножителя на 3,
с использованием волноводного умножителя на 2.
Для первого случая мощность основного колебания гетеродина недостаточна для обеспечения оптимальных параметров смесителя. Наиболее близкие к эксперименту результаты дает метод аппроксимации ВАХ диода степенным рядом. Оценка по формуле (2.2.10)совпадает с результатами таблицы 1.
Для второго случая лучшее совпадение результатов расчета относительных уровней комбинационных помех дает метод аппроксимации ВАХ диода экспонентой. Оценка по формуле (2.1.13) уровня комбинационной помехи дает результат на 2 дБ ниже по сравнению с относительным
уровнем побочного колебания для описанного в работе эксперимента без учета рассогласования на гетеродинном
входе смесителя. Измеренный уровень комбинационной помехи по данным таблицы 1 ниже относительного уровня побочного колебания на 5 дБ.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований относительных уровней помех в АС мм диапазона, обусловленных наличием побочных колебаний в сигнале гетеродина, показывают, что динамический диапазон АС может быть обеспечен не менее, чем величина ослабления побочного колебания только в случае достаточно большого уровня мощности основного колебания гетеродина. Для исследованного смесителя на волновод сечением 7,2x3,4 мм этот уровень не должен быть ниже 10 мВт.
5. Список литературы
1. H.W.Pollack, M.E.Engelson. The Microwave Jornal. 1962, Dec.
2. А.М.Щерба "Труды учебных институтов связи",серия "Радиоиз
мерительная техника", 1969г.,вып.2.
3. Л.С.Гуткин "Преобразование СВЧ и детектирование",Госэнерго
издат, 1953г.
4. Л.Р.Деречинский "Вопросы радиоэлектроники",серия "Радиоиз
мерительная техника", 1969г.,вып.2.
5. Е.Янке, Ф.Леш, Ф.Эмде "Специальные функции",
Изд."Наука", 1968г.
6. Научнотехнический отчет о НИР "АнализаторММ"(предварительный),
ННИПИ " Кварц ", 1997г.
7. Б.М. Богданович "Нелинейные искажения в приемноусилительных
устройствах " /M, " Связь ", 1980г.
8. А.А. Залевский " Вопросы расчета и проектирования
панорамных измерительных приемников " /Вопросы Радиоэлект
роники. Вып. 3, серия Р.Т., 1971г.
3. Техника безопасности
Настоящая работа проводилась в лаборатории без повышенной опасности. При работе соблюдались следующие правила техники безопасности:
все приборы были заземлены;
перед включением проверялась правильность соединения приборов, а также отсутствие на рабочем месте посторонних предметов;
работы проводились под руководством научного руководителя и консультанта;
после окончания работы все приборы были отключены от сети питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
