Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010)

Л.А.Белов УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ СВЧ-СИГНАЛОВ И ИХ КОМПОНЕНТЫ Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 210300 «Радиотехника» Москва Издательский дом МЭИ 2010 УДК 62: 396Д11 ББК 32Д4 Б 435 Репснзенты ОА. Челноков..юктор гахн кать ирафссстр, аслуший иэтчиый соз рудник ОАО яроссайсхне коечное кне сиюемыю Ю.Е. Лавренко.

каил. техн. наук. тгагген~ Саггкг-Петсрстургского гос)ларстаеаншо эгмктрогехннчссмяо уппасрситета «7)ЭТИа им. В.И. Ульянова !Ленина) Белов Л.А. Б435 Устройства формирования СВЧ-сигнаэов н их компонентьп учеб. Вособ. 7 Л.А. Белов. — - Мл Издательский дом МЭИ, 20!О.— 320 с, 1БВ)Ч 978-5-383-00497-5 Прелставдеиы схемы формирования рзяиосигиалав лепиметрового, сантиметрового. мпъчимезрового и оптичеакого диапазонов; способы стабидншиин чашат ы н модуляции параметров, характеристики серийных компонентов СВЧ-устройств. Анализируются параметры тактовых генераторов, источников сэабильиых по частате колебании на основе кварцевых н диэлектрических резоиагоров, генераторов с нспоаьзаваиием поверхностных акустических волн н огпоэлехтронных линий задержки, стандартов частоты и времени.

тверлотедьных и вакуумных усилителей СВЧ раэличнои мошности, умншкителей и делителей частоты, смесителей. быстродейатвуюших фазовых модуляторов, аинтезаторов частот и сд. Приведены примеры структурных сзсч устройств, выполненных на таких компонентах. Дана обширная справочная баж по пронзволнтюяч компонентов, узлов и ущюйств СВЧ-диапазона. Для студентов старших курсов высших учебных заведений раднптехннческих специальностей и слушателей курсов повышения квалнфикапин. Может быть ггоэезногг разработчикам современной злехтроииои аппаратуры сВЧ-диапазона.

УДК 621Л96.0! 1 ББК 32.84 Учебное издание Белов Яеоиид Алексеевич УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ СВЧ-СИГНАЛОВ И ИХ КОМПОНЕНТЫ Учебное пособие для вузов Редактор М77 Сокпааа Технический редактор 7 А Даореакт.аа Кор!ккторы Ел Стаостьяггааа В В ' гиоаа Компьютерная верстка В.В. Пак 17олписано в печать с оригинал макета! 5 04! О Формат 60т90 16 Бумага офсетная г арнитура Таймс Печать офсепмя Усл.

печ. л. 20,0 Уел. кр.-отт. 212) Уч..изд.л. 21,0 Тираж 500 экз. заказ 657 С-004 ЗАО *Издательский дам МВПь, 111250. Москва, Красноказарменная. л, 14 тея'факс: г495) 361-1681. адрес в Интернет. Ьпру ичч,шре-райнЬешлш шектронная почты римгтьг)шреьш. Ранима'пгрснраЬЬйзсм.га Отаечагано в ППП аТипография ина)ьнэ. )2Н)аа, Москва, Шубнисггпй пер..д. 6 - Л.А. Беаоа,20!О о ЗАО «Ишагедьскнй дач МЗИа, 2010 1БВ1Ч 9786-383-00497-6 Список обозначеннй Список сокрашений Предисловие. слава вгл 2.1. К 2.2. И орвя. Компоненты устройств СВЧ.....

омпонентная база. сточники колебаний СВЧ-диапазона........ 2.2.1. Параметры и классификация источников колебаний ....., 2.2.2. Стабилизация частозы с помопзью кварцевых и ПАВ-резонаторов . 2.2.3. Генераторы с диэлектрическими резонаторами ......,... 2.2.4.

Тактовые генераторы, . 2.2.5 Генераторы с повышенной стабильностью частоты .. 2.2.6. Генераторы. управляемые напряжением... 2.2.7. Генераторы с оптоэлектрозлектронной линней задержки .. 2.2.8 Стандарты частоты и времени ... Усилители сигналов СВЧ. 2.3.1. Малошумяшие усилители. 2.3.2.

Тверлотедьные усилители средней и высокой машности. 2.3зй Широкополосные твсрлотельные усилители... 2,3.4. Усилители с расширенными функцнональнымн возможностям и . 2.3.5. Вакуумные усилители мошности,...........,.... 2.3.6. Нелинейные искажения СВЧ-сигналов в усилителях мошности Умножитеди и лелнтедн частоты 2.4.1. Умножители частоты . 2.4.2. Делители частоты . Смесители и модуляторы. 2.5.1. Смесители . 2.5.2.

Модуляторы фазы !задержки!и амплитуды СВЧ-сигнадов... 2.3 2.4 2.5 Глава первая. Устройства формирования сигналов СВЧ-диапазона . !.1. Обшие сведения о радиосигналах. 1.2. Технические требования к усз ровс ! вам формирования СВЧ-сигналов 1.3. Формирование опорных колебаний 1.4. Формирование сигнадов СВЧ с модуляцией фазы и амплитуды .. 1.5. Формирование гигналаа с модуляцией частоты .. 1.6.

Формирование многочастотных сигналов . Контрольные вопросы к гл. 1 . 28 48 48 49 49 53 60 71 76 81 95 107 113 122 129 137 136 14з 145 145 157 170 !9 742 242 244 250 265 267 270 278 290 В!. 29! 295 6, Пассивные к ' щгл.сн1ы СВЧ-зраки*я Введение . 2.6 1, г!юърезнсторьь чип-конденсаторы, чнп.инлуктнвные катушки. цепи блокировки 2.6.2. Частотные фильтры . 2.6 3, Коммугаторы цепей. 2.6.4.

Ослабпзели, разветвители, согласованные нагрузли .... 2.6.5. Коаксиальные и волновааные соединители. Коп грольные вопросы к ыь 2 . Гзиаа тремья. Сиитезазоры стабизьныз частот. 3.1 Общие положения 3.2, Прямые цифровые вычислительные синтезаторы .... 3.3. Синтезаторы частот с системой фазовой синхронизации.... 3.4.

Комбинированные синтезаторы часто~ н сигналов Контрольные вопросы к гл. 3 . Глюки чевгвервны. Примеры построения устройств формировании и обработки сигналов СВЧ 268 4.1. Автомобильный ралиолокационный дат !г!к доплсровского смещения частоты 268 42. Молем телевизионно~о вещания н 1Р-телефонии на частотах лиапазона 5- — 2150 МГц.....:........ 4 3. Приемоперелающее устройство фиксированной оеспроводной связи с диапазоном 2 — 6 ГГц . 273 4.4. Снмплексное приемоперелаю~псе устройство с диапазоном 55 — 64 П ц 276 4.5. Дуплексное высокоскоростное приемоперелающее устройство с диапазоном 72 —.82 ГГц.. 4.6.

Приемоперелающее усгройство для базовой щанции сотовой связи 279 4.7. Устройство ралиочасютной идентификации объектов........... 28! 4.8. Прнемопередающее устройство сигналов стандартов ТП-ВСПМА . 282 4.9. Селективный ретранслятор сигналов дециметрового диапазона.. 282 4.10. Оконечное устройство волоконно-оптической линии перелачи данных 285 4 1!. Приемоперелающес устройство сантиметрового диапазон...... 287 4.! 2.

Коммутируемый двунаправленный ретранслятор сигналов стандартов СПМАтОБМ703 ........................ 288 4.13. Двухчастотный многоканальный приемник базовой станции сотовой связи 289 4 14. Приемопередающее устройство баювой станции стандарта зу!Вго. 4.! 5 Ралноперелающее устройство дпапаюна лецимегровых волн (ДМ Контрольные вопросы к пь 4. Призолгеиве. Интернет-адреса, наименования н область квнпетентности фирм — производителей коипогзеззтов злектронныз уз.юв и усз ройств 297 Сгнкок л итеры уры.

315 Прпзззетз<ый указатель. 318 (:ЛИСОК ОБОЗНАь(ЕНКЙ Кг Б по /~'Е 0 йг) та т я '(е интервале сиз нал е(е) Е и(г) Е,,Е 4 4. Со 1К(Г)!— ч(г) го(г) б(г) Ь, комплексный спектр сопрлжениый по Гильберту сигнал длина волны колебания период слелования битов чанип)шяции девиация фазы дисперсия гауссовского фильтра амплитудный спектр вариация частоты мгновенная круговая частота импульсная функция шаг по частоте отачонсние фронта сигнала от задаинога значения начальная фаза на lг-ч интервале интервал лискретизации периол следования информационных символов значение бита на А' ч отстройка от несущей частоты несущая частота, резонансная частота ДР верхняя и нижняя граничные значения полосы частот частота дискретизации частота следования информационных символов полоса пропускання по цепи модуляции частота повторения си~нала частота стандарта матосиг нальный кгпффициент усиленна ( '(г) "о ио(г) у (г) у,(г) с(г) р(г) га(г) синфазная составляющая молутируюшего сигнала номер отсчета, постоянная Больциана кол частоты пик-фактор мощности длина диэлектрического резонатора номер шрмоники фактор шума ()чохе Расюг) коэффнциси1 шума ()Чово Р)оог) максимальная мощность средняя мощность добротность резонатора квалратурная составлявшая модулнруюшего сигнала объем накопителя фазы в ((ВС спектральная плотность мощности фазового шума спектральная плотность мощности частотного шума спектральная плотность мощности текущее время абсолютная |емпсратура в кельаинах время наблюления высокочастотный ралиосигнал амплитуда сигнала опорная амплитуда модул»р) юший си~ иал нечетные биты (днбиты ) четные биты (лноиты) вариация фазы вариация амплитуды индекс чод)пяции частоты текущая фаза о, — начальная фаза и-и гармоники — постоянная составляющая 1!с —.

занимаемая сипшлом полоса частот Р„1 „и —. мощность входного сигнала, при которой козффнциент перелачи уменьшается на ! лБ относительно малосигнального значения Ас Лл В В, Е Е, - — амплитуда л-и гармоники — скорость манипуляпии — база сигнала — знергия сигнала — напряжение управления частотой Р„, л .„-- мощность двухчасюзного входного си~нала, гри которой уровни составляющих 3-го порядка равны уровню основных Рьнз ш з " мощность выхозтного си~нала, прн которой уровни составляющих 3-го порядка равны уровню основных Рак„„,— - вхолная мощность. при которой наступает режим насыщения Т„ -- период повторения сигнала Тс — длительность сиена ча зр„(гЗ вЂ”. ступенчатая кодирующая функпня изменения фазы Т Ангаояэытныи ! Ангаояьы ьнос раьиамм Ь Наичанованно эквивмьсььь.

' наименование АБГШ ь Аддитнвный белый 1 А1Ч61Ч А<ЫЬЬе ьЧЬ11е гауссовский глум ; Оаььзз1ап Номе АМьАМ Прсобраювание вхолнои ~ АМ1АМ ! Аьпрйбде-Аюр1пЫе амплитудной модуляции 1 Соптегя1оп в выколную Преобразование амплитудной модуляции в фазовую Автоматическая регулировка усиления Аналого-цифровой преобразователь Амплитудно-частотная характеристика Металл — -оксил —— полупроводниковая сгру"тура с боковой диффузией Быстрое преобразование Фурье Биполярный транзистор с гетероструктурой Внеполосный манипуляционный спектр Волоконно-оптическая линия связи Групповое время запаздывания Генератор, управляемый нвпрюкен нем Гауссовская частотная манипуляция Дециметровые волны Апьр1пЫе-РЬаае Соптегв1оп АМьФМ АСС Аыоюагю Оаьп Сонно! АРУ Апа!гьй-го-Пьйьга! Сопоепег Агпр1ЬЫе Ггсйоепсу СЬагасгепмк 1.агегайу ОППаед Мега!-Оан1-Бьйсоп АПС АГС АЧХ МОП БД 1.ОМОБ БПФ Гам Гоцпег ТгапаГопп ГГТ БТ НВТ Негегозггпсгоге В1ро1аг Тгапаилог ОЫ-оБВапд Роняет Бресггпгл 1лпе Г1Ьег Орос ВМС ОВРБ 1 ГО ГВЗ Огоцр Ое!ау ГУН ЧСО Чо1гайе Сои!гойей Оас!Паюг ) Оапзз!ап М1пппа1 ь БЬ!В Кеу Оесь Меггк ьуаоез Оье!ее!пса! Кегопацьг ОМБК ДМВ ДР ОМ эЧ Ой У10 Чпгшгп !гоп Оагпег Анюоязмчпое няичеяоэвнне ИТ Чо!Р КАМ ОАМ КвГ КвФМн ХО ОРЯ~ КВЧ ЕНР Клистрол ГОТ КМОП СМОК КПД РАЕ КСВН ЧБ%К ЛЕВ ЛЧМ Т%Т 1.РМ Интернет-телефония Квадратурная амплитудная модуляция Кварцевый генератор Квадратурная фазовая 1МаинпУлЯция Крайне высокие частоты Комбинация пролетного клистрона и тетрола Комплементарная структура металл— окснд — полупроводник Коэффициент полезного действия Коэффициент стоячей волны по напряжению Лампа бегущей волны Линейная частотная модуляция Ггдозоттггьлг; льыс лц,"оыгмм пгегМог!п1а11оп ! О151огцоп Чогсе очаг!пгегле1 Ргогосо! Яцадгащге Агар! ниде Мог!ц!аппп Сгуяга! Озс1йагог ' Оцаг!гагцге РЬазе Япй Кеу1пй Ехггегпе!у Н1РЬ Ргейцепсу 1!пдпсйте Оцгрпг ТоЬе Сгяпр1еглепга1ге Ятцсиие Мега1-Ох н1- Бе1п1сопбцсгог Ротчег Айаг! ЕЛ!с!енсу Чо11аае Яапг!1пй %ате Вайо Тгачейпй-%ате ТцЬе 1ллеаг Ргейпепсу МДЧР МККР ММВ МОП МПЛ М-ФМН Множественный доступ с кодовым разделением каналов Ортогональноеуплотнение с частотным разделением Межлународный консультативный комитет по ралиосвязи Миллиметровые волны Полевой транзистор на структуре металл-- оксид — полупровгжник Микрополоскоаая линия яг-позиционная фазоаая манипуляция Минимальная частотная манипуляция Лдррр сит ~кс с ррсьр "* сГ ррднрд Ллсзюязмчныщ , *Лвсзрязычвс-' рь врсвяс ~ 11вичрврвавие зьвиввлеьз 1 нрямеврвзвие 11!у 1зяатошумящнй усилитель !~ЗА Е!аозт Йо1зе Атрйрег МЭМС 1Микрозхектромеханиче- 1МЕМБ 1М1сго-Е!есно' ская система '; Месйапгса1 Бушем 1ЛгОБ НВДП ВА 1р ОАВ ЕО ОЕО ОГ ОЭГ ПАВ ВКГ ПЗФ ~ БМт 1ВРГ ПМ ППФ ПСС Брвбоиа ПФМ РАРК ПЧ РЧ РЧИД СВЧ СКО СМВ СМН БНГ ОРОМ СПМ ФШ РБП Р!Ч СЧ СШП ! ОБДУВ Низковольтовая лифферендиальная передача си1назов Обьемная акустическая волна Опорный генератор Оптоэлектронный генератор Поверхностные акустические волны П о тосно-загражлающий фильтр Поверхностный монтаж Полосно-пропускающий фильтр Побочные спектральные составляющие Пнк-фактор мощности Промежуточная частота Радиочастотный Радиочастотная илентифнкация Сверхвысокие частоты Среднее квадратическое отклонение Сантиметровые волны Сигнал со многими ортогонадьными несущими частотами Спеатрачьная плотность мощности фазового шума Синтезатор частот Сверхширокополосный ,! Еож 'згс111аце 1 1ИТегел!1а! Бййла1шй ! Войс Асоввнс %яре ~ 1.оса! Озсййагрг !Орсо-Е!аргон~с ! Озс11!агог ! Бнграсе Асоомю ! ' тГ'атея ! ~ Ванд Ке!есг Гриег ! ! Бограсе Моим Тесйпо!ойу ! Ванд Рава Г11гег Розтег Атегайе Реак ! Кайо ! 1нсепнейа!е 1Ггейнепсу ! Кад1о Ггейоепсу Кайо Ггейоепсу Ыепййсаооп ! Борег Н1БЛ Ггейоепсу Атегайе ! ! ' Бирег Н1Б1з Ггес1оепсу Оггойопа1 Ггейоепсу ! 01йзюп Мо!йр!ех1пц ! Розрет Бресна! ! Оепмйе Глазе Но!хе , Гсвг!нвосу Бупйезсеег ,Ына %!бе Вапб !алели* ~ С ОИ ! !ЗИЧЕИОГЗИИЕ УВЧ ФАПЧ 2ФМ ТКЧ ! Температурный! ! Зозффициент оз клонениа .