Файл: Захарьящев Л.И. Конструирование СВЧ каскадов на резонансных линиях и спиральных фильтрах.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.07.2024

Просмотров: 143

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

мов, чем аналогичные устройства на л а м п а х . Кроме того, конструкции смесителей на кристаллических диодах ком­

пактнее

и удобнее

в эксплуатации, чем конструкции на

л а м п а х .

 

Д л я

преобразования частоты необходимо выбирать

л а м п у

с большим

линейным участком изменения кру­

тизны:

в противном

случае она будет изменяться непро­

порционально изменению напряжения гетеродина, что

приведет к

появлению л о ж н ы х к а н а л о в приема на гар­

монических

составляющих частоты гетеродина.

Входными колебательными системами могут служить резонансные отрезки двухпроводных и коаксиальных ли­

ний,

спиральные

резонаторы и

фильтры,

малогабарит ­

ные

высокостабильные контуры.

В анодную ж е

цепь

л а м п ы включается

фильтр, настроенный на

частоту

пре­

образованного сигнала. Выделенная о г и б а ю щ а я разно­ стной составляющей д о л ж н а полностью соответствовать закону модуляции принимаемого сигнала, если сигнал

гетеродина не

модулирован и его амплитуда на сетке

к а с к а д а Ur^>Uc.

Полоса пропускания

выходного

конту­

ра смесителя

д о л ж н а соответствовать

ширине

спектра

принимаемого сигнала. Конструктивно анодный контур выполняется на элементах с сосредоточенными парамет ­

р а м и — высокодобротной катушке индуктивности

и кон­

денсаторе.

 

Расчет входного контура на концентрических

линиях

проводится в обычном порядке: выбранная по частотно­

му

диапазону л а м п а определяет

конструктивные разме ­

ры

коаксиальных труб. При этом,

если расчет проводит­

ся на максимальную добротность контура, то отношение диаметров внешней трубы к внутренней выбирается рав­ ным 3,6. Волновое сопротивление контура может быть

найдено из в ы р а ж е н и я (2.12). Геометрическая

длина

ли­

нии зависит от величины н а г р у ж а ю щ е й

емкости С н

и

количественно

равна

значению,

которое

определяется

выражением

(2.16).

Погонное

сопротивление

линии

и

добротность ненагруженной линии Q0 могут быть найде­

ны соответственно из выражений (2.19) и (2.25).

 

Если входная колебательная

система

смесителя

вы­

полняется на основе двухпроводных резонансных линий,

то

волновое

сопротивление

отрезка линии, размещенно ­

го

в экране,

определяется

(3.34). Обычно диаметр про­

водников

линии 2г имеет значение 5—10 мм, а

расстоя­

ние

м е ж

д у

проводниками

2Ь равно 10—50

мм [3.1].

160

Геометрическая длина контура определяется

рабочей

частотой к а с к а д а и'входной емкостью выбранной

л а м п ы

по формуле (3.5), а его погонное сопротивление — из вы­

р а ж е н и я (3.35). Тогда значение добротности ненагружеи-

ного контура может быть найдено из выражения

(2.25).

В этом случае величина переходного сопротивления ко-

роткозамыкателя Rn=

(5—8) - 1 0 - 2 Ом, а

значение

со­

противления потерь в

л а м п е Ял=(50—80)-Ю-3

Ом.

Эк­

вивалентное резонансное сопротивление контура на двух­

проводной линии определится

из формулы (2.22).

В случае использования во

входной цепи смесителя

спирального резонансного фильтра, его конструктивные

размеры могут быть рассчитаны по ранее

изложенной

методике. При этом

д л я однотактпой

схемы

смесителя

конструкция входного контура

может

быть

такой, ка­

к а я изображена на

рис. 2.30.

 

 

 

Если балансный

смеситель

выполняется на спираль­

ных фильтрах, то его входной контур может быть выпол­ нен так, к а к это показано на рис. 2.32.

Выходной контур смесителя конструируется с приме­ нением однослойной катушки индуктивности с шагом . Катушка изготовляется на высокочастотном диэлектри­

ческом каркасе . Ее намотка

осуществляется

нагретым

до

80—120 °С

проводом

с незначительным натяжением,

что

способствует

повышению

температурной

стабильно­

сти

электрических

параметров

контура. Расчет

необхо­

димой индуктивности катушки L может быть произведен

по

известной

частоте fa

и значению

С к = ( 3 — 4 ) С 0 ,

где

Со = С а - с + См,

а значение

паразитной

емкости

Си

опреде­

ляется качеством м о н т а ж а и практически

составляет

(2—3)

пФ. Следовательно, величина

индуктивности

кон­

турной

катушки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L = l / ( 2 i r ) V C K .

 

 

(3.53)

Индуктивность однослойной катушки, обусловленная ее конструктивными размерами, может быть рассчитана по формуле

L = 0,01 DKn2/ (lK/DK + 0,44) мкГ,

(3.54)

где DK — диаметр катушки в сантиметрах; 1К— длина намотки в сантиметрах; п — число витков намотки.

Смеситель на ламповом триоде. Смеситель на лампо­ вом триоде по схеме с общей сеткой обладает следующи­ ми преимуществами перед смесителем на ламповом диоде:

11—323

161

а) при использовании трподиого смесителя результи­ рующий коэффициент .шума практически не зависит от

коэффициента шума усилителя

промежуточной частоты;

б) применение смесителя на

триоде с общей сеткой

позволяет в схеме приемника использовать обычные уси­ лители промежуточной частоты. Диодный смеситель тре­

бует после себя особо качественных

У П Ч ;

в) для нормального

р е ж и м а работы триодного сме­

сителя с общей сеткой

необходима

несколько меньшая

мощность сигнала гетеродина, чем для работы диодного смесителя;

г) в режиме преобразования каскад с общей сеткой усиливает полезный сигнал.

Принципиальная электрическая схема к а с к а д а с об­ щей сеткой на ламповом триоде выглядит так, как это показано иа рис. 3.33. Наиболее простые п достаточно точные расчетные соотношения для рассматриваемого каскада получаются при аппроксимации характеристики крутизны S(UC) линейной-ломаной линией [3.11]. Исход-

Рис 3.33. Схема триодного преобразователя частоты с общей сеткой.

иыми данными д л я конструктивного расчета каскада служат: рабочая частота сигнального контура, режим ра­ боты и параметры л а м п ы ; емкость выходного контура С к , эквивалентное сопротивление контура в катодно-

сеточной цепи R3oi-

Д л я

ламповых

триодов

величина

угла

отсечки н а п р я ж е н и я

гетеродина

0О пт

л е ж и т

в

пре­

делах

6 0 — 1 2 0 ° . М о ж н о

считать,

что

среднее

значение

0 = 90°.

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р о м конструкции смесительного

к а с к а д а

на

ламповом триоде по схеме с заземленной

сеткой

может

служить устройство, изображенное на рис.

3.34. К а с к а д

спроектирован на частоту входного сигнала

fc = 500

МГц;

его промежуточная

частота f n = 4 0

МГц . Значение

сосре-

162

доточенной емкости

выходного контура Сп взято равным

7

пФ

[3.1].

 

 

 

 

 

 

В качестве активного элемента применена

л а м п а ти­

па

6С53Н,

имеющая

междуэлектродные емкости:

Сс-К=

= 4 , 2 ± 0 , 8

пФ; С а - с = 1 , 5 ± 0 , 5 пФ; Са _к = 0,05 пФ.

 

 

После определения геометрических размеров л а м п ы

выбираются удобные для конструирования каскада

раз­

меры

труб

входного

коаксиального

контура: d=7

мм и

D = 28

мм. Волновое

сопротивление контура на выбран­

ных линиях в соответствии с (2.12)

равно 83

Ом. Н а и ­

большую длину входной контур будет иметь

при

мини-

Рис. 3.34. Конструкция смесителя на коаксиальном контуре.

мальной

емкости С с _ к .

Определение

/М аис

по

формуле

(3.5)

показывает,

что

геометрическая длина

линии

' д о л ж н а

быть равна 8,0 см. Пр и этом электрическая

дли­

на линии

р7 = 0,846. Погонное сопротивление

линии, опре­

деленное

из условия

(2.19), составляет

величину

равную

3 3 ' 1 0 - 4

Ом. Пр и сопротивлении плунжера

i ? n = 1 0 - 2

Ом

и сопротивлении потерь

в л а м п е # л = 0,035

Ом

доброт­

ность ненагруженного коаксиального контура Qo, опре­

деленная из

в ы р а ж е н и я

(2.25),

равна

1 120.

В

соответст­

вии с (2.22)

сопротивление 7?э01 дл я коаксиального

резо­

натора составит величину 77 кОм .

 

 

 

 

 

 

П о с л е выбора угла

отсечки

 

н а п р я ж е н и я

гетеродина

0 = 90° расчет энергетического

р е ж и м а

к а с к а д а

может

быть произведен, например, по

методике,

изложенной

в [3.11]. К а к

показывает

расчет,

коэффициент

включе­

ния выходного контура

равен

единице.

Индуктивность

выходного контура при С к = 7 пФ, определенная

из

фор­

мулы (3.53), равна 2,26 мкГн.

Если

диаметр

 

катушки

принять равным 1 см, длину намотки

/ к =1, 5 см, то

число

11*

163

витков катушки выходного контура п, полученное из со­

отношения (3.54), будет

равно 21.

И з приведенной на

рис. 3.34 конструкции каскада

видно, что на внешнем цилиндре входного контура укрепляются высокочастотные разъемы, соединяющие, каскад с источниками напряжении сигнала 4 и гетеро­ дина 8. Связь с входным контуром' осуществляется с по­ мощью индуктивных петель. Подстройка входного кон­ тура производится плунжером 5. Н а к а л на л а м п у по­ дается через проходной конденсатор б. Кроме того, для

хорошей развязки в макальную цепь

поставлен

дрос­

сель 9. Анодное н а п р я ж е н и е на л а м п у

подается

через

проходной конденсатор 7. Выделение сигнала промежу ­ точной частоты осуществляется контуром, представляю ­ щим собою высокочастотную экранированную катушку индуктивности 2 с латунным сердечником и конденсатор

постоянной

емкости, расположенный

тут ж е

в экране (на

рисунке

не

п о к а з а н ) .

Через

разъем

/ сигнал

промежу ­

точной

частоты

поступает

на

вход

усилителя

промежу ­

точной частоты.

Входной

контур

к а с к а д а и

экран скре­

пляются

м е ж д у

собой

с помощью

накидной

гайки.

Смеситель на ламповом диоде. Достоинством диодных ламповых смесителей является более низкий коэффи­ циент шума и относительно высокое входное сопротив­ ление смесителя. Коэффициент шума диодного смесите­ л я существенно зависит от коэффициента шума усили­ теля промежуточной частоты. Поэтому диодный смеситель целесообразно применять только в устройствах, обла­ дающих высококачественными усилителями промежуточ­ ной частоты. Диодный ламповый смеситель применять на волнах короче 10 см не рекомендуется, так как его эффективная работа существенно зависит от инерциальных явлений в лампе . Принципиальная электрическая

Рис. 3.35. Схема преобразователя частоты на ламповом диоде.

164

Смотрите также файлы