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

схема

смесителя на. ламповом диоде изображена

на

рис.

3.35.

Д л я

инженерного

расчета

диодного

смесителя

целе­

сообразно воспользоваться комбинированной

методикой,

заключающейся в том, что все основные внутренние и

внешние параметры смесителя определяются с помощью

линейно-ломаной

аппроксимации

характеристики

дио­

да,

а

н а п р я ж е н и е

гетеродина — с

помощью

экспоненци­

альной аппроксимации [3.11]. Исходными данными для

расчета смесителя являются: частота сигнала

fc,

проме­

жуточная частота fn.

крутизна

диода

S,

проводимость

входного контура gK=lfRno\,

проводимость

выходного

контура

g"p = 1 //?э02,

проводимость

нагрузки

й н = 1 / # н

и

проводимость

источника

сигнала

gn=l/Rn-

В

данном случае

угол

отсечки

н а п р я ж е н и я

гетероди­

на

6

выбирается в пределах 30—60°. Существует опти­

мальное значение угла отсечки 8юпт, при котором коэф­

фициент передачи мощности достигает своего

макси­

мального значения. Суще­

а5р<

ствует

т а к ж е

оптимальное

значение

угла

отсечки 62 опт,

о,в[

при

котором

коэффициент

шума

диодного

смесителя

имеет

минимальное

значе­

р

ние

[3.12].

о,г 1,0

tf,o

10 100 тя

В

общем

случае

значе­

ния

01 опт и 02 опт оказывают ­

Рис.

3.36.

Зависимость

cos

0

ся не одинаковыми. П р и вы­

от злачен и я SJRa

0.

боре

Э

в указанных

выше

SRa0i-

пределах можно исходить из значений

п а р а м е т р а

Угол

отсечки

тем

меньше,

чем

больше

произведение

SR3oi.

Практически

его значение

может

быть

выбрано,

если

воспользоваться графиком рис. 3.36.

П о выбранному

углу

отсечки

определяется

величина

сопротивления

автоматического

смещения

R = n/S (tgQ—9).

(3.55)

Основные параметры

преобразователя

иП р

и

Riup

за­

пишутся:

u.n p = sin9/9;

(3.56)

£ / m P = l / 2 a ( l — ц п р ) .

(3.58)

Д л я

диодов величина а » 10 [1/В]. Т а к как коэффициент

шума

каскада увеличивается с уменьшением

амплитуды

Umr

и, наоборот, уменьшается с ростом Umr,

то значе­

ченной

из соотношения

(3.58).

gK и выходного ga кон­

Если

проводимости

входного

туров

малы,

т. е. Rinpgu^l

и

# г П р £ а < 1 , то

значения

угла

отсечки

8 гетеродинного

н а п р я ж е н и я дл я

получения

ная

проводимость

каскада

д о л ж н а

быть

равна

его

характеристической

проводимости

£ в х =

1 /Р = У 1

п В .

(3.59)

Р е ж и м

полного согласования

каскада

будет,

если

ко­

эффициенты включения

на входе и выходе определяются

из выражений

m, = VpJp;

m, = Vp/Rsn

+

P/R,x,-

(3.60)

Здесь

р а — волновое сопротивление

фидера

источника

сигнала

(антенны);

RBX2

— входное

сопротивление

кас­

када

У П Ч , на который

работает смеситель; /?0 ог — экви­

када на л а м п о в о м диоде

на частоту сигнала / с = 5 0 0 М Г ц

показан на рис. 3.37. В

данном случае в качестве вход­

проводных линиях

3.

Н а

входной

контур

н а п р я ж е н и е

гетеродина

подается

через

высокочастотный

р а з ъ е м 1,

а н а п р я ж е н и е

сигнала — через

разъем

8.

Перестройка

двухпроводной

линии осуществляется цанговым коротко-

з а м ы к а ю щ и м

мостиком 2.

К а с к а д

смесителя

выполнен

на экранированной

высокочастотной

пальчиковой

лампе .

Н а п р я ж е н и я

анода

и

н а к а л а

л а м п ы

подаются

через

р а з ъ ем

6.

Сигнал

промежуточной

частоты

выделяется

контуром

П Ч

(позиция

5)

и

через

высокочастотный

разъем

7 подается

на вход

У П Ч .

Короткозамыкатель линии 2 перемещается винтом 9.

Связь

входного

контура

с

источником

сигнала регули­

руемая . Д л я

этого

последовательно

с индуктивным вит­

ком в

цепь

источника сигнала

помещается

конденсатор

вижным . К р е п е ж н ы е элементы

каскада

устанавливают ­

ся с помощью винтов. Корпус

и двухпроводиый

отрезок

линии выполняются из латуни

с последующим

серебре­

нием.

Смеситель на полупроводниковом диоде. Как у ж е от­

мечалось,

на частотах выше

1 500 М Г ц

в основном

при­

меняются

преобразователи

на

полупроводниковых

дио­

R

L

Ro — объемное

сопротив-

л ен и е п олуп р ов одниково й

пластинки,

равное

~ 1 5 —

к

40 Ом. Величина

С опре­

деляется площадью пла-

Рис. 3.38. Эквивалентная схема

стинки и проволоки. У CO-

высокочастотиого

крпсталлнческо-

временных

кристалличе-

го диода.

оких

диодов

значение

С

лежит

в п р е д е л а х

0,05—1,0 л Ф .

Ч е м

в ы ш е

частота

юишала, тем

мень­

шей емкостью С должен о б л а д а т ь диод.

Н а п р я ж е н и я

сигнала и гетеродина в основном д о л ж н ы

падать

на не­

линейном сопротивлении контакта R. Следовательно, дл я

обеспечения нормальной

работы

преобразователя

вели­

чины R0 и С д о л ж н ы

быть малыми, а значение постоян­

ной времени R0C<g.T,

где Т—'период

подводимого

к сме­

сителю переменного

н а п р я ж е н и я

сигнала.

Д л я кремниевых

диодов амплитуда переменного на­

п р я ж е н и я гетеродина

не д о л ж н а превышать 1 В, дл я гер­

м а н и е в ы х — ( 2 — 3 ) В .

ное сопротивление (по промежуточной частоте)

пример­

но равно 400 Ом.

Коэффициент усиления по мощности в кристалличе ­

ских преобразователях

составляет величину

значитель­

но меньшую единицы ( к р = 0,1—0,4), поэтому

в

случаях,

когда преобразователь

является первым каскадом при­

ка

смесителя,

соответствующая

оптимальной связи

с гетеродином,

/о = 0,4—1,0

мА при

амплитуде н а п р я ж е ­

ния

£ /,„ г=0,4 — 0,5В . Связь

смесителя с сигнальной цепью

вателя оптимальная

связь с гетеродином

устанавливает­

ся по величине постоянной составляющей

h-

Конструктивное

решение преобразователя частоты

мер,

3/8А,), нагруженного на . кристаллический

смеситель

2 н имеющего индуктивную связь с цепью источника сиг­

нала .

Смесительная к а м е р а с сигналом гетеродина свя­

зана

посредством зонда связи 3, который с

помощью

ния в камеру. Настройкой винта 4 осуществляется выбор

оптимального р е ж и м а работы

смесителя.

Н а практике только 5—10%

номинальной мощности