Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 " Основы радиоэлектроники "


НазваниеКурс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 " Основы радиоэлектроники "
страница4/10
Дата публикации05.12.2013
Размер0.86 Mb.
ТипДокументы
vb2.userdocs.ru > Журналистика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

рис.17

Ширина полосков и расстояние между ними в области связи подобрать таким образом, что при поступлении СВЧ мощности в плечо Ш1 сигнал в Ш2 распространяется без ослабления, а в Ш3 поступает с заданным ослаблением.

Во второе плечо вторичной линии (II) Ш4 мощность практически не поступает, и на него ставится согласованная нагрузка в виде резистора.

Если в ответвителе предусмотреть возможность изменения расстояния между первичной (I) и вторичной (II) линиями, то такой ответвитель будет регулируемым.

Применение НО

  • для контроля передаваемой мощности;

  • для контроля качества согласования;

  • измерение ослаблений;

  • измерение КСВ или коэффициента отражения.

Мосты СВЧ

Мостом СВЧ называется направленный ответвитель, который предназначен для деления СВЧ энергии на два равных по мощности сигнала или сложение их в один.

В ССС широкое применение нашли щелевые волноводные мосты (рис.18) и кольцевые мосты на микрополосковых линиях (рис.21).



рис.18

При прохождении волн, например типа Н10 в плечо I , на краю щели возбуждается волна Н20 , имеющая



В плече III эти волны противофазны (рис.19) , поэтому в нем сигнал отсутствует (плечи I и II развязаны). Подбирая длину щели “l” можно обеспечить фазовый сдвиг между волнами   = ; 2 ;  /2 (рис.19).



рис.19

Т.о. подбирая длину щели l , можно получить 3 режима работы моста (рис.20а,б,в).



рис.20

Для 3-го режима характерно то, что сигнал идущий из плеча 1, делится по мощности пополам между плечами 2 и 4 , при этом выходные сигналы сдвинуты друг относительно друга на  /2 .



рис. 21

Кольцевой мост выполнен в виде полосковой линии. Четырехплечевая кольцевая линия передачи имеет расстояние между плечами  /2 , где  - средняя длина волны рабочего диапазона, а одно плечо изменено до электрической длины 3/4 .

Поступающий на вход (Ш1) СВЧ сигнал разделяется поровну на выходах Ш2 и Ш3 . На выходе Ш4 сигнала нет. Это обеспечивается тем, что сигналы поступающие на Ш4 находятся в противофазе (180- /2 и 360- ) , а следовательно, взаимокомпенсируют друг друга .

При сложении двух сигналов (синфазных), поступающих на входы Ш2 и Ш3 , суммарный сигнал поступает на Ш1 . На выходе Ш4 СВЧ сигнала нет вследствие взаимокомпенсации сигналов, подаваемых в противофазе -  /4 и 3/4  .

ГЛАВА IV^ Элементы радиотехнических устройств.

   4.1. Генераторы электрических колебаний.

Генератор - устройство, предназначенное для формирования периодических колебаний напряжения (тока) синусоидальной, прямоугольной и другой формы.

В любой колебательной системе имеются потери, поэтому, что бы колебания были не затухающими, потери необходимо компенсировать.

Компенсация потерь осуществляется путем ввода в колебательный контур генератора отрицательного сопротивления или положительной обратной связи (ПОС).

Для генерирования синусоидальных колебаний инфранизких и низких частот применяют RC-генераторы. Электрические колебания частотами от единиц кГц и выше формируют с помощью LC-генераторов, построенных на основе усилителей с ПОС.

Колебания, отличающиеся от гармонических (синусоидальных), называют релаксационными. К ним относятся колебания напряжения (тока) пилообразной, прямоугольной и другой (негармонической формы).

Для создания подобных сигналов используются релаксационные генераторы, мультивибраторы, блокинг-генераторы, а также для этих целей широко различные формирующие устройства, сочетающие цифровые и нелинейные элементы.

Важнейшим параметром генератора является стабильность частоты и амплитуды генерируемых колебаний. Их отклонение от нормы в значительной степени определяется температурными колебаниями окружающей среды и изменением параметров элементов во времени (старение).

Для стабилизации частоты применяют:

  1. Термокомпенсацию (путем введения дополнительных элементов в схему);

  2. Термостатирование генераторов;

  3. Кварцевые генераторы.

Стабильность частоты выражается температурным коэффициентом частоты (ТКЧ).

ТКЧ= f/fг

где

 f- абсолютное изменение частоты при изменении температуры на 1 К;

fг- частота генератора.

В LC-генераторах ТКЧ составляет от5/100000 до 1/10000, в термостатированных кварцевых генераторах - от 1/1000000000 (10 в степени (-9)) до 1/10000000 (10 в (-7)).

В ССС широкое применение нашли синтезаторы частоты. Основу синтезатора составляет опорный генератор (ОГ) и устройства преобразования частоты (умножители, делители, смесители и т.д.) (рис.22).



рис. 22

Опорный генератор является основой для формирования дискретной сетки частот в определенном диапазоне и представляет собой термостатированный кварцевый генератор, который вырабатывает опорное гармоническое колебание.

Для получения сетки частот используются смесители, умножители, делители и т.д.

Умножитель частоты это прибор преобразования частоты на вход которого поступают гармоническое колебание с частотой г, на выходе образуется n частот (г, 2г, 3г, ...) . Основу умножения частоты составляет нелинейный элемент, например варактор.

Из ряда получаемых частот, необходимую выделяют с помощью фильтра.

В ССС нашли применение цифровые синтезаторы с дискретной перестройкой частоты. Они построены по принципу фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (рис.23).



рис. 23

Упрощенная схема СЧ содержит:

  • опорный генератор(1);

  • делитель частоты(2);

  • перестраиваемый генератор (6);

  • кольцо ФАПЧ, которое включает:

    • ДПКД - делитель с переменным коэффициентом деления (4);

    • схему сравнения фаз (3);

    • схему управления (5).

Грубая дискретная перестройка частоты синтезатора с заданным шагом осуществляется ручкой =УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ=. При этом одновременно изменяется значение коэффициента деления (Кд) ДПКД. С помощью кольца ФАПЧ обеспечивается поддержание установленного значения fг с заданной степенью точности, определяемой параметрами ОГ и схемой ФАПЧ.

При уходе значений fг от номинала на выходе схемы сравнения фаз вырабатывается управляющее напряжение - пропорциональное разности фаз колебаний fг/Кд и fог/m .

Воздействуя на схему управления (реактивный элемент, включенный в колебательный контур генератора) управляющее напряжение вернет значение fг к установленному номиналу, т.о. обеспечивается постоянное значение заданной сетки частот.

  4.2. Преобразователи частоты.

Преобразователи частоты предназначены для получения сетки частот или для переноса информационного сигнала из одной полосы частот в другую.

В качестве преобразователей в ВЧ трактах используются умножители частот и смесители.

Основу преобразователей составляет нелинейный элемент, т.е. элемент, который имеет нелинейную характеристику (диод, транзистор, ...).

      4.2.1. Умножитель частоты.

Упрощенная схема умножителя частоты имеет вид:



рис. 24

При умножении частоты на вход нелинейного преобразователя подается колебание частотой  , а на его выходе появляются колебания частотой n , где n- любое целое число. Этот процесс объясняется тем, что любая нелинейная функция может быть с любой степенью точности саппроксимирована полиномом n- степени.

  (1.1)

Для упрощения выводов отбросим все числа полинома, степень которых больше двух.

На вход поступает сигнал:

(1.2)

Подставляя (1.1) в (1.2) получим:

 (1.3)

Пользуясь формулой преобразования:

 (1.4)

(1.5)

получим:



где:

Ко и - постоянные составляющие;

- исходный входной сигнал;

- вторая гармоника исходного сигнала.

Т.о. на выходе преобразователя получается n- число гармоник исходного сигнала.

Далее в трактах ставится полосовой фильтр, который выделяет нужную частоту (гармонику).

Технически умножители могут быть реализованы следующими основными способами:

  • применением варакторных диодов с нелинейной вольт-амперной и вольт-фарадной характеристиками в качестве генераторов гармоник;

  • применением транзисторных усилителей, работающих в нелинейном режиме с заданным углом отсечки;

  • применением схем, содержащих каскады формирования импульсов.

4.2.2. Смесители.

Смесители частоты предназначены для переноса информационного сигнала одной частоты (полосы частот) в другую частоту (полосу частот) без изменения закона модуляции. Основу смесителя составляет нелинейный элемент.

Упрощенная схема смесителя имеет вид:



рис. 25

где

СМ - смеситель;

Г - гетеродин.

На смеситель подаются два сигнала:

  • входной сигнал;

  • сигнал гетеродина.

В результате взаимодействия двух сигналов на выходе смесителя появляются ряд составляющих. Для доказательства пользуемся формулой (1.1).

На вход поступает два сигнала: и т.е.

(2.1)

Подставляя данное выражение в формулу полинома второй степени (для простоты расчета) и пользуясь формулами упрощения получим:



где

Кo, - постоянные составляющие;

- составляющие с исходными частотами;

- вторая гармоника fвх;

- вторая гармоника гетеродина;

и - комбинационные составляющие;

(  -  ) и ( + ) - боковые частоты;

 -  - нижняя боковая частота (НБЧ);

 +  - верхняя боковая частота (ВБЧ).

Размещение составляющих показано на рисунке:



рис. 26

Теперь предположим, что на вход смесителя подается спектр частот от 1 до 2. В этом случае на выходе появятся вместо НБЧ и ВБЧ две боковые полосы частот. Каждая из них несет одну и туже информацию, поэтому в качестве полезного продукта преобразования используется только одна из боковых частот, которая выделяется полосовым фильтром. Сказанное поясняется рисунком:



рис. 27

На данном рисунке не показаны гармоники.

В качестве нелинейного элемента в смесителях СВЧ применяются специальные диоды:

  • кремниевые с точечным контактом;

  • кремниевые с микросплавным p-n-переходом;

  • арсенид-галиевые с барьером Шоттки.

Все они обладают малыми потерями преобразования и малым коэффициентом шума.

В ВЧ трактах станции спутниковой связи для получения колебаний с требуемой частотой используется многоступенчатая система преобразования с использованием нескольких смесителей и умножителей частоты.

   4.3. Малошумящие усилители.

На любые приемные устройства аппаратуры связи воздействуют шумы, которые можно разделить на две большие группы: внешние и внутренние.

У систем связи с космическими объектами основная доля суммарных шумов приходится на внутренние шумы приемника. При создании таких систем учитывают два важных фактора:

  1. Возможности повышения мощности передатчиков и параметров антенн ограниченны (определяются энергетикой ретрансляторов: вес, мобильность).

  2. Уровень принимаемых сигналов сопоставим с уровнем внутренних шумов приемных устройств.

Поэтому, для увеличения дальности и качества связи в технике связи, работающей в области СВЧ, применяют малошумящие усилители (МШУ), т.е. устройства с малым уровнем собственных шумов.

В качестве МШУ используются :

  1. Параметрические усилители (ПУ);

  2. Усилители на туннельном диоде (УТД);

  3. Транзисторные усилители;

  4. Молекулярные усилители (квантовые парамагнитные усилители - КПУ).

В военной технике связи широкое распространение получили ПУ, УТД, Транзисторные МШУ.

Как и все усилители МШУ характеризуются рядом параметров:

  1. Коэффициент шума (Кш);

  2. Ширина полосы рабочих частот ( F);

  3. Средняя рабочая частота (Fраб);

  4. Коэффициент усиления (Ку).

Особое значение в характеристике МШУ имеет Кш.

Кш (шум-фактор) определяет уровень шума, генерируемого в усилителе и показывает, во сколько раз он ухудшает соотношение сигнал/шум по мощности, по сравнению с идеальным МШУ:



где Рс(вых) ; Рс(вх) - мощность сигнала на входе и выходе МШУ;

Рш(вых) ; Рш(вх) - мощность шума на входе и выходе МШУ.

Коэффициент шума в децибелах численно равен: 



Для приемных устройств у МШУ Кш близок к 1, поэтому для точной оценки их шумовых свойств пользуются понятием шумовой температуры Тш:

;

где То=293 К.

В этом случае считают, что приведенный к входу собственный шум усилителя создается согласованным с входом усилителя шумящим резистором с сопротивлением Rш=Rвх. Температура, которой должен обладать этот резистор, что бы создать на выходе шум реального усилителя и есть эквивалентная шумовая температура Тш.

      ^ 4.3.1. Параметрические усилители.

Параметрическим называют усилитель, в котором используется эффект отрицательного сопротивления, создаваемого периодическим изменением емкости или индуктивности колебательного контура.

Наибольшее распространение получили ПУ на нелинейной емкости p-n-перехода полупроводникового диода (варактора или параметрического диода). Они имеют меньшие габариты по сравнению с КПУ, проще в эксплуатации, но уступают им по шумовым свойствам.

К ш пу = 1,6-2;

К ш кпу=1,1;

К ш утд=3-5.

Активный элемент ПУ - варактор - имеет нелинейную зависимость емкости от напряжения смещения (рис.28) и работает от отрицательного смещения.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconСправочнике приведены основные понятия и термины из курса лекций...
Чника использован опыт проведения лекций для студентов кафедры менеджмента факультета экономики и управления Северо-Осетинского государственного...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconДомашнее задание от оргкомитета «Привлечение практикующих pr-специалистов...
Онней, и при подготовке специалистов требуются как теоретические, так и прикладные знания. Вузы уделяют большое внимание комплексной...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций для студентов Психоло-педагогических специальностей
Данный курс лекций основан на материале прочитанных автором лекций в различных вузах Москвы и на материале учебной литературы, список...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКафедра патофизиологии патофизиология в схемах и таблицах (курс лекций)
Настоящее учебное пособие подготовлено коллективом высококвалифицированных патофизиологов, сотрудников кафедры патофизиологии Казахского...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций Красноярск 200 министерство внутренних дел российской федерации
Теория государства и права: курс лекций по специальности 030501. 65 Юриспруденция. – Красноярск: Сибирский юридический институт мвд...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций по общему языкознанию с
Курс лекций по общему языкознанию. Научное пособие. К.: Освита Украины, 2006. 312 с
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" icon«Философские проблемы математики» Курс лекций
Курс лекций «Философские проблемы математики» посвящен философии тех основных проблем, с которыми столкнулась математика в ХХ веке,...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
vb2.userdocs.ru
Главная страница