Устройство приема радиосигналов (стр. 4 из 6)
Электрическая схема фильтра без учета потерь в элементах представлена на рис.8.2.
Рис.8.2.
Величина потерь фильтра в полосе пропускания составляет амин=0.25неп=2.174дБ.
9. Преобразователь частоты.
Преобразователь частоты состоит из смесителя, к которому подводится принимаемый сигнал, и гетеродина напряжение которого периодически изменяет параметры смесителя. На выходе смесителя выделяется сигнал преобразованной частоты fП . В преобразователях с внешним гетеродином функции последнего выполняет отдельный электронный прибор. В преобразователях с внутренним гетеродином для смесителя и гетеродина используется общий электронный прибор.
При простом преобразовании частоты fП = fГ – fС или fП = fС – fГ.
9.1. Расчёт балансного смесителя.
В качестве смесителя используем двух диодный балансный смеситель (БС), наиболее подходящий для СВЧ приёмников. Ниже приведена эквивалентная и топологическая схемы рассчитанного двухшлейфного квадратного моста.
Исходные данные.
-
(f0 =0.62 ГГц)-
- относительная полоса рабочих частот.- NБС ≤ 2 дБ (при коэффициенте шума УПЧ NП = 2 дБ)
- Подложка БС из поликора (ε = 9, tgδ = 0.005 ) толщиной h = 0.5 мм
- Волновое сопротивление проводящих линий W = 5О м.
- Материал проводников – медь с удельной проводимостью σ = 4.1·107 См/м
Выберем смесительные диоды с барьером шотки типа АЛ112Б, для которых
- Мощность гетеродина PГ опт = 3 мВт
- Потери преобразования αПР ≤ 6 дБ
- Шумовое отношение ηШ= 0.85
- rВЫХ сд = 500 Ом
Расчёт.
1. Определяем волновое сопротивление основной линии
2. Для шлейфов
. Находим ширину полоски основной линии и шлейфа: 
3. Эквивалентную диэлектрическую проницаемость рассчитываем по формуле:
Для основной линии:εЭЛ = 7.13,
дляшлейфов εЭШ = 6.7.
4. Длину четвертьволнового отрезка основной линии и шлейфов найдем по формуле:
.5. Рассчитываем потери в основной линии и шлейфах и шлейфах моста. Толщина скин-слоя в полосках:
6. Поверхностное сопротивление проводника:
7. Полные потери проводимости оцениваются по формуле:
Для основной линии и шлейфа имеем:
Потери проводимости отрезка основной линии и шлейфа соответственно равны:
αПЛ = βПЛ · lЛ = 0.10 дБ; αПШ = βПШ · lШ = 0.11 дБ
8. Погонные диэлектрические потери в подложке микрополосковой линии рассчитываются:
9. Диэлектрические потери в основной линии и шлейфа:
αДЛ = βДЛ · lЛ = 2.24 ·10-6 дБ; αДШ = βДШ · lШ = 2.4 ·10-6 дБ
10. Полные потери основной линии и шлейфа и моста:
α1 = αПШ + αДШ = 0.11+0.158=0.268 дБ = 0.0268 неп;
α2 = αПЛ + αДЛ = 0.10+0.044 = 0.0144 неп;
11. Коэффициент стоячей волны входных плеч моста равен:
, 
дб12. Развязка изолированного плеча (развязка между сигналом и гетеродином):
, 
дбПотери моста:
, 
На этом расчет квадратного моста закончено.
13. Находим необходимую мощность гетеродина на входе БС, полагая оптимальную мощность гетеродина, равной паспортной и пренебрегая потерями моста:
PГ = 2 · αМ · PГ опт = 0.222 мВт
Считаем, что смесительные диоды подобны в паре, тогда:
rБС= 0.5 · rВЫХ сд= 250 Ом
αБС =αПР = 6 дБ
ηБС= ηШ= 0.85
14.Определим шумовое отношение гетеродина по формуле :ηГ = ηГ о ·PГ
Величина ηГ озависит от типа гетеродина, частоты гетеродина и величины промежуточной частоты, и лежит в пределах от единицы до нескольких десятков мВт. Полагаем ηГ о = 10
, тогда: ηГ = 2.2 ·10-3.15. Общий коэффициент шума БС преобразователя частоты определяется по формуле:
Полагая, что коэффициент подавления шума гетеродина SШ = 20 дБ, находим:
.6. Расчет импульсного детектора.
1. Для детектирования радиоимпульсов используем последовательный диодный детектор на диоде Д2В с параметрами Сд=1пФ, Ri=160Ом, выполненный по схеме:
В таких детекторах используют германиевые диоды.
2. Определим ёмкость конденсатора и сопротивление нагрузки равна:
СН =10 СД - СМ = 7 пФ ,
где СД = 1 пФ – ёмкость диода, СМ = 3 пФ – монтажная ёмкость.
, после этого определим коэффициент передачи К д, 
, тогда. из графика 9,2 найдём К дкоторый равен0,99., зная его из графика 9,5 находим 
, отсюда 
где (для последовательного детектора)3. Проверим соотношение,
при невыполнении которого заметно падает коэффициент передачи детектора КД : 1,5*10-6 >> 1,06*10-84. Вычислим индуктивность нагрузки
,где QH = 0.6,RHK = 1.65·RH = 358.05 КОм.
5. Для улучшения фильтрации напряжение промежуточной частоты служит дроссель настраиваемый собственной ёмкостью Сф = 2 пФ на частоту:
fф = (0.5…0.7) fп = 45 МГц
6. Определим индуктивность дросселя.
.7. Расчет пьезоэлектрического фильтра.
Исходные данные:
- ƒ0 = ƒПЧ = 30 МГц;
- ƒ-Н = 24.9 МГц; ƒН = 25.3 МГц;
- R0 = 1000 Ом;
1. Ширина полосы пропускания одного канала Δƒ0 = 0.2 МГц.
2. В полосе задерживания при расстройке средней частоты на Δƒ = ± 200 КГц затухание должно быть не меньше α0 = 50 дБ.
3. Материал кварц АТ – среда.
Расчет:
1. Определяем нормированную частоту:
2. Определяем граничную частоту полосы задерживания фильтра прототипа НЧ:
