СодержаниеВведение………………………………………………………………………………...4
1 Применение умножителя частоты в составе малошумящего преобразователя ...6
1.1 Малошумящий преобразователь (МШПР)……………………………………..6
1.2 Современные требования к МШПР, МШУ и СМ………………………..…….7
2 Структурная схема МШПР, требования к структурным узлам…………………...8
2.1 Структурная схема МШПР………………………………………………………8
2.2 Основные узлы структурной схемы МШПР…………………………….….....10
3 Варакторный умножитель частоты………………………………………………...12
3.1 Структурная схема………………………………………………………………12
3.2 Принцип работы………………………………………………………………...14
3.3 Активные элементы…………………………………………………………….18
3.4 переходной процесс в цепях с нелинейной ёмкостью……………….……….24
3.5 Нелинейный колебательный контур…………………………...………………26
3.6 Бистабильная область…………………………………………………………...28
3.7 Параметры умножителя……………………………………………………...…31
3.8 Характеристики умножителя…………………………………………………..33
3.8.1 Частотная характеристика………………………………………………..33
3.8.2 Амплитудная характеристика и связанные с ним величины…………..35
3.9 Составные части умножителя………………………………………………….36
3.9.1 Фильтр нижних частот…………………………………………………...37
4 Исследуемый умножитель………………………………………………………….40
4.1 Электрическая схема…………………………………………………………...40
4.2 Топология……………………………………………………………………….40
5 Экспериментальное исследование умножителя…………………………………..43
5.1 Описание макета умножителя…………………………………………………43
5.2 Результаты измерений…………………………………………………………..44
Заключение...…………………………………………………………………………..46
Литература……………………………………………………………………………..47ВведениеВведение
Умножители частоты, или как их называют в более развернутом виде, системы формирования дискретного множества частот, в настоящее время получили очень широкое распространение в самых разнообразных видах радиоэлектронной аппаратуры.
Индукционные печи с токами высокой частоты, радиосвязные, радионавигационные и радиолокационные системы, схемы подавления помех, системы управления скоростью двигателя – вот далеко не полный перечень областей применения умножителей частоты.
Появление первых разработок умножителей частоты относится к 30-м и 40-м годам XX века.
В электротехнике и электронике умножителем частоты называется радиоэлектронное устройство, предназначенное для увеличения в целое число раз n частоты подводимых к нему периодических электрических колебаний в заданном диапазоне частот с требуемой стабильностью и качеством выходного сигнала.
Характерной особенностью умножителей частоты является постоянство n при изменении (в некоторой конечной области) частоты входного сигнала, а также параметров самого умножителя (например, резонансных частот колебательных контуров или резонаторов, входящих в состав умножителя частоты), т.е. в умножителе частоты относительная нестабильность частоты колебаний при умножении остается постоянной. Это важное свойство позволяет использовать умножители частоты для повышения частоты стабильных колебаний в различных радиопередающих, радиолокационных, измерительных и других установках; при этом может достигать 10 и более.
Основная проблема при конструировании умножителей частоты – это уменьшение фазовой нестабильности входных колебаний (обусловленной случайным характером изменения их фазы), которая приводит к увеличению относительной нестабильности частоты на выходе по сравнению с соответствующей величиной на входе.
В настоящее время выявились следующие основные методы построения умножителей частоты:
косвенный на базе систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ);
прямой с использованием фильтрующих элементов на поверхностно-акустических волнах;
цифровой на основе вычислительных процедур.
Наиболее распространены умножители частоты, состоящие из нелинейного устройства (транзистора, варактора, катушки с ферритовым сердечником) и одного или нескольких электрических фильтров. Нелинейное устройство изменяет форму входных колебаний, вследствие чего в спектре колебаний на его выходе появляются составляющие с частотами, кратными входной частоте. Эти сложные колебания поступают на вход фильтра, который выделяет составляющую с заданной частотой , подавляя (не пропуская) остальные. Такие устройства применяются для умножения частоты гармонических колебаний.
В работе пойдёт речь об умножителе частоты на варакторном диоде [3]. Варактор - [от англ. var(iable) - переменный и act - действие], полупроводниковый диод, по принципу действия аналогичный варикапу. Используется преимущественно как нелинейный элемент в умножителях частоты, а также для усиления колебания в параметрических усилителях сверхвысокочастотного диапазона.
Целью данной работы является исследование характеристик умножителя частоты диапазона СВЧ на варакторном диоде.Литература1. Ризкин И.Ч. Умножители и делители частоты. – М.: Связь, 1976. – 328 с.
2. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики. – М.: Энергия, 1975. – 256 с.
3. Ерёмин С.А., Макеев О.К., Носов Ю.Р. Полупроводниковые диоды с накоплением заряда. / Под ред. Ю.Р. Носова. – М.: Сов. радио, 1966. – 92 с.
4. Вамберский М.В. и др. Передающие устройства СВЧ: Учебное пособие для радиотехнич. спец. вузов. / Вамберский М.С. Казанцев В.И., Шелухин С.А. /
Под ред. М.Е. Вамберского – М.: Высш. шк., 1984 – 448 с.
5. Конструирование и расчёт полосковых устройств: учебное пособие для вузов. / Под ред. И.С. Ковалёва. – М.: Сов. Радио, 1974. – 295 с.
6. Пильдон В.И. Полупроводниковые умножительные диоды. – М.: Радио и связь, 1981. – 88 с.
7. Махтанов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи: Учебн. для студентов электротех. спец. вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 272 с.
8. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. – М.: Связь, 1972. – 280 с.
9. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. Л.Г, Гассанов, А.А. Липатов, В.В. Марков, Н.Д. Могильченко.- М: Радио и связь, 1988. –288 с.
10. Campbell C. F. A Wideband PHEMT Downconverter MMIC for Satellite Communication System. IEEE Trans. on MTT –S, 1998, p.
|
|
