3. Преобразователь частоты

Рассчитаем балансный смеситель на квадратном мосте (рис.6). Исходные данные: средняя несущая частота сигнала ГГц; коэффициент шума Ш_БС≤8; смеситель должен быть разработан на МПЛ; волновое сопротивление проводящих линий .

1. Выбираем подложку из поликора (,) толщиной.

Для проводников применяем золото =.

2. Выбираем смесительные диоды с барьером Шотки типа АА111Б. По таблице 4.1[1] находим ; ;.

3. Расчет начинаем с проектирования СВЧ моста.

Определяем волновое сопротивление для основной линии:

для шлейфов:

Ширина полоски основной линии и шлейфа(3.22) [1]:

мммм

Эффективная диэлектрическая проницаемость для основной линии и для шлейфов:

Длину четвертьволновых отрезков основной линии и шлейфов(рис. 4.4а) находим по формуле:

где - длина волны в воздухе:

4. Рассчитаем потери моста, для чего вычислим потери проводимости и диэлектрические потери в основной линии и шлейфах моста.

Толщина скин-слоя в проводниках:

=

Поверхностное сопротивление проводника:

=

Погонные потери проводимости находим по формуле (4.7) [1] для основной линии и шлейфов соответственно:

Потери проводимости отрезка основной линии и шлейфа соответственно:

Погонные диэлектрические потери в подложке МПЛ рассчитываем по формуле (4.10) [1]:

Диэлектрические потери в основной линии и шлейфе:

Полные потери основной линии и шлейфа находит по формуле (4.6) [1]:

Потери моста , развязка изолированного плеча, КСВ входных плеч мостарассчитываем по формулам (4.3-4.5) [1]:

5. Выходное сопротивление БС определяем по формуле (4.19):

.

5. Потери преобразования БС равны (4.20):

5. Коэффициент шума БС рассчитываем по формуле (4.22):

где - шумовое число диода,- потери БС (разы).

5. Необходимая мощность гетеродина равна (4.23):

мВт.

_{Частота гетеродина:}

После расчетов можно приступить к разработке топологической схемы БС (рис. 6).

Рис. 6. Топологическая схема балансного диодного смесителя на квадратном мосте.

В схему БС необходимо добавить короткозамкнутый шлейф, длиной , для замыкания постоянной составляющей токов диодоввысокочастотные дроссели, шлейфы длинойдля блокировки токов СВЧ на входе УПЧ.

4. Расчёт усилителя промежуточной частоты (упч)

4.1. Расчёт параметров каскада с фсс

Исходные данные: промежуточная частота f_п = 30 МГц; полоса пропускания П = 276,6 кГц; избирательность по соседнему каналу S_ск= 50 дБ; частота соседнего канала f_ск= 0.5 МГц; смеситель приемника – диодный; на выходе смесителя использована МПЛ с волновым сопротивлением Z₀ =50Ом.

1.В качестве входного каскада используем каскад на транзисторе КТ3364Б[4].

Параметры транзистора:

1. Определяем вспомогательные параметры.

2. Рассчитываем Y- параметры транзистора:

4.2.Выбор схемы фильтра.

Находим относительную полосу пропускания:

%

Учитывая узкую полосу пропускания, высокую избирательность и стабильность характеристик, выбираем мостовую схему фильтра с LC-фильтром.

1. Расчёт параметров фильтра.

Выбираем фильтр без полюсов затухания: С₀₁=С₀₂иm=1. Характеристическое сопротивление фильтра берём равнымZ_m=2 кОм. Находим нормированную расстройку по частотеf_н:

Определяем ослабление частоты f_нв однозвенном фильтре:

Итак, однозвенный фильтр не обеспечивает заданных требований по ослаблению частоты f_нна 50 дБ, поэтому используем четырёхзвенный фильтр:

Увеличим число звеньев до 5

Таким образом требуемое ослабление обеспечивается с запасом.

Потери на средней частоте определяем по формуле:

, где

Находим ослабление на границе полосы пропускания обеспечиваемое одним звеном:

По графику 6.4, [2,стр.284] находим = 0,75

Определяем разность частот среза f_ср = П/= 276,410³ /0.75 =368,8кГц.

Задаёмся величиной номинального характеристического сопротивления W_о=40 кОм.

Вычисляем коэффициенты трансформации:

Рассчитываем элементы ФСС:

L2= W_оf_ср/(4 f_п²) = 4010 ³368,6610 ³/(43,14 (3010⁶)²) = 1.3мкГн

L₁ = 2L₂ = 21.310^-6 =2.6мкГн

C₁ = 1/(2W_оf_п) = 1/(23,144010 ³3010 ⁶) = 0.13 пФ

C₂ = 1/(W_оf_ср) - 2C₁ =

= 1/(3,144010 ³368.810 ³) - 20.1310^-12= 21.31пФ

C₃ = 0,5C₂ - m₁²C_22тр = 0,52.13110^-12– 1²1,9 10^-12= 9.1 пФ

C₄ = 0.5C₂ - m₂²C_11тр = 0,52.13110^-12 - 0.104²12,2510^-12= 10.52пФ

По графику 6.6 [2, стр.287] для n=5 и =0.407 определяем коэффициент передачи ФСС:

К _пф=0,28.

Находим коэффициент усиления каскада с ФСС.

К_0ф = 0,5 m₁m₂ |Y₂₁|W_oК_пф =0,510,1040,1294010³0,28=75,13