3.2.2 Расширение диапазона рабочих частот синтезатора

В настоящее время ведущие фирмы выпускают серийные ДПКД, работающие в диапазоне частот до 7 ГГц, а ГУН в диапазоне частот до 17 - 18 ГГц. Для совместной работы ГУН и ДПКД используют делители частоты на 2, которые работают на частотах до 18 – 20 ГГц. На рисунке 3.2. показана структурная схема синтезатора частот на 32 ГГц. ГУН работает на частоте 11 ГГц. Синтезатор частот выполнен на микросхеме ADF 4107, работающей в диапазоне частот до 7 ГГц. Поэтому между ГУН и ДПКД схемы синтезатора включен прескалер (делитель частоты на 2, микросхеме HMC354S8C его параметры отображены в таблице 3.2). С выхода прескалера сигнал ГУН с частотой 5.5 ГГц поступает на ДПКД. Для формирования выходной частоты синтезатора 32 ГГц частота выходного сигнала ГУН умножается на 4 умножителем частоты. Мощность выходного сигнала умножителя составляет около 1 мВт, поэтому выходной сигнал умножителя частоты усиливается усилителем мощности.

Рисунок 3.2 – Схема цифрового синтезатора частоты

Синтезаторы частот могут быть выполнены на различных микросхемах. В таблице 3.1 приведены параметры различных СЧ.

Таблица 3.1 – Параметры различных синтезаторов частот

Выберем cинтезатор частот MLSN-5070, работающей в диапазоне частот 5-7 ГГц. ГУН работает на частоте 17 ГГц. Поэтому между ГУН и ДПКД схемы синтезатора включен прескалер (делитель частоты на 2, микросхеме HMC364G8), его параметры отображены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Параметры прескалера PE9309

Input Freq.	Function	Input Power	Output Power	100 kHz SSB Phase Noise	Bias Supply
(GHz)		(dBm)	(dBm)	(dBc/Hz)
DC-13,5	Divide by 2	-15 to +10	5	-145	+5V, 110mA

Выводы:

В результате выполнения третьего раздела получили следующие результаты:

1) Изучены принципы построения цифровых синтезаторов частот и разработана структурная схема СЧ ( рисунок 3.2).

2) Выбраны микросхемы для реализации СЧ в заданном диапазоне частот:

- ГУН, который работает на частоте 11 ГГц;

- частота ОКГ ;

- Синтезатор частот выполнен на микросхеме MLSN-5070, работающей в диапазоне частот до 7 ГГц;

- прескалер (делитель частоты на 2) на микросхеме HMC354S8C;

3) Проведен расчет коэффициентов деления ДЧ и ДПКД, для обеспечения заданных значений частоты выходного сигнала (равного 32 ГГц) и сетки частот (шаг сетки частот: 2 МГц):

-

- ;

- .

4 Расчет энергетических характеристик и выбор микросхем основных узлов цсп

Предположим, что МШУ имеет следующие параметры:

- значение коэффициента шума Ks = 2 дБ;

- значение коэффициента усиления K = 21 дБ.

При бесконечно большом значении коэффициента усиления МШУ, коэффициент шума РПрУ определяется коэффициентом шума первого каскада. Наш усилитель имеет относительно небольшое значение коэффициента усиления (22 дБ), что сравнимо с потерями коэффициента передачи в следующем каскаде смесителе. Поэтому необходимо рассмотреть влияние следующих каскадов (смесителя) на шумы РПрУ.

Для расчета коэффициента шума РПрУ рассмотрим упрощенную структурную схему РПрУ, рисунок 4.1.

Рисунок 4.1 - Структурная схема РПрУ

Для упрощения схемы синтезатора частот РПрУ, используем субгармонический смеситель (работающий на второй гармонике частоты гетеродина). Коэффициент передачи такого смесителя составляет около минус 13 дБ. Рассмотрим упрощенную структурную схему РПрУ для двух вариантов.

1. МШУ выполнен на двух одинаковых усилителях. В этом случае приемное устройство может быть представлено в виде трех каскадов имеющих следующие значения коэффициентов усиления:

K₁=22 дБ; K₂=22 дБ; K₃=-13 дБ;

W₁=2 дБ; W₂=2 дБ; W₄=2 дБ,

где k₁, k₂ – коэффициенты усиления СВЧ смесителя;

k₃ – коэффициент передачи смесителя;

W₁, W₂ – коэффициенты шума усилителя;

W₄ – коэффициент шума ПУПЧ.

Тогда значение коэффициента шума РПрУ равно:

или k_s=2,01дБ.

2. МШУ выполнен на двух одинаковых усилителях.

Тогда

или К_s=2,25 дБ.

Учитывая, что шумовая температура атмосферы равна Т_ш=300 К, то изменением коэффициента шума от 1,59 до 1,68 можно пренебречь и использовать один каскад усиления. Тогда значение коэффициента шума РПрУ Ks = 1,68 (Ks_дБ = 2,25 дБ).

Ослабление зеркального канала может быть рассчитано используя выражение (2.5), подставив в него вместо f_ЦП, f_ЗК.

A = 10*n*log|f_С/(Q(f_С-f_ЗК))| (дБ) (2.5)

Или

A = 10*n*log|f_С/2Qf_ПР| (дБ) (4.1)