Параметры циркуляторов

К основным электрическим параметрам циркуляторов относятся:

• рабочий диапазон частот;

• значение КСВН;

• развязка между плечами;

• затухание сигнала.

Ответвители направленные

Ответвители предназначены для распределения мощности СВЧ сигнала на насколько направлений с заданным ослаблением на каждом из них.

Наибольшее применение нашли ответвители на 2 и 3 направления (одно основное).

Ослабление сигнала в каждом ответвлении может быть регулируемым и нерегулируемым. Обычно ответвители реализуются на четверть волновых полосковых линиях с воздушным заполнением (рис.17).

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.