- •" Основы радиоэлектроники " Автор: п/п-к Ромов в. А.
- •В данном курсе рассматриваются вопросы:
- •Оглавление.
- •3.2. Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.
- •6.3. Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •Глава I. Электромагнитные волны и их основные параметры.
- •1.1. Электромагнитная волна.
- •1.2. Параметры электромагнитной волны.
- •1.3. Поляризация электромагнитных волн.
- •Глава II Радио волноводы и распространение эмв в них. Параметры радио волноводов.
- •2.2. Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.
- •2.3. Параметры радиоволноводов и режимы эмв в них.
- •1. Режим бегущей волны.
- •2. Промежуточный режим.
- •3. Режим стоячей волны.
- •Глава III Элементы свч трактов радиоаппаратуры.
- •3.1. Особенности построения техники свч.
- •Классификация лбв
- •Применение лбв
- •Назначение составных частей лбв
- •Принцип действия лбв
- •Параметры лбв
- •3.3. Устройства распределения мощности свч сигнала.
- •Ферритовый циркулятор (фц)
- •Применение циркуляторов
- •Параметры циркуляторов
- •Ответвители направленные
- •Применение но
- •Мосты свч
- •Глава IV Элементы радиотехнических устройств.
- •4.1. Генераторы электрических колебаний.
- •4.2. Преобразователи частоты.
- •4.2.1. Умножитель частоты.
- •4.2.2. Смесители.
- •4.3. Малошумящие усилители.
- •4.3.1. Параметрические усилители.
- •4.3.2. Усилитель на туннельном диоде.
- •4.3.3. Транзисторные мшу.
- •Глава V Каналы и системы связи.
- •5.1. Общие понятия о каналах и системах связи.
- •5.2. Методы построения многоканальных систем.
- •5.2.1. Принцип построения аппаратуры с чрк.
- •5.2.2. Принцип построения аппаратуры с врк.
- •5.3. Основные параметры дискретных и аналоговых каналов.
- •Глава VI Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •6.1. Логические элементы.
- •6.2. Триггеры.
- •6.3. Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •Глава VII Методы формирования и разделения групповых цифровых сигналов.
- •7.2. Метод “чистого окна”.
- •7.3. Метод наложения (метод “скользящего индекса с подтверждением”).
- •Глава VIII Модуляция электрических колебаний.
- •8.2.1. Модуляторы.
- •8.2.2. Демодуляторы.
- •Амплитудные демодуляторы.
- •Частотные демодуляторы.
- •Фазовые демодуляторы.
- •Глава IX Антенно-фидерные устройства.
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:
Термокомпенсацию (путем введения дополнительных элементов в схему);
Термостатирование генераторов;
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, 2г, 3г, ...) . 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.