6. Содержание отчета
6.1. Структурная схема лабораторной установки.
6.2. Результаты расчетов и измерений в виде таблиц, графиков и осциллограмм.
6.3. Краткие выводы.
7. Вопросы для подготовки к защите
7.1. Принцип работы системы ФАПЧ.
7.2. Основные параметры, характеризующие систему ФАПЧ.
7.3. Чем ограничены полосы удержания и захвата системы ФАПЧ.
7.4. Как происходит захват частоты системой ФАПЧ.
7.5. Как систему ФАПЧ можно использовать для детектирования ЧМ сигналов.
7.6. Как выглядит детекторная характеристика ЧД на основе ФАПЧ.
7.7. Какие искажения могут возникнуть при детектировании ЧМ сигнала системой ФАПЧ.
7.8. Как влияет уровень сигнала на работу ЧД на основе ФАПЧ.
7.9. Нужно ли использовать амплитудный ограничитель на входе ЧД с ФАПЧ.
7.10. Почему ЧД с ФАПЧ находят применение в спутниковых системах связи.
Лабораторная работа 9
ИССЛЕДОВАНИЕ СВЧ ДЕТЕКТОРА FFSK СИГНАЛОВ
1. Цель работы
Исследовать основные характеристики сверхвысокочастотного детектора на микрополосковых линиях.
2. Основные разделы курса, изучаемые перед выполнением работы
Детектирование радиосигналов.
Радиоприем на сверхвысоких частотах.
Использование матриц рассеяния для расчета СВЧ схем.
3. Содержание работы
Ознакомление с возможностями программы СВЧ моделирования Microwave Office.
Расчет коэффициента передачи для FFSK детекторов с линиями передачи в режимах холостого хода и короткого замыкания.
Анализ работы FFSK детектора.
4. Описание лабораторной установки
При использовании высокоскоростной частотной манипуляции FFSK (FastFrequencyShiftKeying) скорость передачи в радиоканале может составлять 1–2 Гбит/с. Для детектирования высокоскоростных сигналов важно сохранить или в наименьшей степени понизить крутизну фронтов импульсов, ограничивающих минимально достижимую длительность детектированных сигналов.
В данной работе необходимо провести исследование малоинерционного детектора двухпозиционной частотной манипуляции, у которого в качестве частотно-чувствительного элемента используется короткозамкнутый или разомкнутый отрезок линии передачи кратный четверти длины волны принимаемых радиосигналов. В сечении, удаленном от конца отрезка настолько, что разные частоты будут создавать в нем существенно различающиеся уровни электрического поля стоячей волны, устанавливается амплитудный детектор, в нагрузке которого должен выявляться закон модуляции. Детектор настраивается на прием сигналов двух частот fв=11,25 ГГц и fн=9,75 ГГц.
Исследуемый детектор двухпозиционного FFSK сигнала, состоящий из короткозамкнутой линии передачи, циркулятора и амплитудного детектора, и распределение напряжения стоячей волны вдоль линии передачи показаны на рис. 9.1. Короткозамкнутый отрезок линии передачи 1 подключается к источнику FFSK сигнала 2 через циркулятор 3, обеспечивающий отсутствие повторных отражений в линии и согласование линии с источником сигнала. Амплитудный детектор 4 включается в линию 1 в сечении, отстоящем от короткозамыкателя 5 на таком расстоянии, которое обеспечивает максимальное различие уровней электрического поля стоячей волны для двух частот FFSK сигнала.
Рис. 9.1. Детектор FFSK в режиме короткого замыкания
В режиме холостого хода короткозамкнутый отрезок линии заменяется на разомкнутый. Электрическая схема в режиме холостого хода представлена на рис. 9.2, на которой
ρД– волновое сопротивление детекторной линии;
ρ0 - волновое сопротивление линии передачи;
lшл – длина разомкнутой линии передачи;
lд – длина детекторной линии;
l – длина линии передачи от циркулятора до сечения подключения диода;
Zд=Rд+jXд– сопротивление диода.
В расчетах будет использоваться эквивалент амплитудного детектора, заданный в виде диода с сопротивлением Rди емкостьюСди нагрузки,равной 10ρД.
Рис. 9.2. Схема детектора FFSK в режиме холостого хода
Исследование проводится в программе СВЧ моделирования MicrowaveOffice. Эта система обладает обширной библиотекой, которая предназначена для выполнения анализа частотных характеристик методами гармонического баланса и рядов Вольтера. Она позволяет устанавливать параметры реальных диэлектриков и проводников и с высокой точностью анализировать распределенные структуры с подключенными нелинейными элементами.