4.3. Расчет смесителя частоты

Преобразователем частоты называется устройство, с помощью которого спектр модулированного сигнала поднесущей частоты переносится в область рабочих частот передатчика. Преобразователь состоит из нелинейного элемента, полосовых фильтров и, возможно, ферритовых вентилей и циркулятора. Весь преобразователь или только его часть, которая содержит нелинейный элемент, иногда называют смесителем.

Высокоэффективные СВЧ смесители передатчиков строят на варакторах большой и средней мощности. Преобразователь этого типа представляет собой разновидность параметрического преобразователя. Обычно применяют балансную схему на двух диодах. Возможны волноводная и полосковая реализации смесителя.

На практике в передатчиках СВЧ чаще всего применяются два варианта преобразователей частоты: проходного и отражающего типов.

Достоинствами смесителя проходного типа является высокий КПД и большая выходная мощность, которая при оптимальной настройке почти в 2 раза выше, чем у схемы отражающего типа. К недостаткам схемы относятся сложность настройки, более узкая в сравнении со смесителем отражающего типа полоса преобразуемых частот, заметная чувствительность выходных параметров (мощности, КПД, частотных характеристик) к изменениям геометрических размеров волноводов при колебаниях температуры и вибрации.

Рис. 7-Смеситель проходного типа

Энергетический расчет:

Выбираем параметрический режим работы, т. к. получаем более чистый спектр выходных колебаний.

Выбираем варактор по предельной частоте и емкости С_до

f_пр принимаем равным 100 ГГц согласно таблице

С₀- суммарная емкость диода при обратном смещении Е₀=6 В;

r_s- сопротивление потерь диода;

U_доп- допустимое обратное напряжения на переходе;

Р_доп- допустимая мощность, рассеиваемая на диоде.

С_до=С₀-С_кор=2,2-0,25=1,95 пФ - емкость перехода при обратном смещении;

Сопротивление потерь Ом

Минимальная емкость перехода при U_max <U_доп

пФ

(т. к. варактор кремниевый )

Предельная частота при максимальном смещении : ГГц

Параметр, характеризующий потери в диоде :

Расчет в параметрическом режиме (q_пч=0,28…0,3). Принимаем q_пч=0,3.

q_гет=(0,5- q_пч)/(1+y)=0,15

q₊=y q_гет=0,054

Ƞ_cР_вых/ Р_гет=0,136

Выходная мощность :

=0,86 мВт

Если Р_вых больше заданной, то уменьшаем U_max и повторяем расчет. Если Р_вых недостаточна, то переходим к режиму диода с открывающимся переходом.

Определим мощность, рассеиваемую на варакторе :

Р_вар= Р_вых(1- Ƞ_c)/ Ƞ_c=5,5 мВт

Р_вар> Р_доп => варактор и мощность подобраны оптимально

Р_гет = Р_вых/ Ƞ_c=0,86/0,47=1,83 мВт

Эквивалентные комплексные сопротивления, которые представляют собой емкость варактора для токов частот f_вых,f_гет,f_ПЧ.

Напряжение модулирующего сигнала на диоде

В

Нагрузка сопротивления

Обратное смещение на диодах :

В

K=1 для проходной схемы

5.Конструктивный расчет печатной платы автогенератора

Принципиальная схема автогенератора приведена на рис.5.1.

Рис. 5.1. Принципиальная схема автогенератора

Выбор материалов конструкции определяется, прежде всего, технико-экономическими требованиями.

Для производства узлов с печатным монтажом, широкое применение находят фольгированные диэлектрики: фольгированный гетинакс и фольгированный текстолит. В качестве материала для изготовления печатных плат применяем фольгированный стеклотекстолит СФН-1-70 который обладает высокой механической прочностью, химической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами и низким влагопоглощением.