Смеситель дециметрового диапазона на комбинации линий передачи

Смеситель дециметрового диапазона на комбинации линий передачи

А.Н. Зикий, А.П. Плёнкин Южный федеральный университет, Таганрог

Аннотация: в статье рассматриваются описание схемы и конструкции смесителя дециметрового диапазона на комбинации щелевой и микрополосковой линии передачи. Представлены методика и результаты эксперимента по снятию амплитудной характеристики. Показано, что потери преобразования равны 9дБ, динамический диапазон не менее 60дБ, верхняя граница линейности амплитудной характеристики равна 1мВт. Ключевые слова: смеситель, диод с барьером Шоттки, микрополосковая линия, щелевая линия, дециметровый диапазон, амплитудная характеристика.

Несмотря на наличие многочисленных публикаций по смесителям СВЧ [1 - 7], эта тема далеко не исчерпана. Возникают новые требования к смесителям, патентуются новые технические решения по их реализации, появляется новая элементная база.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование смесителя дециметрового диапазона на комбинации линий передачи, щелевой и микрополосковой. Смеситель предназначен для работы в составе передатчика сложных сигналов с ППРЧ [8].

Основные требования к смесителю изложены в таблице №1. Смеситель реализован по схеме, приведенной на рис.1. Из этой схемы видно, что сигнал подается на диоды по микрополосковой линии W5, а гетеродинная мощность подается на диоды через щелевую линию W6.

Таблица № 1

Требования к смесителю

Наименование и размерность параметра Значение параметра

Частота входного сигнала, МГц 50... 125

Частота гетеродинного сигнала, МГц 1085

Выходная частота, МГц 960.1210

Уровень входного сигнала, Вт 10-10... 10-4

Волновое сопротивление сигнального,

гетеродинного входов и входа ПЧ, Ом 50

КСВН входа сигнала, не более 2

КСВН входа гетеродина, не более 5

Уровень гетеродинного сигнала, мВт 10...20

Развязка между цепями сигнала и гетеродина, дБ 20

Потери преобразования, дБ, не более 12

Присоединительные размеры входов сигнала, гетеродина и выхода ПЧ - тип IX по ГОСТ 13317-89Е

Размеры корпуса, мм (без учета выступающих разъемов) 64х28х20

Смеситель представляет собой поликоровую печатную плату размером 24х60 мм, установленную в герметичном латунном корпусе рамочного типа с герметичными 50-омными коаксиально-полосковыми переходами (рис.2). Сигнал подается на оба смесительных диода в фазе в точке их электрического контакта через МПЛ. Мощность от гетеродина подается на оба смесительных диода в противофазе с помощью щелевой линии, расположенной на обратной стороне поликоровой платы под диодами. Мощность гетеродина подается в щелевую линию посредством перехода на нее с 50-омной МПЛ, замкнутой у края щели. Указанный переход одновременно является трансформатором сопротивлений. Выходной сигнал снимается в той же точке, куда подается входной сигнал. В качестве нелинейных элементов используются подобранные пары диодов с барьером Шоттки типа 2А118АР-6.

На рис.1 представлена схема смесителя, где "1 отрезок МПЛ р = 80 Ом; "2 отрезок МПЛ р = 25 Ом; "3 отрезок МПЛ р = 25 Ом; "4 отрезок

:

МПЛ р = 80 Ом; "5 отрезок МПЛ р = 50 Ом; "6 щелевая линия; "7 отрезок МПЛ р = 50 Ом; С1 конденсатор К26-4-25В-3,3 пФ ОЖ0.464.240ТУ; С2 конденсатор К26-4-25В-100 пФ ОЖ0.464.240ТУ; У1, У2 диод СВЧ 2А118А-6; Х1-Х3 переход СРГ50-751ФВ ВР0.364.049ТУ [9].

Рис. 1. - Схема смесителя

Рис. 2. - Конструкция платы смесителя

:

Экспериментальное исследование смесителя проводилось на установке, структурная схема которой приведена на рис.3. В этом эксперименте использовалось свойство обратимости диодного смесителя.

Рис. 3. - Структурная схема измерительного стенда В передатчике ППРЧ смеситель используется на преобразование «вверх». В эксперименте смеситель использовался на преобразование «вниз». В процессе эксперимента была снята амплитудная характеристика смесителя. При этом частота и мощность гетеродина оставались постоянными и равными &=1085МГц, Рг=20мВт. Частота сигнала была равна &=1185 МГц, а мощность сигнала менялась в пределах от -86дБВт до -27дБВт. Результаты измерения амплитудной характеристики занесены в таблицу №2 и на рис.4.

Таблица №2

Амплитудная характеристика смесителя

Р вх, и вых, Р вых, ь,

дБ/Вт дБ/У дБ/Вт дБ

сигнал ПЧ ПЧ

-86 -76 -93 7

-80 -72 -89 9

-75 -67 -84 9

-70 -62 -79 9

-65 -57 -74 9

-60 -52 -69 9

-55 -47 -64 9

-50 -42 -59 9

-45 -37 -54 9

-40 -32 -49 9

-35 -27 -44 9

-30 -23 -40 10

-27 -21,5 -38,5 11,5

-45 -50 -55 н -60 3 -65

^ -70

3 -75 ш -80 -85 -90 -95 -100 -105

/

/

/

<

86 -80 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35

Р вх дБВт

Рис. 4. - Амплитудная характеристика смесителя

Из этого эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. Потери преобразования оказались равными 9 дБ, что удовлетворяет предъявленным требованиям.

2. Линейный динамический диапазон смесителя составляет не менее 60 дБ, что достаточно для решаемой задачи.

3. Верхняя граница линейности амплитудной характеристики (ВГЛАХ) равна около 1 мВт (-30 дБВт).

4. Смеситель может найти применение в радиоприёмной аппаратуре СВЧ [10, 11].

Литература

1. Maas S. Microwave Mixers. Artech House, 1993. 375p.

2. Белоус А.И., Мерданов М.К., Шведов С.В. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи. Техническая энциклопедия в 2-х книгах. Книга 2. - М.: Техносфера, 2016. 1416c.

3. Tsui James Bao-Yen. Receivers with Electronic Warfare Applications, 2016. 460p.

4. Зикий А.Н., Зламан П.Н., Бондаренко Л.В., Плёнкин А.П. Двойной балансный смеситель на симмметрирующих трансформаторах. Вопросы специальной радиоэлектроники, серия Общие вопросы радиоэлектроники, 2010, №1, С.101-105.

5. Зикий А.Н., Зламан П.Н., Плёнкин А.П., Мухин Н.А. Моделирование и экспериментальное исследование субгармонического смесителя. Электронный журнал «Информационное противодействие угрозам терроризма», 2011, №17, С.131-135.

6. Белов Л.А. Преобразователи частоты. Современные ВЧ компоненты. Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2004, №2, С.44-50.

7. Зикий А.Н., Зламан П.Н., Плёнкин А.П., Булгакова О.И. Смеситель с большим динамическим диапазоном. Вопросы специальной

радиоэлектроники, серия Общие вопросы радиоэлектроники, 2013, №1, С.118-124.

8. Зикий А.Н., Додаев С.Э. Генератор сигналов с ППРЧ. Вопросы специальной радиоэлектроники, серия Общие вопросы радиоэлектроники, 2004, №2, С.69-73.

9. Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. - М.: Техносфера, 2006. - 216c.

10. Пустовалов А.И. Двухканальное приемное устройство СВЧ диапазона. Инженерный вестник Дона, 2010, №2, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195.

11. Шурховецкий А.Н. Многоканальная частотно-избирательная система СВЧ диапазона основе направленных фильтров бегущей волны. Инженерный вестник Дона, 2010, №4, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/292.

References

1. Maas S. Microwave Mixers. Artech House, 1993. 375p.

2. Belous A.I., Merdanov M.K., Shvedov S.V. SVC elektronika v sistemakh radiolokatsii i svyazi. Tekhnicheskaya entsiklopediya v 2kh knigakh. Kniga 2 [Microwave electronics in radar and communication systems. Technical Encyclopedia. Book №2]. M.: Tekhnosfera, 2016. 1416p.

3. Tsui James Bao-Yen. Receivers With Electronic Warfare Applications, 2016. 460p.

4. Zikiy A.N., Zlaman P.N., Bondarenko L.V., Pljonkin A.P. Voprosy spetsialnoy radioelektroniki, seriya Obshchie voprosy radioelektroniki, 2010, №1, pp.101-105.

5. Zikiy A.N., Zlaman P.N., Pljonkin A.P., Mukhin N.A. Informatsionnoe protivodeystvie ugrozam terrorizma, 2011, №17, pp.131-135.

6. Belov L.A. Preobrazovateli chastoty. Sovremennye VC-komponenty. Elektronika: Nauka, Tekhnologiya, Biznes. 2004, №2, pp. 44-50.

7. Zikiy A.N., Zlaman P.N., Plenkin A.P., Bulgakova O.I. Voprosy spetsialnoy radioelektroniki, seriya Obshchie voprosy radioelektroniki, 2013, №1, pp.118-124.

8. Zikiy A.N., Dodaev S.E. Voprosy spetsialnoy radioelektroniki, seriya Obshchie voprosy radioelektroniki, 2004, №2, pp. 69-73.

9. Dzhurinskiy K.B. Miniatyurnye koaksialnye radiokomponenty dlya mikroelektroniki SVC [Miniature coaxial microwave radio components for microelectronics]. M.: Tekhnosfera, 2006. 216p.

10. Pustovalov A.I. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, №2, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2010/195.

11. Shurkhovetskiy A.N. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2010, №4, URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2010/292.