ОПрЭКБ лабы / Отчет по работе 11 Проектирование микроволнового диодного смесителя

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МВЭ

отчет

по практической работе №11

по дисциплине «Основы проектирования

электронной компонентной базы»

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВОГО ДИОДНОГО СМЕСИТЕЛЯ

Студент гр.
Преподаватель		Синев А.Е.

Санкт-Петербург

202X

1. Постановка задачи проектирования микроволнового диодного смесителя

1.1. Вводная часть

В работах 11-12 требуется спроектировать устройство, позволяющее осуществлять эффективное смешивание высокочастотных сигналов микроволнового диапазона с целью получения сигнала на промежуточной частоте выходную мощность Р_вых (дБм) в полосе рабочих частот Δf (ГГц) и центральной частоте f₀ (ГГц), при минимальном коэффициенте усиления K_min (дБ) с неравномерностью ΔK (дБ) в заданной полосе.

Шаги по выполнению работы:

1. Проектирование диода с заданными параметрами;

2. Создание эквивалентной схемы диода с учётом паразитных параметров корпуса;

3. Проектирование микрополоскового направленного ответвителя;

4. Проектирование фильтра нижних частот;

5. Проектирование смесителя;

6. Анализ смесителя.

Направленный ответвитель (рис. 1) используется как делитель мощности на два канала (в равных отношениях при высокой развязке между ними) и как балансный смеситель с высокой развязкой между входными каналами.

Рис. 1. Направленный ответвитель

При использовании направленного ответвителя в качестве делителя, энергия подается в плечо 1, распределение мощности энергии происходит в равном соотношении между плечами 2 и 4, а при подаче мощности в плечо 2 энергия распределяется между плечами 1 и 3. В первом случае в плече 3, а во втором – в плече 4 ставится нагрузка (в нашем случае – диод).

При использовании ответвителя в качестве смесителя энергия подается в плечи 1 и 3, выходными плечами будут 2 и 4.

1.1. Задание подложки

Зададим в программной среде AWR подложку MSUB с параметрами для нашего будущего элемента (рис. 2.).

Рис. 2. Параметры подложки

1.2. Создание и исследование схемы ответвителя

Построим схему микрополоскового направленного ответвителя (рис. 3). Добавим порты. Выполним расчет зависимостей S-параметров ответвителя от частоты (рис. 4).

Рис. 3. Схема микрополоскового направленного ответвителя

Рис. 4. Зависимости S-параметров ответвителя от частоты (до модификации размеров микрополосков)

Вид графика на рис. 4 говорит о необходимости менять параметры схемы.

Меняя инструментом Tune длину и ширину микрополосков, добьемся задержки более 40 дБ на 1 ГГц (рис. 5).

Рис. 5. Зависимости S-параметров ответвителя от частоты (после модификации размеров микрополосков)

1.3. Создание схемы реалистичного ответвителя

Для перехода к реалистичной модели необходимо в углах прямоугольника добавить микрополосковые соединители Junctions. Мы выбираем соединители типа MTEEX$, позволяющие соединять полоски разной ширины (рис. 6).

Рис. 6. Схема микрополоскового ответвителя с соединителями

Выбранный тип соединителя предполагает определенную ширину микрополосковой линии на всех трех входах. Поскольку у портов этот размер не определён необходимо между портом и входом 1 вставить еще один элемент линии (рис. 7).

Выполним расчет S-параметров с подбором размера полосков (рис. 8): WH = 6.24 мм, LH = 32.6 мм, WV = 5 мм, LV = 32.5 мм, W1 = 2.89 мм, L1 = 56,4 мм.

Рис. 7. Схема ответвителя с соединителями (дополнена)

Рис. 8. Зависимости S-параметров ответвителя от частоты (реалистичный ответвитель)

1.4. Создание окончательной схемы ответвителя

Чтобы приблизить выходы смесителя 2 и 4 друг к другу, требуется еще одна модификация схемы с использованием микрополоскового уголка (рис. 9).

Рис. 9. Модифицированная схема микрополоскового ответвителя

Рассчитаем финальные зависимости S-параметров (рис. 10). Выходы 2 и 4 теперь приближены. Созданная схема будет использоваться в проектировании устройства в работе 12.

Рис. 10. Финальные зависимости S-параметров микрополоскового ответвителя