4.2. Методические указания по выполнению заданий раздела “Преобразователи частот”

Преобразователь частоты характеризуется в основном теми же качественными показателями, что и усилитель радиочастоты: коэффициент передачи, входная и выходная проводимости, избирательность, коэффициент шума, рабочий диапазон частот. К специфическим особенностям преобразователей относят комбинационные свисты и побочные каналы приема .

4.2.1. Y-параметры преобразователей на транзисторах.

Для расчета параметров смесителей используется та же эквивалентная схема, что и при расчете УРЧ. Отличие заключается лишь в том, что параметры транзистора в режиме усиления заменяются соответствующими параметрами в режиме преобразования.

При работе преобразователя на частотах много меньших граничной частоты транзистора по проводимости прямой передачи вполне допустимо в расчетах пренебрегать реактивными составляющими Y-параметров. В этом случае расчет производится по статическим характеристикам транзистора.

Так, крутизну преобразования можно определить, используя проходную характеристику транзистора (рис. 8). Для этого необходимо построить график производной от этой характеристики (график крутизны характеристики активного прибора). Далее, аппроксимируют полученную кривую кусочно-линейной зависимостью. Зная напряжение смещения и амплитуду напряжения гетеродина, находят изменение крутизны характеристики активного прибора во времени под воздействием напряжения гетеродина (рис. 9). Крутизна преобразования по n-й гармонике частоты гетеродина находится как половина амплитуды n-й – гармоники крутизны характеристики транзистора. Например, при отсутствии отсечки напряжения гетеродина крутизна преобразования по 1-й гармонике может быть оценена как

,

где S _max и S _min соответственно максимальное и минимальное значение, которое принимает крутизна транзистора под воздействием напряжения гетеродина.

4.2.2. Y-параметры преобразователей на диодах.

При линейно-ломаной аппроксимации вольтамперной характеристики диода (ВАХ) Y-параметры диодного преобразователя могут быть найдены по формулам

,

,

где S – крутизна ВАХ диода,

−угол отсечки напряжения гетеродина (в радианах),

n – номер гармоники гетеродина, по которой осуществляется преобразование (n = 1, 2, 3…).

4.2.3. Параметры преобразователя

Для транзисторного преобразователя коэффициент передачи, входная и выходная проводимости, избирательность оцениваются по соответствующим формулам для каскада селективного усилителя, где Y-параметры транзистора заменены Y-параметрами преобразования. Для диодного преобразователя коэффициент передачи по напряжению можно найти по формуле

.

При расчетах диодных СВЧ преобразователей вместо коэффициента передачи чаще используется параметр L_д , называемый потерями преобразования. Величина L_д определяется отношением номинальных мощностей сигнала на входе и выходе преобразователя. Потери преобразования часто выражают в децибелах

дБ.

Шумовые свойства диодных преобразователей характеризуется шумовым отношением диода t_д , при этом коэффициент шума диодного смесителя (без учета шумов гетеродина) определяется формулой

.

Коэффициент шума приемника Ш, первым каскадом которого является преобразователь частоты, может быть найден по выражению

,

где −коэффициент шума УПЧ. Обратите внимание на то, что в двух последних формулах параметры должны быть записаны не в децибелах.

ПРИЛОЖЕНИЕ. СХЕМЫ И ГРАФИКИ

Рис. 1. Входная цепь с автотрансформаторной связью

Рис. 2. Входная цепь с трансформаторной связью

Р ис. 3. Входная цепь с внешнеемкостной связью

Рис.4. Конструкция и схема согласующей цепи на микрополосковой линии

1 – микрополосковый проводник, 2 – диэлектрическая подложка, 3 – металлизация подложки, h – высота подложки, b – ширина полоски, l – длина линии, R1 – сопротивление источника сигнала, R2 – сопротивление нагрузки

Р ис.5. Эквивалентная схема селективного усилителя

Рис. 6. Эквивалентная схема двухконтурного параметрического усилителя

Рис. 7. Диодный смеситель

Рис. 8. Принятая в задачах зависимость тока стока I_с от напряжения на затворе u_з полевого транзистора

Рис. 9. Изменение крутизны характеристики транзистора во времени под воздействием напряжения генератора

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Буга Н. Н., Фалько А. И., Чистяков Н. И. Радиоприемные устройства: Учебник для ВУЗов/Под ред. Н. И. Чистякова. М.: Радио и связь, 1986. 320 с.: ил.

2. Палшков В. В. Радиоприемные устройства: Учебное пособие. М.: Радио и связь, 1984. 392 с.: ил.

3. Головин О. В. Радиоприемные устройства: Учебник для техникумов. М.: Высшая школа, 1987. 440 с.: ил.

Электронная версия составлена по методическим указаниям "Расчет параметров радиоприемных устройств", составители Лузин Виктор Иванович, Никитин Никита Петрович, редактор Кубыщенко Н.П. Подписано в печать 29.05.90. Усл. п.л. 2.09.

Редакционно-издательский отдел УПИ им. С.М.Кирова, 620002, Свердловск, УПИ, 8-й учебный корпус.

Ротапринт УПИ, 620002, Свердловск, УПИ, 8-й учебный корпус.

2