7Преобразователь-конвертер внешнего блока

7.1Назначение

Принятые антенной и усиленные малошумящим усилителем сигналы СВЧ диапазона необходимо преобразовать — снизить частоту, чтобы облегчить их фильтрацию, усиление и передачу во внутренний блок — спутниковый телевизионный ресивер. Эту функцию выполняет первый преобразовательный блок — конвертер (Low Мове Block Downconverter — LNB), занимающий главное место при приеме телевизионного вещания со спутников. В принципе, не всегда нужно преобразовывать сигналы всего принимаемого частотного диапазона (достаточно в полосе частот 400 МГц в верхнем или нижнем участке диапазона), однако в большинстве случаев преобразование выполняется во всем диапазоне. Для преобразовательного блока, как и для других каскадов внешнего приемного устройства, наряду с выполнением ими основных функций, главной

задачей является обеспечение минимального коэффициента шума, определяющего чувствительность приемного устройства в целом.

Структурная схема преобразовательного блока — конвертера (рис. 7.1). Следует отметить, что структура узлов конвертера, предназначенных для преобразования сигналов от распределительных спутников и спутников непосредственного телевизионного вещания, работающих соответственно в диапазонах частот 10,7...11,7 ГГц и 11,7...12,5 ГГц, в основном не отличается от каскадов традиционных СВЧ устройств, принимающих аналоговые сигналы с частотной и фазовой модуляцией. Отличия состоят лишь в малой мощности принимаемых со спутника сигналов и по частотам, превышающим рабочие частоты наземных радиорелейных, радионавигационных и

других подобных устройств, а также в том, что преобразование, осуществляется в более широкой полосе частот.

В общем, основная задача остается та же, а именно, чтобы преобразовательный блок, используя по возможности несложные схемы и недорогие элементы, выполнял бы свои функции надежно, с малой потребляемой мощностью, и в то же время работал бы в широком температурном диапазоне, т.е. в разных климатических условиях.

К первому преобразовательному блоку относятся: первый смеситель, первый гетеродин и предварительный усилитель сигналов ПЧ.

7.2Диоды в смесителе сигналов диапазона свч

Следует отметить, что смесители на диодах называются смесителями с нелинейными сопротивлениями. Смеситель на диодах имеет довольно простую конструкцию. В силу простоты схемы и доступности используемых элементов смесители на диодах получили широкое распространение. Среди них особое место занимают смесители на диодах с барьером Шотки, рабочие частоты которых составляют сотни гигагерц. Диоды Шотки — это диоды с барьером металл-полупроводник. У них прямое падение напряжения — напряжение открывания, намного меньшее, чем у обычных диодов и более крутой изгиб вольт-амперной характеристики. Так, диоды Шотки, изготавливаемые на структурах алюминий — кремний п-типа, имеют напряжение открывания порядка 450 мВ, что практически на 250 мВ меньше, чем для сравнимого типового кремниевого диода. Преимущество применения смесителей с диодами Шотки перед смесителями на кремниевых диодах в том, что выше определенногo уровня напряжения, подаваемого с гетеродина, параметры, важные с точки зрения преобразования, такие как: потери преобразования, сопротивление диода на ПЧ, импеданс входной сигнальной ветви и импеданс гетеродинной ветви, практически остаются у них неизменными. Основное требование к смесительному диоду — чтобы его прямое сопротивление на СВЧ было малым, а обратное— большим. Однако для оценки возможности работы диода в качестве смесительного в области СВЧ приведенных данных не достаточно. Здесь важными являются также величина шунтирующей емкости п-р — перехода (0,1...1,0 пФ), время восстановления, собственный шум диода и импеданс его на СВЧ. При работе на СВЧ (при длине волны 1,0...3,0 см) линейными размерами диода можно пренебречь, а для описания параметров рабочего (нелинейного) участка вольт-амперной характеристики и прилегающих к нему областей используется схема замещения из элементов с сосредоточенными параметрами (рис. 7.2). В ней:

В - нелинейно изменяющееся сопротивление, зависящее от амплитуды подаваемого с гетеродина сигнала. На это сопротивление также подается изменяющийся по амплитуде и по частоте входной сигнал;

С — емкость диода, образующаяся из-за накопления заряда в области барьерного слоя. Так как величина заряда зависит от приложенного напряжения, то С — емкость нелинейная, которая изменяет свое значение в соответствии с изменением амплитуды напряжения гетеродина и является паразитной, способствующей появлению колебаний с высшими частотами;

— последовательно включенное активное сопротивление— сопротивление потерь. Его величина определяется размерами диода и характеристиками материалов, используемых при его изготовлении.

Смеситель может быть построен на одном, на двух (балансный) или на четырех диодах (балансно-кольцевой). Однодиодные смесители имеют простую конструкцию, но развязку цепей сигнала и гетеродина в них осуществить трудно и с большой потерей мощности гетеродина (до 10 дБ).