Расчёт блока преобразования частоты.

В СВЧ диапазоне нашли широкое применение диодные балансные схемы преобразования частоты. Несмотря на свою сложность они обладают рядом свойств, поэтому их применяют как в каналах прямого прохождения сигналов, так и в цепях автоматической подстройки частоты. Кроме подавления шумов гетеродина их достоинством является отсутствие чётных гармоник колебаний промежуточной частоты, также они обеспечивают развязку цепей гетеродина и сигнала (предотвращение утечки мощности гетеродина в цепь сигнала). Также имеется возможность усиления связи гетеродина со смесителем, что позволяет уменьшить мощность гетеродина.

Фактически БПЧ состоит из двух одинаковых смесительных секций, каждая из которых включает в себя смесительный диод и согласующие и фильтрующие элементы. СВЧ части обеих секций должны быть развязаны от промежуточной частоты, чтобы колебания СВЧ не попадали в цепи ПЧ, а мощности сигнала и гетеродина полностью выделялись на диодах. Это способствует увеличению коэффициента преобразования и эффективному использованию гетеродина.

Для развязки к выходам диодов подключаются низкоомные четвертьволновые разомкнутые шлейфы, обеспечивая замыкание с общей шиной для токов частот сигнала и гетеродина, изолируя токи промежутоной частоты. Далее подключается

чередующиеся четверть волновые низкоомные и высокоомные отрезки линий, выполняющие роль многозвенного фильтра НЧ для увеличения развязки СВЧ части и части промежуточной частоты. Для замыкания токов ПЧ закорачивают входные зажимы диодов.

Также используется направленный ответвитель состоящий из МПЛ. Он обеспечивает деление мощности сигнала между диодами пополам, обеспечение необходимой фазировки колебаний сигнала и гетеродина, развязывание цепей сигнала и гетеродина между собой.

Соответственно на вход ПЧ необходимо подавать вдвое большую мощность для достижения минимального коэффициента шума диодного ПЧ. Входное сопротивление каждого из плеч ПЧ выберем равным W₀= 50 Ом. Диоды в двух плечах схемы соединены параллельно, а, следовательно, выходное сопротивление ПЧ будет вдвое меньше сопротивления одного диода.

Таким образом, получим следующие технические характеристики ПЧ:

1. Коэффициент преобразования (передачи) мощности частоты, определяемый потерями на диоде L_пр= 5,5 дБ

2. Номинальный коэффициент шума преобразователя частоты: Ш_{пр. ном}= 6,5 дБ = 4,467

3. Входное сопротивление одного плеча ПЧ W₀=50 Ом

4. Выходное сопротивление преобразователя частоты: R_вых=r_{вых. пр.}/2 = 225 Ом

5. Мощность колебаний гетеродина: P_г= 4•P_нагр= 6 мВт

Рассмотрим шумовые характеристики преобразователя частоты:

В результате получаем, что, коэффициент шума преобразователя частоты с учетом первого каскада усилителя промежуточной частоты больше рассчитанного, исходя из заданной чувствительности, предельно допустимого коэффициента шума ЛТП (Ш_ЛТП(3.076)< Ш_пр.ном (4.467)). Для обеспечения установленных требований по чувствительности необходимо включить в состав разрабатываемого РПУ усилитель высокой частоты (УВЧ).