Мосты СВЧ

Применение НО

• для контроля передаваемой мощности;
• для контроля качества согласования;
• измерение ослаблений;
• измерение КСВ или коэффициента отражения.

Мостом СВЧ называется направленный ответвитель, который предназначен для деления СВЧ энергии на два равных по мощности сигнала или сложение их в один.

В ССС широкое применение нашли щелевые волноводные мосты (рис.18) и кольцевые мосты на микрополосковых линиях (рис.21).

рис.18

При прохождении волн, например типа Н10 в плечо I, на краю щели возбуждается волна Н20, имеющая

В плече III эти волны противофазны (рис.19), поэтому в нем сигнал отсутствует (плечи I и II развязаны). Подбирая длину щели “l” можно обеспечить фазовый сдвиг между волнами D j =p; 2p; p /2 (рис.19).

рис.19

Т.о. подбирая длину щели l, можно получить 3 режима работы моста (рис.20а,б,в).

рис.20

Для 3-го режима характерно то, что сигнал идущий из плеча 1, делится по мощности пополам между плечами 2 и 4, при этом выходные сигналы сдвинуты друг относительно друга на p /2.

рис. 21

Кольцевой мост выполнен в виде полосковой линии. Четырехплечевая кольцевая линия передачи имеет расстояние между плечами l /2, где l - средняя длина волны рабочего диапазона, а одно плечо изменено до электрической длины 3/4l.

Поступающий на вход (Ш1) СВЧ сигнал разделяется поровну на выходах Ш2 и Ш3. На выходе Ш4 сигнала нет. Это обеспечивается тем, что сигналы поступающие на Ш4 находятся в противофазе (180-l /2 и 360-l), а следовательно, взаимокомпенсируют друг друга.

При сложении двух сигналов (синфазных), поступающих на входы Ш2 и Ш3, суммарный сигнал поступает на Ш1. На выходе Ш4 СВЧ сигнала нет вследствие взаимокомпенсации сигналов, подаваемых в противофазе - l /4 и 3/4 l.

ГЛАВА IV Элементы радиотехнических устройств.

4.1. Генераторы электрических колебаний.

Генератор - устройство, предназначенное для формирования периодических колебаний напряжения (тока) синусоидальной, прямоугольной и другой формы.

В любой колебательной системе имеются потери, поэтому, что бы колебания были не затухающими, потери необходимо компенсировать.

Компенсация потерь осуществляется путем ввода в колебательный контур генератора отрицательного сопротивления или положительной обратной связи (ПОС).

Для генерирования синусоидальных колебаний инфранизких и низких частот применяют RC-генераторы. Электрические колебания частотами от единиц кГц и выше формируют с помощью LC-генераторов, построенных на основе усилителей с ПОС.

Колебания, отличающиеся от гармонических (синусоидальных), называют релаксационными. К ним относятся колебания напряжения (тока) пилообразной, прямоугольной и другой (негармонической формы).

Для создания подобных сигналов используются релаксационные генераторы, мультивибраторы, блокинг-генераторы, а также для этих целей широко различные формирующие устройства, сочетающие цифровые и нелинейные элементы.

Важнейшим параметром генератора является стабильность частоты и амплитуды генерируемых колебаний. Их отклонение от нормы в значительной степени определяется температурными колебаниями окружающей среды и изменением параметров элементов во времени (старение).

Для стабилизации частоты применяют:

1. Термокомпенсацию (путем введения дополнительных элементов в схему);
2. Термостатирование генераторов;
3. Кварцевые генераторы.

Стабильность частоты выражается температурным коэффициентом частоты (ТКЧ).

ТКЧ= D f/fг

где

D f- абсолютное изменение частоты при изменении температуры на 1° К;

fг- частота генератора.

В LC-генераторах ТКЧ составляет от5/100000 до 1/10000, в термостатированных кварцевых генераторах - от 1/1000000000 (10 в степени (-9)) до 1/10000000 (10 в (-7)).

В ССС широкое применение нашли синтезаторы частоты. Основу синтезатора составляет опорный генератор (ОГ) и устройства преобразования частоты (умножители, делители, смесители и т.д.) (рис.22).

рис. 22

Опорный генератор является основой для формирования дискретной сетки частот в определенном диапазоне и представляет собой термостатированный кварцевый генератор, который вырабатывает опорное гармоническое колебание.

Для получения сетки частот используются смесители, умножители, делители и т.д.

Умножитель частоты это прибор преобразования частоты на вход которого поступают гармоническое колебание с частотой wг, на выходе образуется n частот (wг, 2wг, 3wг,...). Основу умножения частоты составляет нелинейный элемент, например варактор.

Из ряда получаемых частот, необходимую выделяют с помощью фильтра.

В ССС нашли применение цифровые синтезаторы с дискретной перестройкой частоты. Они построены по принципу фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (рис.23).

рис. 23

Упрощенная схема СЧ содержит:

• опорный генератор(1);
• делитель частоты(2);
• перестраиваемый генератор (6);
• кольцо ФАПЧ, которое включает:
• ДПКД - делитель с переменным коэффициентом деления (4);
• схему сравнения фаз (3);
• схему управления (5).

Грубая дискретная перестройка частоты синтезатора с заданным шагом осуществляется ручкой =УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ=. При этом одновременно изменяется значение коэффициента деления (Кд) ДПКД. С помощью кольца ФАПЧ обеспечивается поддержание установленного значения fг с заданной степенью точности, определяемой параметрами ОГ и схемой ФАПЧ.

При уходе значений fг от номинала на выходе схемы сравнения фаз вырабатывается управляющее напряжение - пропорциональное разности фаз колебаний fг/Кд и fог/m.

Воздействуя на схему управления (реактивный элемент, включенный в колебательный контур генератора) управляющее напряжение вернет значение fг к установленному номиналу, т.о. обеспечивается постоянное значение заданной сетки частот.

4.2. Преобразователи частоты.

Преобразователи частоты предназначены для получения сетки частот или для переноса информационного сигнала из одной полосы частот в другую.

В качестве преобразователей в ВЧ трактах используются умножители частот и смесители.

Основу преобразователей составляет нелинейный элемент, т.е. элемент, который имеет нелинейную характеристику (диод, транзистор,...).

Дата добавления: 2014-01-06