Блок формирования сигналов вспомогательного гетеродина
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
связь на высоких частотах все равно учитывается.
Рассмотрим сначала идеальный фильтр-шпильку на рис. 5.30 с характеристиками на рис. 5.31.
Рис. 5.30Схема идеального шпилечного фильтра
Рис. 5.31Коэффициент передачи и коэффициент отражения фильтра
Реальная же схема (рис. 5.32) получается очень сложной не только в исполнении, но и в настройке. Поэтому на оптимизацию уходит достаточно долго времени.
Следовательно, и характеристики (рис. 5.33) получаются не слишком хорошими.
Рис. 5.32Схема реального шпилечного фильтра
Рис. 5.33Коэффициент передачи и коэффициент отражения фильтра
Размеры же данного фильтра оставляют желать лучшего.
Так как некоторые структуры из вышерассмотренных удовлетворяют не всем требованиям, то нужно убедится в том, что эти фильтры наиболее оптимальные. Для этого выберем несколько структур СВЧ-фильтров, которые представлены в [2].
.9 Структуры фильтров, которые не моделируются AWR Filter Synthesis Wizard
В первой структуре длины как шлейфов, так и линий между шлейфами колеблются между четвертью и половиной длины волны (рис. 5.34). характеристики изображены на рис. 5.35.
Рис. 5.34Схема фильтра
Рис. 5.35Коэффициент передачи и коэффициент отражения фильтра
Рис. 5.36Топологическая схема фильтра
Размеры площадки, которую занимает топология, изображенная на рис. 5.36 - 84,8 мм по ширине и 37 мм по высоте.
Рассмотрим другую структуру (рис. 5.37 - 5.38)
Рис. 5.37Схема фильтра
Рис. 5.38Коэффициент передачи и коэффициент отражения фильтра
Топологическая структура фильтра аналогичная структуре на рис. 5.36, но размеры имеет поменьше ширина - 79 мм и высота - 37 мм.
5.10 Основные выводы по выбору фильтра
В пунктах с 5.4 по 5.9 было рассмотрено множество структурных схем полосно-пропускающих фильтров. При выборе наиболее удачного фильтра стоит задача оптимального выбора между качеством фильтрации и размером фильтрующего устройства.
Наиболее оптимальными в смысле комбинации качества и размера являются встречно-штыревые фильтры и гребенчатые. Они обладают наименьшими размерами из всех рассмотренных структур и их характеристики удовлетворяют всем требованиям по затуханию и передаче.
После проведенных исследований, можно сказать, что функция компьютерной оптимизации - один из самых эффективных методов в разработке и настройке фильтров, её использование дает, по сравнению с ручной настройкой, быстрый и вполне удовлетворительный результат. От пользователя требуется задать границы, в пределах которых может изменяться тот или иной параметр. Это экономит время и увеличивает производительность, что немало важно в наше время.
Также не стоит пренебрегать построением фильтров вручную, т.е. без использования AWR Filter Synthesis Wizard. Это помогает разобраться в структурах фильтров и их различных комбинациях. Также некоторые изменения в структуре, построенной компьютером, иногда приводят к улучшениям, как в характеристиках, так и в размерах фильтров. Так вышло с фильтрами на шлейфах. Компьютером была предложена структура с короткозамкнутыми шлейфами, но, построив фильтр со свободными шлейфами на концах, мы получили такие же характеристики, но размеры топологии заметно уменьшились.
6. ВЫБОР УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ СХЕМЫ
Усиление колебаний может осуществляться как до преобразования частоты, так и после. В нашем случае усиление происходит после поднятия частоты до 3 ГГц. На СВЧ применяют усилители на полевых и биполярных транзисторах, на туннельных диодах, параметрические и квантовые. В усилителях вместе с усилением обеспечивается и частотная селективность. Для этого усилители содержат резонансные цепи. К основным параметрам и свойствам усилителей можно отнести: коэффициент усиления, селективность, коэффициент шума, искажение сигнала и устойчивость, т.е. способность усилителя сохранять в процессе эксплуатации основные свойства и характеристики.
Расiитаем, какой коэффициент усиления нам потребуется. По графикам найдем потери смесителя (Conversion Loss) на средней частоте (3 ГГц):
Loss=6 дБ
Модно записать, что коэффициент передачи смесителя в децибелах:
РВХ.=6 дБ
Мы знаем входную мощность сигнала, она нам задана техническим заданием:
РВХ.=10 мВт=10 дБм
Тогда мощность сигнала на выходе смесителя будет равна:
РВЫХ.СМ.= 10-6=4 дБм
Ранее были расiитаны потери в фильтре в полосе пропускания, запишем их как коэффициент передачи фильтра в децибелах:
КФ.=-2,36 дБ
Мощность с выхода смесителя является мощностью входного сигнала для фильтра, поэтому мощность на выходе фильтра будет равна:
РВЫХ.Ф.= 4-2,36=1,64 дБм
Техническим заданием определено, что с выхода схемы должен сниматься сигнал мощностью 50 мВт = 17 дБм, зная это значение можем найти коэффициент усиления, который нам требуется:
КУСИЛ.= РВЫХ./ РВЫХ.Ф.=17-1,64=15,36 дБ
Из представленного многообразия усилителей поверхностного монтажа я выбирала модель ERA-5+, параметры получились чуть-чуть с запасом усиление (Gain) 16,7 дБ на частоте 3 ГГц, диапазон рабочих частот от 0 до 4 ГГц. Остальные параметры можно посмотреть в приложении № 2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе была поставлена задача разработать и исследовать блок формирования сигналов вспомогательного гетеродина. Определив, что структура д