Блок формирования сигналов вспомогательного гетеродина
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ательного гетеродина
Также у нас есть требования к фильтру: фильтр должен быть узкополосным, потери в полосе заграждения (запирания)- около 40 дБ, т.е. затухание должно быть достаточно высоким.
Смеситель и усилитель должны выбраться из существующих на рынке радиоэлектроники компонентов. А фильтр будет разрабатываться индивидуально для данной схемы.
Перечислим по пунктам, что предстоит сделать:
) Выбор смесителя из представленной элементной базы фирмы MiniCircuits, исходя из требований к входному сигналу и частоте выходного сигнала.
) Моделирование некоторых структур фильтров, удовлетворяющих нашим требованиям, с последующим выбором наиболее оптимальной структуры.
) Выбор усилителя из представленной элементной базы фирмы MiniCircuits, удовлетворяющего требованиям по сигналу с выхода фильтра и выходному сигналу.
3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
.1 Основные сведения о преобразователях частоты
Во многих радиотехнических приложениях используется функциональное преобразование сигналов: в радиопередающих устройствах производятся угловая модуляция несущей и преобразование частоты вверх; в радиоприемниках - преобразование спектра частот принятого сигнала вниз и демодуляция; нерезонансное умножение или деление частоты используется для упрощения технической реализации устройств формирования и обработки сигналов. Такие операции выполняются нелинейным узлом - смесителем (См) частот. Нелинейные преобразования сигналов сложны для анализа, поскольку на выходе кроме полезной составляющей, возникает множество продуктов комбинационного взаимодействия, взаимный уровень которых зависит от схемы См, от количества входных сигналов и соотношения их частот, от амплитуд каждого из них. Кроме того, возникает паразитная связь между каждой парой портов входа и выхода, что ухудшает функционирование радиосистемы. Как результат сложности этих явлений, номенклатура выпускаемых См очень широка, а их технически обоснованные характеристики заметно различаются.
.2 Основные требования к преобразователям частоты
Перечислим основные требования, предъявляемые ко всем преобразователям:
) Функция перемножения в преобразователе частоты должна выполняться максимально точно, т.е. преобразователь должен быть линейным для полезного сигнала. Это необходимо для снижения вероятности появления дополнительных каналов приема, уменьшения нелинейных искажений модуляции полезного сообщения и уменьшения уровней перекрестных и интермодуляционных помех.
) Цепи сигнала и гетеродина должны быть развязаны между собой. Если колебания сигнала будут проникать в цепь гетеродина, то может наблюдаться эффект затягивания гетеродина, при котором частота его колебаний будет смещаться в сторону частоты полезного сигнала. При проникновении колебаний гетеродина в цепь полезного сигнала могут возникнуть условия для появления дополнительных помех или излучения колебаний гетеродина в окружающее пространство.
) Колебания сигнала и гетеродина не должны проникать в тракт промежуточной частоты.
.3 Смесители частот
.3.1 Порты смесителей
На рис. 3.1 показаны порты См, где RF (Radio Frequency) - порт ВЧ-сигнала iастотой fRF (порт сигнала радиочастоты), LO (Local Oscillator) - порт сигнала местного генератора (гетеродина) iастотой fLO , IF (Intermediate Frequency) - порт сигнала промежуточной частоты fIF . Если входные порты - IF и LO, а выходной - RF, то речь идет о преобразовании частоты вверх (upconverter). Если входные порты - RF и LO, а выходной IF, то См осуществляет преобразование частоты вниз (downconverter).
Рис. 3.1Порты смесителя частот
Схемы См могут быть пассивными, в которых в качестве нелинейных элементов применяются полупроводниковые диоды, и активными, в которых последовательно с одним или несколькими портами включены встроенные широкополосные усилители.
диодный смеситель сигнал фильтр
3.3.2 Общие свойства смесителей
В идеальном смесителе в спектре выходного RF-сигнала присутствуют только компоненты первого порядка с суммарной и разностной частотами fLOfIF. Именно такой смеситель мы стремимся получить, но это невозможно ввиду принципа работы реальных смесителей. Рассмотрим, как функционирует реальный смеситель.
Схема небалансного См ВЧ-диапазона представляет собой соединенные в кольцо источники квазигармонических напряжений uRF(t) и uLO(t), диод и нагрузку. Вольт-амперная характеристика диода описывается экспоненциальной функцией:
i(e)=Sexp(? e),
где S - крутизна, e- напряжение на диоде, ? - множитель нелинейности.
Если функцию представить в виде ряда:
i(e)=S[1+ ?e+тАж+(1/n!) ?nen+тАж],
а напряжение как сумму синусоидальных составляющих, у которых частоты fLO и fRF.
То после тригонометрических преобразований окажется, что в спектре тока диода присутствуют гармоники входных сигналов с кратными частотами и составляющие с комбинационными частотами:
fIF=| mfRF nfLO | ,
где m и n - целые числа.
Также в токе См имеют место паразитные комбинационные компоненты высокого порядка, если в сигнале на выходе имеются гармонические составляющие с близкими частотами.
Мощность каждой компоненты зависит от схемы смесителя и нелинейно связана с амплитудами входных сигналов.
Чтобы избавится от нежелательных паразитных компонент в исследуемой схеме, после смесителя ставится полосно-пропускающий фильтр, выделяющий компоненту перво