Смекни!
smekni.com

Розробка схеми приймача цифрової тропосферної станції (стр. 6 из 7)

Більш шумлячими, але більш широкосмуговими являються підсилювачі на ЛБХ. В діапазоні від 0,25 до 100 ГГц шумові температури підсилювачів на ЛБХ лежать в межах від 300 до 3000 К.

МШП на ЛБХ являються нерегенеративними, електровакуумними, електронно-променевими підсилювачами, що працюють в прохідному режимі. Підсилення сигналу в ЛБХ відбувається завдяки взаємодії уповільненого електромагнітного поля сигналу і електронного пучка, для фокусування якого застосовуються соленоїди або постійні магніти. Підсилювачі на ЛБХ являються найбільш широкосмуговими, так як в них не використовуються резонаторні системи і їх діапазон обмежується лише пристроями вводу і виводу енергії.

Основними перевагами ЛБХ являються: широкосмуговість (в деяких випадках до 120%); висока стабільність параметрів (крім фазової нестабільності); висока стійкість до перенавантаження НВЧ потужністю (Р=0,2…3 Вт), що дозволяє спростити схему захисту входу приймача і відповідно зменшити втрати на шуми.

Основним недоліком ЛБХ можна вважати відносно високий (для МШП) коефіцієнт шуму, котрий в сантиметровому діапазоні рівний 5…10 дБ і лише трохи менший, ніж у малошумлячих змішувачів; великі габаритні розміри, маса і споживаєма потужність, визначаємі необхідністю в соленоїдах, або в постійних магнітах і в високовольтних випрямлячах від декількох сот вольт (в сантиметровому діапазоні) до 2…3 кВ (в міліметровому діапазоні).

Відповідно застосування ЛБХ доцільно в тих випадках, коли необхідно максимально можливе перекриття по частоті при відносно високому коефіцієнті шуму, великих габаритах та масі і немає жорстких вимог до фазової стабільності і споживаємої потужності [14].

Враховуючи дані, що наведені в таблиці 1, на рис. 13, а також на основі проведеного аналізу підсилювачів в залежності від елементної бази доцільним є проведення розрахунку саме параметричного підсилювача на напівпровідниковому діоді, еквівалентна схема якого приведена на рис. 14.


а)
2

б)

Рис. 14. Еквівалентна схема ДПП (а) і його сигнального контуру (б)

Вихідні дані:

- коефіцієнт шуму NМШП≤ 3 дБ;

- резонансний коефіцієнт підсилення КМШП= 15 дБ;

- середня частота пропускання (по рівню 3 дБ) fс0= 4,5 ГГц;

Розрахунок:

1. Для забезпечення стабільності параметрів підсилювача при вимірюванні імпедансу ланцюгів джерел сигналу (наприклад, антени) і навантаження (наприклад, змішувача) в якості феритового циркулятора застосуємо п’ятиелементний циркулятор, побудований на основі Y-циркулятора. В такому циркуляторі втрати сигналу до входу підсилювача рівні

. На стільки ж ослаблюється підсилений сигнал, поступаючий з підсилювача до виходу циркулятора.

Отже, сам підсилювач без циркулятора з врахуванням заданих параметрів повинен мати коефіцієнт шуму

і резонансний коефіцієнт підсилення
.

3. Оскільки заданий коефіцієнт шуму досить низький і робоча довжина хвилі мала, то для розрахунку доцільно використати параметричний діод D5147G, який має дуже малу сталу часу τ та індуктивність вводів

:

;
;

;
;
;
;
.

4. Необхідна напруга зміщення розраховується по формулі:

( 12)

5. Ємність знаходиться по формулі:

( 13)

Сталу часу при робочому зміщенні знаходимо:

( 14)

6. Коефіцієнт модуляції і критичну частоту діода визначаємо по формулам:

( 15)

( 16)

7. Поправочний коефіцієнт

, враховуючи втрати в конструкції підсилювача приймаємо рівним
. Тоді знаходимо

,

еквівалентний опір втрат

,

а динамічну добротність діода визначаю по формулі:

.

8. Оптимальне відношення частот визначаємо по формулі:

,

а відповідний йому мінімальний коефіцієнт шуму

,

,

при цьому вважаємо, що фізична температура діода рівна нормальній температурі навколишнього середовища, тобто Тд=Т0=290 К. розраховане значення

задовольняє вимогам
.