Реферат: Исследование комбинационных помех в анализаторе спектра миллиметрового диапазона длин волн

При конструировании анализаторов спектра с помощью раз-личных мер предусматривается максимально возможное ослабление комбинационных помех в гарантируемой полосе обзора, однако устранить их полностью невозможно. Свобод-ный от комбинационных составляющих интервал амплитудной характеристики анализатора по входу, ограниченный снизу уровнем комбинационных сигналов, а сверху максимально допустимым уровнем измеряемого сигнала , поступающего на смеситель (при котором комбинационные отклики незначи-тельно превышают шумы анализатора), называют динамическим диапазоном по комбинационным помехам .

Динамический диапазон по комбинационным помехам в анализаторах спектра миллиметрового диапазона волн в основном определяются КВЧ преобразователями входных сигналов. Исторически на начальных этапах освоения мм диапазона длин волн предпочтение отдавалось гармониковым преобразователям частоты и анализаторам спектра с их использованием , так как это направление обеспечивает наиболее быстрое решение первоочередных измерительных задач с наименьшими затратами .

Достоинством гармониковых АС ПД является относи-тельная простота , однако они имеют плохую чувстви-тельность и малый динамический диапазон, свободный от комбинационных помех . Эти проблемы снимаются при использовании АС ПД с преобразованием спектра КВЧ сигналов на 1-ой гармонике гетеродина . При этом возможны следующие варианты построения преобразователей:

- с гетеродином на фиксированную частоту КВЧ диапазона ,

- с перестраиваемым гетеродином КВЧ диапазона ,

формируемым путем умножения сигнала гетеродина СВЧ базового анализатора.

Фиксированные гетеродины применяются в случаях,

когда требуется выполнить спектральный анализ сигналов в относительно небольшом участке диапазона частот (не более 10-12 ГГц) .

В случае необходимости исследований сигналов в полном частотном диапазоне волновода используются перестраиваемые гетеродины, перекрывающие по частоте этот диапазон.

Формирование сигнала такого КВЧ гетеродина осущест-вляется умножением частоты задающего СВЧ - генератора. В спектре сигнала гетеродина на выходе умножителей кроме основного, используемого в преобразователях колебания , содержатся побочные составляющие , кратные частоте задающего генератора. Исследованию комбина-ционных помех в КВЧ преобразователях, возникающих при немонохроматическом сигнале гетеродина и посвящена дипломная работа .

Целью работы по исследованию комбинационных помех в преобразователях частоты , работающих на первой гармонике гетеродина - умножителя является:

- расчет относительных уровней комбинационных помех,

- экспериментальная проверка полученных теорети-ческих результатов.

2. Теоретический анализ комбинационных помех ,

обусловленных побочными колебаниями гетеродина

КВЧ в смесителе анализаторов спектра.

Вопросы расчета относительного ослабления амплитуд

комбинационных составляющих (продуктов преобразования)

нашли отражение в ряде работ [ 1 ] , [ 4 ] , [ 7 ] .

Для расчета комбинационных искажений необходимо математическое задание вольт - амперной характеристики диода , которая может быть представлена с помощью различных методов аппроксимации :

- рядами Вольтерра ;

- экспоненциальном представлением ;

- в виде степенного ряда .

Первый метод для нашей задачи представляется неприемлемым ввиду громоздкости вычислений .

В нашей работе расчет комбинационных искажений проводился для двух видов аппроксимации вольт - ампер-ной характеристики смесительных диодов :

- представлением вольт - амперной характеристики диода степенным рядом ;

- экспоненциальным представлением вольт - амперной характеристики .

2.1 Метод аппроксимации В.А.Х. диода экспоненциальной функцией .

Для расчета комбинационных помех, возникающих на выходе полупроводникового преобразователя частоты , обусловленных наличием побочного колебания в сигнале гетеродина , воспользуемся методикой , предложенной в работе [ 8 ] .

В литературе [1 - 4] характеристику полупроводнико-вого диода принято отображать экспонентой вида:
(2.1.1)

где - ток через диод и приложенное к нему напряжение;

- коэффициенты аппроксимации .

Пусть на вход преобразователя поступает напряжение: