Реферат: Спутниковые конверторы

Наибольшее распространение в МШУ получила схема с общим истоком, так как она обладает большей устойчивостью по сравнению с другими способами включения полевых транзисторов.

Активный элемент представляет собой НЕМТ-транзистор или ПТШ и обеспечивает усиление сигнала.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр обеспечивает прохождение только определенной полосы частот с потерями не более 3 дБ, а также ослабление зеркального канала и сигнала гетеродина на 30 — 40 дБ (рис. 4.6).

В сантиметровом диапазоне волн ПФ выполняют на полосковых и микро-полосковых линиях, так как спиральные индуктивности и сосредоточенные конденсаторы не обеспечивают необходимой добротности. Наиболее часто используются ПФ на микрополосковых параллельно связанных резонаторах.

Рисунок.. 4.6. Полосовые фильтры СВЧ: а — лестничные; б — шпилечные; в — решетчатые

Центральная частота фильтра зависит от длины полосковых элементов, а ширина полосы пропускания — от ширины линий и расстояния между ними. Чем больше число звеньев фильтра, тем круче его амплитудно-частотная характеристика, но также выше и вносимое затухание.

Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра, выполненного на связанных полуволновых резонаторах, представлена на рис. 4.7.

Рисунок.. 4.7. Частотная характеристика полосового фильтра:

А₃ — заданная величина затухания, соответствующая полосе заграждения 2∆f₃ ; А_n — величина затухания, соответствующая полосе пропускания 2∆f_n :f₀ —средняя частота полосы пропускания

Гетеродин

В большинстве современных конструкций гетеродин — это неперестраиваемый (в отличие от гетеродинов, используемых в радиовещательных приемниках) маломощный высокостабильный генератор электрических колебаний.

Основной характеристикой гетеродина является нестабильность номинальной частоты f_H .

Под нестабильностью частоты понимаются случайные и систематические изменения частоты во времени. Вследствие воздействия дестабилизирующих факторов (температуры, давления, вибрации, отклонения питающего напряжения) частота гетеродина отклоняется от номинального значения. При этом различают абсолютное и относительное отклонение частоты. Под абсолютным отклонением понимают разность между фактической частотой генератора и ее номинальным значением а_Н0М , под относительным отклонением — отношение абсолютного отклонения к номинальному значению частоты генератора f_ном .

Из множества дестабилизирующих факторов наибольшее влияние на отклонение частоты гетеродина оказывает изменение температуры окружающей среды. Для характеристики этого влияния используется температурный коэффициент частоты К_Т в заданном интервале температур (T_max —T_min ):

где f_max — максимальное значение частоты в заданном интервале температур; f_min — минимальное значение частоты в этом интервале; f_{H 0 M} — номинальное значение частоты.

Конструкция гетеродина

В первых конструкциях гетеродинов применялись диоды Ганна, которые имели ряд недостатков: КПД генератора составлял 2 — 3 %, нестабильность частоты при термокомпенсации достигала 5 МГц, поэтому приходилось вводить цепь автоподстройки частоты.

Определенное распространение получили также генераторы, работающие на частоте 3 — 4 ГГц, выполненные на биполярном или полевом транзисторе, с последующим умножением частоты на диоде с накоплением заряда. Эти конструкции применялись на этапе, когда добротность диэлектрических резонаторов в диапазоне частот 11 — 12 ГГц была недостаточной для обеспечения требуемой стабильности частоты, а резонаторы на более низкую частоту имели высокую добротность.

Сегодня огромную популярность приобрели генераторы, где в качестве активного элемента используется ПТШ. В настоящее время это практически единственный вид автогенераторов, используемых в бытовых конверторах. Они имеют целый ряд преимуществ: КПД 18 — 20 %, нестабильность частоты 500—700 кГц в интервале температур от — 30 до + 60 °С, невысокая стоимость, возможность регулировки мощности изменением напряжения питания.

Необходимое значение выходной мощности определяется конструкцией выбранного смесителя и составляет в современных конверторах 8 — 15 мВт.

На рис. 4.8 представлена конструкция гетеродина с диэлектрическим резонатором.

Стабилизация частоты в большинстве конверторов осуществляется при помощи диэлектрического резонатора из термостабильной керамики. Он представляет собой пассивное устройство (диэлектрический цилиндр, квадрат и т. п.), обладающее способностью запасать энергию СВЧ электромагнитных волн. Высокая добротность диэлектрических резонаторов позволяет успешно использовать их в качестве высокодобротных колебательных систем СВЧ. В результате удается добиться стабильности частоты до 700 кГц и обойтись без схемы автоматической подстройки частоты.

Рисунок.. 4.8. Конструкция гетеродина с диэлектрическим резонатором

В конверторах применяют открытые диэлектрические резонаторы, в которых отражающей поверхностью является граница раздела диэлектрик — воздух. Вблизи резонатора существует небольшое внешнее электромагнитное поле, которое позволяет достаточно просто обеспечивать связь резонатора с полосковыми линиями передачи генератора и осуществлять подстройку частоты в сторону ее повышения путем приближения к одной из торцевых частей резонатора металлической плоскости, например, винта.