Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием. Структурная схема блока опорных частот. Смеситель сигналов 140 МГц. Фильтр нижних частот для сигнала. Система фазовой автоподстройки.
Аннотация к работе
Испытательный СВЧ-сигнал с частотой от генератора испытательных СВЧ-сигналов 3 через переключатель 4 в первом положении его подвижного контакта, через основные каналы направленных ответвителей 7 и 10 и первый порт 13 подают на первый (сигнальный) вход испытуемого смесителя 16, на второй (гетеродинный) вход которого поступает СВЧ-сигнал с частотой от СВЧ-генератора 19, выполняющего функцию гетеродина. В опорном СВЧ-смесителе 17, в результате сложения сигнала первой промежуточной частоты с сигналом от СВЧ-генератора 19 с частотой , поступающим на второй вход опорного СВЧ-смесителя 17, получают сигнал, равный по частоте испытуемому СВЧ-сигналу , где на первом входе, используемом как выход СВЧ-смесителя 17. Опорный сигнал третьей промежуточной частоты получают из испытательного СВЧ-сигнала, с выхода генератора испытательных СВЧ - сигналов 3, путем двойного преобразования его частоты, сначала в первую промежуточную частоту в смесителе фазовой автоподстройки частоты 18, а затем в третью промежуточную частоту в первом смесителе промежуточной частоты 21, сигнал которой подают на второй вход компаратора 28. Генератор управляемый напряжением 3, управляемый блоком перестройки частоты 1, вырабатывает сигналы лежащие в диапазоне частот (160?240) МГЦ, которые подаются на один из входов смесителя 7 на другой вход которого от опорного генератора 4, через усилитель 6, с одного из плеч делителя 8, поступает сигнал с частотой 140 МГЦ. Генератор 5, управляемый сумматором 2, также вырабатывает сигналы лежащие в диапазоне частот (160?240) МГЦ, но сдвинутые относительно сигналов от генератора 3 на 278 КГЦ, которые поступают на один из входов смесителя 9, на другой вход которого от опорного генератора 4 через усилитель 6 и одно из плеч делителя 8 подаются сигналы с частотой 140 МГЦ.В результате дипломной работы разработаны трехчастотный генератор когерентных сигналов на диапазон (20?100) МГЦ (блок опорных частот), все входящие в него узлы. Выводы дипломной работы: 1 Разработано два генератора на диапазон (20?100) МГЦ на основе преобразования частоты. 3 Разработан опорный генератор с частотой 278 КГЦ, с кварцевой стабилизацией частоты. 4 Разработана оригинальная система фазовой автоподстройки частоты, для поддержания постоянной разности частот в 278 КГЦ между двумя генераторами, работающими в диапазоне (20?100) МГЦ. В результате натурных исследований разработанного блока опорных частот выяснено, что амплитуда выходного сигнала в обоих каналах блока опорных частот нестабильна и изменяется в зависимости от частоты.
Вывод
В результате дипломной работы разработаны трехчастотный генератор когерентных сигналов на диапазон (20?100) МГЦ (блок опорных частот), все входящие в него узлы. Проведены их испытания и натурные исследования. Выводы дипломной работы: 1 Разработано два генератора на диапазон (20?100) МГЦ на основе преобразования частоты.
2 Разработано два фильтра нижних частот с частотой среза 100 МГЦ.
3 Разработан опорный генератор с частотой 278 КГЦ, с кварцевой стабилизацией частоты.
4 Разработана оригинальная система фазовой автоподстройки частоты, для поддержания постоянной разности частот в 278 КГЦ между двумя генераторами, работающими в диапазоне (20?100) МГЦ.
5 Разработана система управления блоком опорных частот, позволяющая осуществлять перестройку частоты в ручном и автоматическом режимах.
6 Разработанный блок опорных частот удовлетворяет требованиям, которые необходимы для его работы в составе устройства для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты.
В результате натурных исследований разработанного блока опорных частот выяснено, что амплитуда выходного сигнала в обоих каналах блока опорных частот нестабильна и изменяется в зависимости от частоты. Это объясняется неравномерностью АЧХ выходного фильтра нижних частот. Также, спектр выходного сигнала не обладает достаточной чистотой в силу того, что при приближении к частоте 20 МГЦ у сигнала появляются низшие гармоники, которые входят в полосу пропускания выходного ФНЧ. Кроме этого, опорный генератор 140 МГЦ обладает некоторой девиацией частоты, что приводит к частотной нестабильности на выходе каналов (20?100) МГЦ. Помимо этого, при включении генератора, по мере прогрева деталей выходная частота существенно изменяется. В генераторе не предусмотрена система частотной индикации. В связи с этим можно дать ряд рекомендаций по улучшению генератора: 1 Применить в выходных каскадах усилители с системой автоматической регулировки мощности
2 Использовать в выходных каскадах полосовые перестраиваемые фильтры вместо обычных ФНЧ.
4 Поместить кварцевый генератор 278 КГЦ в термостатированный корпус.
5 Оснастить генератор системой индикации частоты.
В ходе выполнения дипломной работы выполнены поставленные задачи разработки блок-схемы генератора, разработки узлов генератора, создан макет генератора и проведены его экспериментальные исследования. На основании этого цель дипломной работы разработка трехчастотного генератора когерентных сигналов для диапазона (20?100) МГЦ успешно выполнена.
Список литературы
частота сигнал генератор трехчастотный
1 А. с. 1475347 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Способ определения сдвига фаз четырехполюсников с преобразованием частоты / Коротков К.С., Малышков В.Е., Суровенный В.Г. (СССР). - заявл. 13.12.86
2 А. с. 159627 СССР, МКИ G 01 R 27/28. Способ определения коэффициентов передачи четырехполюсников с преобразованием частоты / Коротков К.С. (СССР). - зарег. 22.12.86; опубл. 1.06.1990.
3 Пат. 6,362,631 B1 США, МПК G 01 R 27/48 Method For Characterizing Delay Of Frequency Translation Devices. M.E. Knox - №10/040,197; заявл. 25.04.2000; опубл. 26.03.2002.
4 Пат. 2029966 Российская Федерация, МПК G 01 R 27/28. Способ определения коэффициентов передачи преобразователей частоты / Елизаров А.С (Белорусия). - №1950193/21; заявл. 26.06.1991; опубл. 27.02.1995.
5 Пат. 5,937,006 США, МПК H 04 B 3/46. Frequency Translating Device Transmission Response Method / C.J. Clark, A. Moulthrop, M.S. Muha, C.P. Silva. - №08/865,276; заявл. 28.05.1997; опубл. 10.08.1999.
6 Губа В.Г. Калибровка и применение векторного анализатора цепей для определения параметров частотно-преобразующих устройств / В.Г. Губа, А.А. Савин, В.Н. Ульянов // Доклады ТУСУРА. - №2 (24) - Ч. 1 - дек. 2011 - С. 156-161.
7 Jonathan Scott Group Delay Measurement of Frequency-Converting Devices using a Comb Generator. // (Engl.). - URL: http://researchcommons.waikato.ac.nz [21 April 2013].
8 Joel Dunsmore A New Calibration Method for Mixer Delay Measurements that Requires No Calibration Mixer. // (Engl.). - URL: http://www.agilent.com [21 April 2013].
9 Заявка 2013106594 Российская Федерация, МПК G 01 R 27/28. Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты / Коротков К.С. (Россия), Левченко А.С. (Россия), Мильченко Д.Н. (Россия), Фролов Д.Р. (Россия). - зарег. 14.02.2013.
10 Коротков К.С. Методы определения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ устройств с преобразованием частоты: дис… д-ра техн. наук: 05.12.04, 05.12.07 / К.С. Коротков; Кубан. гос. ун-т. - Краснодар, 2002. - 375 с.
11 Crystek Microwave. Voltage Controlled Oscillator VCO CVC055CW-0140-0250 Datasheet. // (Engl.). - URL: http://www.crystek.com/microwave/ admin/webapps/welcome/files/vco/CVCO55CW-0140-0250.pdf [21 April 2013].