Техника и электроника СВЧ (Часть 2)

Лекція 20

Струми і напруги в техніці НВЧ.

тобто від полів неможливо однозначно перейти до струмів та напруг у техніці НВЧ – нестрога процедура. Існує декілька варіантів цього переходу.

.

Це – незалежні визначення, які не дають . Опір хвильовода теж можна визначити по-різному: , , . Ми будемо користуватись: . Бачимо, що додаються ще параметри хвильовода .

Нормовані струми і напруги.

По аналогії з КМ , можна ввести . Будемо вважати - напів-напруга, напів-струм.

Стоячі хвилі в лініях передачі.

Хвиля у прямому напрямку з напругою : . Струм . Відбита хвиля: ; , (мінус – бо струм у зворотному напрямку). Очевидно, загальні напруга і струм: , . Повні напруга і струм складаються з парціальних напруг і струмів хвиль, які існують в хвильоводі. У кожній точці відношення називається повним імпедансом лінії передачі.

Підрахуємо повний імпеданс лінії передачі:

; .

Таким чином, повний опір залежить від координат. Опір в точці (в точці навантаження): . Тоді (**), де - коефіцієнт відбиття, при . Підставляючи (**) в (*), одержимо: .

Отримали вираз для опору в будь-якій точці. Якщо , тобто ми розглянули точку знаходження навантаження, маємо опір .

В залежності від відстані до опору змінюється опір лінії. Це суттєва відмінність НВЧ від звичайної електроніки.

Для того, щоб взнати опір в будь-якій точці, необхідно знати опір хоча б в одній точці лінії передачі. Якщо лінія закорочена в , то .

від точки КЗ буде на відстанях, кратних .

Існує метод визначення опору без КЗ.

Введемо коефіцієнт стоячої хвилі. до хвилі, що біжить, відбита хвиля додається чи віднімається: , , - коефіцієнт стоячої хвилі.

Визначимо опір в точці : , . Очевидно, : , : .

Отже: , .

Нехай - відстань між та мінімумом, тоді буде , звідки (****).

Існує діаграма з розрахованими опорами (див. Мал.): по куту відкладається , по радіусу - . .

Однакові значення з’єднані лініями –

Однакові значення з’єднані лініями –

На цих лініях вказано значення активного та реактивного опорів. В центрі кола .

Лекція 21

Виявлення сигналів НВЧ.

Звичайний осцилограф використати неможливо – вони працюють на частотах до 1ГГц. Зараз використовують напівпровідникові детектори.

Кристалічні детектори: квадратичний детектор.

Вони реєструють 10¹¹ГГц так само як і 100Гц. Такий детектор (див. Мал.) вставляється одним боком в один хвильовід, а другим у інший (див. Схему):

Еквівалентна схема діода-детектора:

Ідеальна частота , оскільки лише та покращити не можна. Зараз досягли .

Залежність струму НП діоду від напруги: .

(нас цікавить квадратичний детектуючий елемент).

Метод комплексних амплітуд тут застосувати не можна, бо втратимо ефект детектування. .

Отримаємо потужність . ; ; ; . Тоді . В результаті ми можемо зобразити діод генератором струму: .

Звичайне значення .

вважається гарним параметром. Це і є квадратичний детектор, оскільки струм пропорційний потужності.

Визначимо потужність, яку цей діод може зареєструвати: знайдемо чутливість приймача на базі квадратичного детектора.

- для узгодження з підсилювачем, - описує шуми підсилювача. Напруга шумів: , напруга сигналу: .

- формула Найквіста.

Найквіст довів, що ширина смуги пропорційна кількості електронних ступенів вільності. У відповідності з цим виведена формула для потужності шумів: .

Якість детектора . .

Визначимо з того, що - тоді Вт.

Лекція 22

Лінійний детектор, змішувач.

; . Якщо розписати квадратний член, то одержимо:

- постійний струм, тобто .

Принципова схема супергетеродинного приймача НВЧ – діапазону. Відгук пропорційний квадрату сигналу.

Розглянемо характеристики приймача:

1. Втрати перетворення: , бо існують втрати на дзеркальні канали, тощо. У діапазоні 40ГГц типове значення .

2. Шум-фактор (класичне визначення): .

Шум завжди підсилюється більше ніж сигнал, тому показує, у скільки разів шум підсилюється більше, ніж сигнал. , бо немає схем в яких . , де - шум, згенерований всередині.

Позначено - ми виносимо джерело струму за підсилювач. Погано в формулі те, що залежить від , тобто від оточуючого середовища. Домовились, що . Тоді для добрих приймачів: , де - еквівалентна температура входу (шуму) приймача. Тоді .

Знайдемо мінімальну потужність, яку приймає приймач - шум-фактор. Він показує, у скільки разів еквівалентні шуми більше, ніж зовнішні шуми.

Визначимо для змішувача:

- бо це пасивний прилад. Для наступної схеми можна записати:

звідки - врахуємо шуми подальших каскадів. В середньому .

Вт. , бо впевнений прийом при Р в 2 рази меншій, ніж максимальній.

Балансний змішувач.

Якщо уявити, що у генератора є деякий контур, то при перекритті та може виникнути биття гене

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать