Задачи по определению параметров преобразователей

 

Варианты 1, 2

Пусть зависимость тока стока Iс полевого транзистора, используемого в смесителе, зависит от напряжения на затворе uз, которое определяется формулой , при и при . Амплитуда напряжения смещения на затворе uсм. Определить крутизну преобразования по первой гармонике Sпр, если заданы величины Uг , и b.

Таблица 17

№ варианта Uг, В , В b,
0.3 ─ 0.5

 

Варианты 3, 4

На рис. 7 изображен диодный смеситель. Определите потери преобразования Lд по первой гармонике гетеродина, если используется линейно ломаная аппроксимация ВАХ диода и заданы величины напряжения гетеродина Uг и напряжения смещения .

 

Таблица 18

№ варианта Uг, В , В
0.5

 

Варианты 5, 6

Первым каскадом приемника является диодный смеситель. Коэффициент шума УПЧ приемника . Имеются два типа смесителей диодов: первый – с шумовым отношением tд1, и потерями преобразования Lд1, и второй – с tд2 и Lд2. Какой из диодов следует применить в смесителе для получения минимального значения коэффициента шума?

 

Таблица 19

№ варианта Ш УПЧ tд1 Lд1, дБ tд2 Lд2, дБ
1.5 4.3
2.5

 

Варианты 7, 8

Первым каскадом приемника является балансный смеситель, шумовая полоса пропускания приемника ΔFш. Мощность собственных шумов приемника, пересчитанных на его вход ( ), относительная шумовая температура антенны tА. Спектральная плотность шумов гетеродина, приведенных ко входу преобразователя, N0г. Во сколько раз изменится чувствительность приемника при переходе от балансового смесителя к небалансному? Потерями мощности преобразованного сигнала при указанном переходе пренебречь. При расчетах воспользоваться выражением для чувствительности приемника, приведенного в разделе домашнего задания "Внутренние шумы РпрУ", а также учесть, что коэффициент шума приемника Ш при переходе от балансного смесителя к небалансному изменяется. Это объясняется тем, что в приемнике с небалансным смесителем к уровню собственных шумов приемника добавляются шумы гетеродина . Следует помнить, что коэффициент шума приемника можно определить следующим образом

,

где T0 = 300 К.

 

Таблица 20

№ варианта ΔFш, МГц tА , Вт N0г, Вт/Гц
1.5

 


Варианты 9, 0

Диодный смеситель (рис. 7) работает при амплитуде напряжения гетеродина Uг , величина напряжения смещения . Рассчитайте Y – параметры диодного преобразователя по первой гармонике и коэффициент передачи K. Вольтамперную характеристику диода считать кусочно-линейной с крутизной S.

 

Таблица 21

№ варианта Uг, В , В S,
1.5 0.75

 

 

4.2. Методические указания по выполнению заданий раздела “Преобразователи частот”

 

Преобразователь частоты характеризуется в основном теми же качественными показателями, что и усилитель радиочастоты: коэффициент передачи, входная и выходная проводимости, избирательность, коэффициент шума, рабочий диапазон частот. К специфическим особенностям преобразователей относят комбинационные свисты и побочные каналы приема .

4.2.1. Y-параметры преобразователей на транзисторах.

Для расчета параметров смесителей используется та же эквивалентная схема, что и при расчете УРЧ. Отличие заключается лишь в том, что параметры транзистора в режиме усиления заменяются соответствующими параметрами в режиме преобразования.

При работе преобразователя на частотах много меньших граничной частоты транзистора по проводимости прямой передачи вполне допустимо в расчетах пренебрегать реактивными составляющими Y-параметров. В этом случае расчет производится по статическим характеристикам транзистора.

Так, крутизну преобразования можно определить, используя проходную характеристику транзистора (рис. 8). Для этого необходимо построить график производной от этой характеристики (график крутизны характеристики активного прибора). Далее, аппроксимируют полученную кривую кусочно-линейной зависимостью. Зная напряжение смещения и амплитуду напряжения гетеродина, находят изменение крутизны характеристики активного прибора во времени под воздействием напряжения гетеродина (рис. 9). Крутизна преобразования по
n-й гармонике частоты гетеродина находится как половина амплитуды n-й – гармоники крутизны характеристики транзистора. Например, при отсутствии отсечки напряжения гетеродина крутизна преобразования по 1-й гармонике может быть оценена как

 

,

 

где S max и S min соответственно максимальное и минимальное значение, которое принимает крутизна транзистора под воздействием напряжения гетеродина.

4.2.2. Y-параметры преобразователей на диодах.

При линейно-ломаной аппроксимации вольтамперной характеристики диода (ВАХ) Y-параметры диодного преобразователя могут быть найдены по формулам

,

,

где S – крутизна ВАХ диода,

−угол отсечки напряжения гетеродина (в радианах),

n – номер гармоники гетеродина, по которой осуществляется преобразование (n = 1, 2, 3…).

 

Параметры преобразователя

Для транзисторного преобразователя коэффициент передачи, входная и выходная проводимости, избирательность оцениваются по соответствующим формулам для каскада селективного усилителя, где Y-параметры транзистора заменены Y-параметрами преобразования. Для диодного преобразователя коэффициент передачи по напряжению можно найти по формуле

.

При расчетах диодных СВЧ преобразователей вместо коэффициента передачи чаще используется параметр Lд , называемый потерями преобразования. Величина Lд определяется отношением номинальных мощностей сигнала на входе и выходе преобразователя. Потери преобразования часто выражают в децибелах

дБ.

Шумовые свойства диодных преобразователей характеризуется шумовым отношением диода tд , при этом коэффициент шума диодного смесителя (без учета шумов гетеродина) определяется формулой

 

.

 

Коэффициент шума приемника Ш, первым каскадом которого является преобразователь частоты, может быть найден по выражению

 

,

 

где −коэффициент шума УПЧ. Обратите внимание на то, что в двух последних формулах параметры должны быть записаны не в децибелах.