ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПРИЕМНЫЕ СВЧ-МОДУЛИ
§ 6.1. Параметры и характеристики СВЧ-модулей
Приемным модулем называется конструктивно и функционально за- конченный блок, выполняющий функ- ции усиления, преобразования час- тоты, фильтрации, обработки сигна- лов.
Интегральный приемный СВЧ-модуль— многофункциональное радио электронное изделие диапазона СВЧ, имеющее законченное конструктив- ное и схемное выполнение, состоящее из нескольких интегральных функцио- нальных узлов СВЧ (усилителя, фильт- ра, смесителя и т.д.).
Опыт работы с отдельными одно- функциональными интегральными ус- тройствами СВЧ показывает, что их применение не позволяет сущест- венно снизить габариты и массу радио- приемного устройства в целом, а так- же повысить его надежность из-за наличия большого количества разъ- емных соединений. Значительное сни- жение объемно-массовых характе- ристик СВЧ-радиоаппаратуры и по- вышение ее надежности достигаются применением только многофункцио- нальных СВЧ-модулей.
Многофункциональные СВЧ-мо-дули можно подразделить на прием- ные, приемопередающие и передающие В данной главе рассмотрены осо- бенности построения приемных моду- лей, а также приемной части приемо- передающих модулей с учетом специ- фики ее совместной работы с переда- ющей частью модуля.
Приемные модули обычно выпол- няют три основные функции: частот- ную селекцию, усиление и преобразо- вание частоты сигнала. Поэтому инте- гральные приемные СВЧ-модули име- ют в основном те же показатели каче- ства, что и линейная часть приемника:
рабочий диапазон частот, коэффици- ент усиления по мощности и его не- равномерность, полосу пропускания,коэффициент шума, динамический ди- апазон, избирательность по побочным каналам приема и др. В частности, динамический диапазон характеризу- ется отношением максимальной мощ- ности входного сигнала, при которой нелинейные искажения по заданному критерию не превышают допустимых значений, к минимальной мощности, равной чувствительности СВЧ-модуля. Наиболее распространенной оценкой максимальной мощности для приемных СВЧ-модулей является верхняя граница линейности ампли- тудной характеристики, определяемая значением мощности сигнала на входе модуля, при которой его коэффициент усиления изменяется не более чем на 1 дБ относительно усиления в ли- нейном режиме. Обычно эту мощность выражают в дБмВт, т. е. в децибелах относительно уровня 1 мВт. Для сов- ременных приемных СВЧ-модулей верхняя граница линейности ампли- тудной характеристики не менее — (О—40) дБмВт, т. е. не менее 10-3— 10-7 Вт.
Кроме параметров, общих с ли- нейной частью приемника, интеграль- ные приемные СВЧ-модули характе- ризуются рядом специфических элект- рических параметров. Основными из них являются:
1. Коэффициенты стоячей волны по напряжению (КСВН) входа и вы- хода, нагрузки и источника сигнала. Они определяют качество согласова- ния модуля в СВЧ-тракте и допусти- мые уровни рассогласования сопро- тивления реальной нагрузки сопро- тивления источника сигнала, при ко- торых параметры модуля/не выходят за установленные пределы в задан- ных условиях эксплуатации. Обычно КСВН < 1, 5-2, 5.
2. Неидентичность фазочастотных и амплитудно-частотных харак- теристик, коэффициент усиления (передачи) по каждому каналу, рас- стройка между каналами. Это параметры многоканальных СВЧ-модулей, а также СВЧ-модулей, предназначен- ных для работы в составе многока- нальных радиосистем, например в ак- тивных фазированных антенных ре- шетках (АФАР). В зависимости от назначения радиосистем требования к этим параметрам отличаются, одна- ко неидентичность амплитудно-час- тотных характеристик, как правило, не должна превышать 1—3 дБ, а не- идентичность фазочастотных харак- теристик 1—5°.
3. Время восстановления после воз- действия импульсной мощности СВЧ. ' Данный параметр характеризует ра- боту СВЧ-модуля в составе импульс- ной РЛС и обусловлен перегрузкой входных устройств приемного модуля. Например, если в состав модуля вхо- дит параметрический усилитель, то при воздействии импульсной мощно- сти СВЧ порядка 1 мВт и выше он входит в глубокое насыщение и лишь постепенно выходит на рабочий режим по окончании импульса.
Кроме того, устройства защиты мо- дуля — газовые разрядники, выклю- чатели на р-i-n-диодах и др. — также имеют определенное время восстанов- ления. В зависимости от параметров конкретной РЛС допустимое время восстановления может составлять единицы-сотни микросекунд и даже менее. В любом случае оно должно быть минимально возможным.
4 Время готовности. Этот пара- метр определяется главным обра- зом быстродействием вспомогательных устройств, встроенных в модуль, на- пример устройств термоподогрева (термоохлаждения) и термостабилиза- ции, устройств управления и контро- ля Время готовности также должно ' быть минимально возможным.
1 5. Радиогерметичность. Этот па- раметр характеризует качество экра- нирования СВЧ-модуля и в значи- тельной степени определяет ЭМС модуля с другими радиосредствами.
Помимо перечисленных электри- ческих параметров СВЧ-модули ха- рактеризуются параметрами режима эксплуатации, в частности напряжением источника питания и его допу- стимой нестабильностью, допустимой входной мощностью или мощностью выгорания, диапазоном температур и механических воздействий. Наконец, СВЧ-модуль должен быть прост по конструкции, иметь малые габариты, массу и стоимость.
§ 6.2. Принципы построения и функциональные схемы СВЧ-модулей
Современные приемные СВЧ-мо- дули построены, как правило, по су-:
пергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты. Однако для ряда применений, где не предъявляет- ся высоких требований к чувстви- тельности и избирательности модуля (контроль радиооблучения, опознава- ние, анализ электромагнитной обста- новки для решения задач ЭМС и др.), модули выполняют по схеме приемни- ка прямого усиления.
В зависимости от назначения ра- диосистемы, диапазона частот, коли- чества выполняемых функций прием- ные СВЧ-модули имеют различные функциональные схемы. Рассмотрим некоторые из них.
На рис 6.1,а; приведена функцио- нальная схема приемного СВЧ-моду- ля многоцелевого назначения, в со- став которого "входят приемная ан- тенна (вибратор, рупор, щель и т.д.), СВЧ-фильтр, устройство защиты (ог- раничитель, выключатель), МШУ (параметрический, транзисторный), смеситель (диодный, транзисторный), УПЧ.
Такой модуль выполняет функ- ции линейной части приемного трак- та многоканальной РЛС, связной ра- диостанции, станции радиорелейной линии связи и др.
функциональные схемы приемных СВЧ-модулей, в состав которых вхо- дит параметрический усилитель (ПУ), могут иметь особенности, обусловлен- ные построением генератора накачки и гетеродина. Например, в целях по- вышения экономичности, снижения га- баритов и массы колебания гетеродина и генератора накачки формируют от одного общего генератора (рис. 6.1, б).
Для обеспечения требуемых пока- зателей качества приемного модуля необходимо, чтобы отдельные его уз- лы имели определенные значения ко- эффициентов усиления и шума, дина- мического диапазона, полос пропуска- ния. Не останавливаясь здесь на реко- мендациях относительно распреде- ления усиления по узлам, расчета по- лос пропускания, которые подробно излагаются в пособиях по проектиро- ванию радиоприемных устройств [31], покажем, как можно оптимально удов- летворить требованиям к динамичес- кому диапазону.
апазоны ее узлов оптимально согла- сованы, т. е. если ни в одном из них нет запаса по максимальной мощно- сти. Для этого случая из (6.1) мож- но получить
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.