Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов, страница 6

Определение основных параметров фазового манипулятора и варакторных умножителей частоты стационарного радиопередатчика. Фазовые манипуляторы (дискретные фазовые модуляторы) СВЧ диапазона подразделяются на проходные и отражательные. Принцип действия манипуляторов проходного типа основан на изменении фазы их коэффициентов передачи при подключении ко входу манипулятора линий, отличающихся электрической длиной и характером нагрузки. Принцип действия манипуляторов отражательного типа основан на изменении фазы их коэффициента отражения при подключении ко входу манипулятора линий, отличающихся электрической длиной.

Разделение падающей и отраженной волн в данных манипуляторах осуществляется при помощи специальных развязывающих устройств (Y-циркуляторы, направленные ответвители различных типов).

Как правило, в СВЧ диапазоне фазовые манипуляторы выполняются на отрезках микрополосковых линий, в качестве коммутирующих элементов используются специальные диоды.

Наибольшее распространение на практике получили СВЧ манипуляторы отражательного типа. Они легко реализуются при использовании в устройстве даже одного диода, в то время как в большинстве манипуляторов проходного типа для управления фазой требуется несколько диодов. При одинаковых диодах потери в отражательных манипуляторах оказываются меньше, чем в проходных при том же значении коммутируемой фазы.

Ориентировочный расчет фазового манипулятора следует начинать с определения мощности колебаний на его входе:

где — мощность на входе ЛБВ, установленной за аттенюатором; = 0,5 — минимальное значение коэффициента передачи аттенюатора (0…—3 дБ); — КПД манипулятора.

В ориентировочном расчете можно принять:  = 0,5 при двухуровневой -манипуляции (противофазной) и = 0,25 при четырехуровневой -манипуляции (квадратурной).

После того как определена мощность на входе манипулятора, используя заданные рабочую частоту и длительность элементарного сигнала фазовой манипуляции, следует подобрать переключающие диоды.

Рис. 9.2. Функциональная схема фазового квадратурного манипулятора

Если мощность колебаний на входе манипулятора, коммутируемая диодом, превышает максимальную для данного диода, то необходимо использовать манипуляторы с большим числом диодов. Наличие двух диодов в манипуляторе с квадратурным мостом обеспечивает при прочих условиях в два раза большую входную мощностьТаким образом, требуемое число переключательных диодов определяется неравенством, где — наибольшая непрерывная мощность СВЧ колебаний при длительном воздействии.

Для квадратурной манипуляции можно использовать устройство, функциональная схема которого приведена на рис. 9.2. В этом устройстве гармонические колебания  с частотой, соответствующей рабочей частоте передатчика, поступают на входы двух одинаковых противофазных манипуляторов, на другие входы которых подаются управляющие сигналы  от подмодулятора. Манипулированные сигналы складываются в квадратуре, для чего во второй канал включен постоянный фазовращатель на   рад. Векторная диаграмма, поясняющая принцип работы данного манипулятора, приведена на рис. 9.3.

При расчете варакторных умножителей прежде всего определяется общая кратность умножения

где  — частота колебаний на входе варакторных умножителей (выходная частота последнего транзисторного каскада);  — частота колебаний на выходе варакторных умножителей (рабочая частота передатчика).

Коэффициент полезного действия i-го варакторного умножителя с выходной частотой  ГГц при правильно построенных и отрегулированных входной и выходной цепях определяется по формуле

, где — 2...5 — кратность умножения i-го варакторного умножителя.

При дальнейшем увеличении частоты  КПД варакторных умножителей уменьшается. Если  = 3...30 ГГц для определения КПД умножителей может быть использовано следующее выражение:

, где  — частота колебаний на выходе i-го умножителя (в гигагерцах);  = 1 ГГц.

При  ГГц данная формула справедлива, если , так как в случае  величина уменьшается с ростом частоты значительно быстрее, чем это определяется настоящей формулой.