Расчет электрической схемы устройства. Расчет Y - параметров малошумящего усилителя, страница 4

1.1.  Коэффициент усиления преселектора по напряжению :

К_0прес = К_0вхК_0у = 0,688*4,565 = 3,14 .

1.2.  Коэффициент усиления преселектора по мощности :

К_рпрес = К_рвхК_ру = 0,2496*39,5 = 9,86 .

К_{р прес дБ} = 10lg(К_рпрес) = 20*lg(9,86) = 9,94 дБ.

Усилительные показатели преселектора представлены в таблице 5.4.1.

Таблица 5.4.1

К0вх	К0у	К0прес	Крвх	Кру	Кру, дБ	Крпрес	Крпрес, ДБ
0,688	4,565	3,14	0,2496	39,5	16	9,86	9,94

2. Селективные свойства преселектора :

2.1. Избирательность  преселектора  по первому зеркальному каналу:

Se_зк1 = Se_зк1вх+ Se_зк1у=  9,95+10,4 = 20,35 дБ.

2.2. Избирательность входной цепи по первому каналу прямого прохождения :

Se_пч1вх =дБ .

.

f_п1  = 112 МГц.  

2.3. Избирательность МШУ по первому каналу прямого прохождения :

Se_пч1у =дБ .

.

2.4. Избирательность преселектора по первому каналу прямого прохождения :

Se_{пч1прес} = Se_пч1вх+ Se_пч1у =34,27+34,78 = 69,05 дБ.

Показатели, характеризующие селективные свойства преселектора представлены в таблице 5.4.2.

Таблица 5.4.2

П0,7вх, МГц	П0,7у, МГц	Seзк1вх , дБ	Seзк1у, дБ	Seзк1, дБ	Seпч1вх, дБ	Seпч1у, дБ	Seпч1прес, дБ
134	126	9,95	10,4	20,35	34,27	34,78	69,05

5.5.  Расчет  первого  смесителя

Первый смеситель находится в составе ИС МС 13142D  и представляет собой двойной балансный четырехквадрантный перемножитель на основе дифференциального каскада.

Вход смесителя выполнен несимметричным. Входное сопротивление сопротивление смесителя в рабочем диапазоне частот составляет 50 Ом.

Верхняя граница  динамического  диапазона смесителя ( при компрессии  на 1дБ) может регулироваться с помощью внешнего управляющего тока. При токе I_у = 2,3 мА допустимый  уровень  входной мощности составляет 20 дБмВт или 100 мВт.  Но при этом ток, потребляемый микросхемой составит около 7 мА. При нулевом внешнем управляющем токе точка компресии составит -1 дБмВт или 0,79 мВт, что вполне достаточно для нашей задачи.           Максимальная мощность сигнала на входе смесителя  составляет :

P_{см вх  мах} = Р_{вх  мах}  К_{р прес} h_су = 2,1 *10^-6*9,86*0,9 = 18,64 мкВт.

Таким образом смеситель линеен во всем динамическом диапазоне сигналов.

Электрическая схема   смесителя  представлена на рис. 5.4.1. Входной сигнал поступает  на вывод 13 и затем на эмиттер токозадающего транзистора VT3  и управляет током дифференциального каскада, выполненном на транзисторах VT1  и VT2 , на базы которых подается напряжение от внутреннего гетеродина ИС ( на схеме не показан).

Выход смесителя симметричный. Поэтому к выводам 9 и 10 подключается внешний трансформатор Т1, обеспечивающий симметричнную нагрузку на плечи дифференциального каскада и трансформирует сопротивление нагрузки  к сопротивлению,  равному выходному сопротивлению  смесителя (800 Ом). Символ Z_н на схеме объединяет в себе как входное сопротивление следующего каскада (УПЧ1), так и  импеданс согласующей цепи.

Резистор R_у  - внешний. С помощью него устанавливают ток управления линейностью смесителя.

1. Исходные данные к расчету :

1.1.  Коэффициент преобразования по напряжению ( R_Н =800 Ом ; f = 900 Мгц ) :  К _прU  = 9 дБ.

1.2.   Выходное сопротивление :

R_вых = 800 Ом ; g_вых  = 1,25 мСм .

1.3. Смеситель работает на коаксиальный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом, соединяющем СВЧ-блок  со следующим блоком. На другом конце к кабелю подключен резонансный контур, входное сопротивление которого должно быть согласовано с фидером, а выходное сопротивление по отношению ко входным  зажимам  УПЧ1 должно быть равно оптимальному сопротивлению источника сигнала , обеспечивающему минимальный коэффициент шума  УПЧ1 ( g_опт  = 1,85  мСм).

1.4. Входная проводимость УПЧ1:

g_вх  = 1,615 *10^-4 См ;    С_вх  = 3,1 пФ .

1.5.  Первая промежуточная частота :

f_п1 = 112 МГц .

1.6. Коэффициент шума смесителя :

F_cм  = 12 дБ.

Эквивалентная электрическая схема изображена на рис. 5.5.1.

                R_вых                                  l_Ф

Т1                                              С1          p₂

·    ·                                      ·              С2       g_вх            С_вх

2К_прU_вх                                              L1             p₁