МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СМЕСИТЕЛЯ С ФОРМИРОВАНИЕМ ПРОТИВОФАЗНОГО СИГНАЛА ГЕТЕРОДИНА

Цель. В статье рассматривается процесс расчета и проектирования смесителя с диплексором с формированием противофазного сигнала гетеродина щелевым резонатором.

Метод. Для расчета и оптимизации характеристик и конструктивно-топологических параметров смесителей использовались результаты проектирования полосового фильтра (ПФ) и фильтра нижних частот (ФНЧ) смесителей проходного типа. Расчет характеристик смесителя  и его конструктивных элементов проведен с помощью пакета программ автоматизированного расчета СВЧ устройств «Serenade». Особенностью проектирования смесителей данной конструкции (с диплексером) является необходимость оптимизации топологии диплексера прежде, чем оптимизировать характеристики смесителя.

Результат. Характеристики нелинейных искажений показывают, что максимальный уровень мощности на входе смесителя не должен превышать -15 – -20 дБм для ослабления интермодуляционных искажений 3-го порядка не менее 50 дБс. Относительно малый уровень компрессии и подавления гармонических и интермодуляционных искажений связан с минимизацией при расчёте характеристик смесителей требуемого уровня мощности гетеродина (Рг~ 5 – 7 дБм), что продиктовано минимальными затратами при реализации источников гетеродинных сигналов. Заметного улучшения характеристик смесителей по нелинейным искажениям можно достичь за счёт смещения рабочей точки на вольт-амперной характеристике (ВАХ) диодов внешним источником напряжения с одновременным увеличением Рг на несколько дБ (до Рг= 10 дБм).

Вывод. Практически режим с повышенным уровнем подавления нелинейных искажений может быть реализован за счёт включения диодов через резистивно-емкостные цепи (автосмещение) или использование диодов с повышенным потенциальным барьером. Расчёт показывает, что возможна реализация достаточно малых потерь преобразования 6,6 – 8,0 дБ при невысоких уровнях Рг ~ 5 – 7 дБм.

1. Щитов А.М., Мирзаев З.Н., Исаев М.Д. Расчет и проектирование смесителя с диплексором 18-26 ГГц // Вестник Воронежского государственного технического университета . 2010. Т.6, № 11. С. 119-122.

2. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств Под ред. В.И. Вольмана. –М.: Радио и связь, 1982.-328.

3. Тагилаев А.Р., Исаев М.Д., Мирзаев З.Н. Высокочастотный балансный модулятор с высоким подавлением несущей частоты. Радиотехника, 2011, № 10,C. 45-47.

4. Мирзаев З.Н., Щитов А.М., Гусейнов М.С.Широкополосный балансный удвоитель частоты миллиметрового диапазона (26-40ГГц) // Вестник Воронежского государственного технического университета. –Воронеж: ВГТУ, 2011. Т.7, № 11. С. 170-174.

5. Щитов А.М., Мирзаев З.Н., Исаев М.Д. Расчет и проектирование смесителя проходного типа 18-26 ГГц // Вестник Воронежского государственного технического университета. Воронеж: ВГТУ, 2010. Т.6, № 11. С. 119122.

6. Гусейнов М.С., Мирзаев З.Н., Щитов А.М. Расчет широкополосного полосно-пропускающего фильтра (12-19,2 ГГц) с короткозамкнутыми четвертьволновыми шлейфами // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала: ДГТУ, 2011. №21. С. 16–21.

7. Гусейнов М.С., Мирзаев З.Н. Широкополосный балансный умножитель частоты на связанных микрополосковых линиях передачи // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала: ДГТУ, 2010. №19. С. 7-11.

8. Мирзаев З.Н., Исаев М.Д. Расчет параметров микрополосковых полосовых фильтров на связанных линиях // Сборник научных трудов кафедры микроэлектроники.– Махачкала: тип. ИП Тагиева Р.Х., 2011. Вып.1. С.36-40.

9. Мирзаев З.Н., Гусейнов М.С. Расчет широкополосных согласующих цепей лестничной структуры (статья) // Исследование, разработка и применение средств радиоэлектроники, телекоммуникаций и информационных систем в промышленности: матер. Всерос. науч.-тех. конф. Махачкала: ДГТУ, 2011. С. 105-108.

10. Мирзаев З.Н., Гусейнов М.С. Расчет элементов широкополосной согласующей цепи в диапазоне 4-6,4 ГГц (статья) // Исследование, разработка и применение средств радиоэлектроники, телекоммуникаций и информационных систем в промышленности: матер. Всерос. науч.-тех. конф. Махачкала: ДГТУ, 2011. С. 90-94.

11. Коаксиальные, волноводные и оптические устройства . Каталог ННИПИ «Кварц», Н. Новгород, 2002 г.

12. Харкевич А.А. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике. — М.: Гос-техиздат, 1956. - 184 с.

13. Григулевич В.И., Иммореев И.Я. Радиоимпульсное преобразование частоты. М.:Сов.радио, 1966, 335 с.

14. Хотунцев Ю.Л. Полупроводниковые СВЧ устройства. - М.: Связь, 1978. - 256с.

15. Петров Б.Е. Спектральный анализ в применении к нелинейной колебательной системе. - Радиотехника, 1964, т. 19, №7, с.3-12.

16. Петров Б.Е. КПД варакторрных умножителей частоты с холостым контуром, настроенным на вторую гармонику. - В кн.: Полупроводниковые приборы и их применение, под ред. Я.А. Федотова, вып.20. М.: Сов радио, 1968, с.356-366.

17. Пильдон В.И., Визель А.А. Полупроводниковые диоды для умножения частоты. - В кн.: Полупроводноковые приборы и их применение. Под ред. Я.А. Федотова. - М.: Сов.радио, 1970, вып.23, с.82-108.

18. Жаботинский М.Е., Свердлов Ю.Л. Основы теории и техники умножения частоты. -М.: Сов. радио,. 1964,327 с.

19. Ризкин И.Х. Умножители и делители частоты. - М.: Связь, 1976. - 326 с.

20. Буторин E.H., Корж В.И., Крушгаа Е.Б. О времени восстановления обратной проводимости умножительных диодов.- Радиотехника, 1972, т. 27, № 6, с.65-68.