ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ СХЕМ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ УСТРОЙСТВ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ

Введение 4
1 Основы теории преобразования частоты 6
1.1 Принцип преобразования частоты 6
1.2 Продукты смешивания высокого порядка 10
1.3 Основные характеристики смесителей 12
1.4 Способы описания характеристик СВЧ-устройств и их измерения 18
2 Принципы построения радиоизмерительных приборов для испытания СВЧ устройств с преобразованием частоты 25
2.1 История вопроса 25
2.2 Структурные схемы построения приборов 33
3 Описание и анализ методов измерений модуля и фазы комплексных коэффициентов передачи СВЧ устройств с преобразованием частоты 38
3.1 О фазовых сдвигах возникающих в сигналах при преобразовании частоты 38
3.2 Метод измерения суммы и разности величин модуля и фазы комплексного коэффициента передачи двух смесителей 42
3.3 Метод измерения комплексных коэффициентов передачи трёх смесителей 44
3.4 Метод отражения сигнала от испытуемого смесителя 46
3.5 Анализ состояния проблемы измерений параметров устройств содержащих преобразование частоты 48
3.6 Схема измерительной установки для реализации метода суммы и разности 50
Заключение 58
Список используемых источников 60

Весь текст будет доступен после покупки

Преобразование частоты электрических сигналов нашло широкое применение при передаче информации. Устройства, с помощью которых осуществляется этот процесс, преобразователи частоты, смесители которых построены по принципу гетеродинного преобразования частоты с использованием для этих целей нелинейных элементов в виде полупроводниковых диодов и транзисторов, широко применяются в разных типах радиоэлектронной аппаратуры различного класса и назначения. Известно, что освоение космоса было бы невозможным без применения радиосигналов СВЧ диапазона, которые способны проходить через ионизированный слой земной атмосферы и осуществлять связь с космическими объектами. Поэтому в работе основное внимание уделено СВЧ диапазону частот. Во всех ракетных системах различного класса и назначения используется смесители СВЧ для преобразования частоты, при управлении и наведении на цель. При этом разработка и создание радиоизмерительных приборов для испытания и контроля, особенно СВЧ устройств, содержащих в своем составе преобразования частоты, является задачей особой важности. В настоящее время передача информации радиосигналами осуществляется в основном с использованием в них фазовой модуляции, как наиболее помехозащищенной.
В связи с этим главной задачей при разработке, создании, эксплуатации и контроле электрических характеристик СВЧ смесителей, является измерение фазовых сдвигов, вносимых ими в процессе гетеродинного преобразования частоты. Это связано с тем, что их входные сигналы СВЧ и сигналы промежуточных частот лежат в разных диапазонах частот и поэтому их измерение с помощью традиционных методов невозможно.
Для решения этой задачи в последнее время были разработаны различные методы её решения и созданы радиоизмерительные приборы, в основном за рубежом [1].
Вместе с тем до сих пор недостаточно точно разработана база таких измерений и принципы определения погрешностей, возникающих при этом. Нет ясности о достоинствах и недостатках различных способов измерений фазовых сдвигов смесителей. В своей работе [1] Джоэль П. Дансмор избегает прямого ответа на решение задачи измерения истинного фазового сдвига возникающего в нелинейном элементе смесителя в процессе преобразования частоты.
Таким образом, главным параметром при измерении электрических характеристик СВЧ устройств, содержащих в своем составе гетеродинное преобразование частоты, является комплексный (модуль и фаза) коэффициент передачи СВЧ смесителя, важнейшей характеристикой которого выступает его сдвиг фаз, нестабильность которого по частоте вносимо им в преобразуемый входной сигнал СВЧ и определяет все погрешности искажения.
Наиболее полной характеристикой параметров всех СВЧ устройств, в том числе и смесителей СВЧ, является матрица рассеяния. Для измерения S-параметров который были созданы векторные анализаторы цепей.
В связи с изложенными задачами, в дипломном проекте на основании общей теории работы смесителя рассмотрены, типы и виды погрешностей, возникающих при гетеродинном преобразовании частоты, и проведен их анализ с помощью S-параметров. Также рассмотрены пути аттестации собственных S-параметров смесителей с помощью векторного анализатора цепей.
Рассмотрены известные методы измерений сдвига фаз смесителей, проанализированы достоинства и недостатки этих методов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Основы теории преобразования частоты

1.1 Принцип преобразования частоты

Преобразование частоты – это процесс линейного переноса спектра радиочастот с одной частоты в другую, которую называют промежуточной. Преобразование частоты можно представить как перемножение двух сигналов частоты, которые отличаются друг от друга на величину промежуточной частоты. [2]
Преобразование частоты осуществляют с помощью смесителя. содержащего нелинейный элемент полупроводниковый диод или транзистор, в котором и происходит перемножение сигналов. Главная особенность нелинейного элемента –это нелинейность его вольтамперной характеристики (ВАХ). Графический символ смесителя приведен на рисунке 1.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Мир радиотехники / Джоэль П. Дансмор – Москва Техносфера, 2018. – 510 с
2 Радиоприемные устройства. Учебник / Под общей редакцией Сифорова – Москва: Советское радио, 1974. – С.502–507.
3 Радиоэлектронные компоненты. Устройства с преобразованием частоты /Данчес С.И., Кочемасов Д.В.– Москва: Горячая линия – Телеком, 2021. – С. 293–298
4 Сверхкомплексные широкополосные устройства / Под редакцией А.П. Криницкого и В.П. Мещанова. – Москва: Радио и связь, 2001. – С.103–110 с
5 Радиотехнические цепи и сигналы / Гоноровский – Москва: Советское радио, 1977. – С. 107–114.
6 Амплитудно-фазовая конверсия / Г.М.Крылов, В.З.Пруслин, Богатырев и др. Под редакцией Г.М.Крылова – Москва : Радио и связь, 1976. – С. 205–213.
7 Измерение параметров радиотехнических цепей / Абубакиров Б.А., Гудков К.Г., Нечаев Э.В. – Москва : Радио и связь, 1984. – С.33–34.
8 Определение параметров матрицы рассеяния нелинейных СВЧ узлов в режиме преобразования частоты / Фролов Д.Р., диссертация – Ростов на Дону, Южный Федеральный Университет, 2015 – 96–105 с
9 Основы измерений, электронные методы и приборы в измерительной технике / Клаассен К.Б. – Москва : Постмаркет, 2000. – С.32–43.
10 Контрольно-измерительное оборудование, каталог / Rohnde & Schwazz, 2020.

Весь текст будет доступен после покупки