Разработка широкополосной электронной системы защиты СВЧ усилителей с АРУ Пояснительная записка

ВВЕДЕНИЕ 6
1 Состояние вопроса и постановка задач исследований 8
1.1 Общая характеристика современных СВЧ усилителей 8
1.2 Классификация систем автоматической регулировки усиления 13
1.3 Обзор систем защиты СВЧ усилителей 18
1.4 Цели и задачи диссертационного исследования 21
2 Теоретические предпосылки разработки широкополосной электронной
системы защиты СВЧ усилителей с автоматической регулировкой усиления 23
2.1 Основные требования и параметры разрабатываемой широкополосной электронной системы защиты СВЧ усилителей
с АРУ 23
2.1.1 Направленность 23
2.1.2 Коэффициент передачи 24
2.1.3 Неравномерность в рабочей полосе 24
2.1.4 Развязка 25
2.1.5 Коэффициент отражения S11 25
2.1.6 Уровень ответвления 26 2.2 Анализ направлений улучшения характеристик системы 26
2.3 Анализ способов снижения потерь полезной мощности
усилителей с АРУ 27
2.4 Анализ возможностей повышения КПД усилителей с АРУ 29
2.5 Разработка алгоритма работы и структурной схемы систем защиты СВЧ усилителей с АРУ 37
2.6 Разработка электрической принципиальной схемы усилителя мощности с широкополосной электронной системой защиты СВЧ


усилителей с АРУ 39
2.7 Расчет направленного ответвителя широкополосной электронной системы защиты СВЧ усилителей с АРУ 45
2.8 Моделирование частотных характеристик направленного ответвителя 47
3 Экспериментальные исследования процесса передачи сигнала через усилитель с АРУ 52
3.1 Методика экспериментальных исследований 52
3.2 Проверка адекватности модели 56
3.3 Исследование коэффициента передачи, направленности, уровня развязки, уровня ответвления направленного ответвителя системы защиты усилителя с АРУ в диапазоне рабочих частот 0,8 – 2,7 ГГц 59
3.4 Исследование неравномерности направленного ответвителя системы защиты усилителя с АРУ в диапазоне рабочих
частот 0,8 – 2,7 ГГц 67
3.5 Исследование коэффициента отражения S11 направленного ответвителя системы защиты усилителя с АРУ в диапазоне рабочих
частот 0,8 – 2,7 ГГц 70
3.6 Результат исследований характеристик направленного
ответвителя 74
4 Практическое применение результатов исследований 76
4.1 Технико-экономическая оценка результатов исследований 76
4.2 Общие выводы и заключение 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 79

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования. Совершенствование беспроводных систем связи идет по нескольким направлениям: увеличение скорости передачи информации, повышение надежности и помехоустойчивости системы, более эффективное использование частотного ресурса. В связи с этим широкополосные системы радиосвязи практически полностью вытеснили другие виды систем связи.
Широкополосные сигналы используют для решения широкого круга задач: кодовое разделение каналов, в которых абоненты работают в общей полосе частот; подавление вредного влияния помех; разделение лучей при многолучевом распространении сигнала; обеспечение скрытности передачи информации путем снижения спектральной плотности излучаемой мощности и возможности передачи сигнала на уровне фонового излучения.
Развитию широкополосных систем связи послужила разработка недорогих логических сверхбольших интегральных схем, позволивших перейти от аналогового к цифровому способу обработки широкополосных сигналов и повысить стабильность и линейность трактов, не идентичность каналов, упростить фильтрацию. Использование цифровых сигнальных процессоров ((ЦСП) — DSP) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС — программируемая логическая интегральная схема — programmable logic devices (PLD)) при реализации алгоритмов ЦОС позволило снизить массу, габариты устройств, существенно повысить их надёжность.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Общая характеристика современных СВЧ усилителей
СВЧ усилители применяются для увеличения чувствительности радиоприемных средств - радиоприемников, телевизоров, радиопередатчиков. Помещенные между приемной антенной и входом радио или телеприемника, подобные схемы усилителей высокой частоты увеличивают сигнал, поступающий от антенны (антенные усилители).
Использование таких усилителей позволяет увеличить радиус уверенного радиоприема, в случае радиостанций (приемо-передающих устройств -приемопередатчиков) либо увеличить дальность работы, либо при сохранении той же дальности уменьшить мощность излучения радиопередатчика.
На рисунке 1.1 приведены примеры схем СВЧ усилителей [1], часто используемых для увеличения чувствительности радиосредств. Значения используемых элементов зависят от конкретных условий: от частот (нижней и верхней) радиодиапазона, от антенны, от параметров последующего каскада, от напряжения питания и т.д.

Рисунок 1.1 – Примеры схем простых усилителей высокой частоты.
Усилитель высокой частоты должен обеспечить высокую избирательность принимаемого сигнала без его искажения, перекрывать заданный диапазон частот и устойчиво работать.
Для повышения избирательности радиоприемного устройства применяются резонансные контуры, выполняющие функции нагрузки в цепи анода усилителя высокой частоты. Различают два способа включения резонансных колебательных контуров в анодную цепь: с последовательным и параллельным питанием анода [2]. К достоинствам схем с последовательным включением контура можно отнести высокий коэффициент усиления, но они имеют и существенные недостатки:
- при высоких коэффициентах усиления появляется вероятность самовозбуждения каскада через емкости;
- ротор конденсатора при последовательном питании находится под высоким напряжением, поэтому для соблюдения мер безопасности требуется применять дополнительные блокирующие элементы, (конденсаторы);
- при перестройках конденсатора в контур вводится дополнительная емкость за счет рук оператора;
- за счет шунтирования колебательного контура элементами анодной цепи снижается избирательность приемника [3].
При построении СВЧ усилителей особое внимание уделяется фильтрующим элементам. Они устанавливаются в цепях накала, анода, экранной сетки, учитывая то, что емкости и индуктивности обладают большими собственными индуктивностями и емкостями, развязывающие фильтры типов RC и LC обычно выполняют двухзвенными.
Преимущество усилителей, реализованных по схеме Доэрти, заключается в эффективности преобразования входных сигналов с высоким отношением пиковой к средней мощности, которая характерна для современных систем связи.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. - изд. 7-е. - М.:Бином, 2012. – 224с
2. Баширов С.Р. Современные усилители. 2005 – М.: «Дрофа» – 275с Зельдин И.Л. ВЧ-усилители. Теория и практика. – М.: «Просвещение», 2001. – 245с
3. Даниленко Б.П. Отечественные и зарубежные усилители, радиоприемники. Схемы и ремонт. - М.:Бином, 2004. – 315с
4. Данилов А.А. Прецизионные усилители высокой частоты. - М.: «Академический проект», 2004. – 168с
5. Руководство по выбору усилителей. Texas Instruments, 2006 – 68с
6. Баширов С.Р. Современные интегральные усилители., 2008 – М.: «Дрофа» – 45с
7. Титов А.А. Расчет диссипативной межкаскадной корректирующей цепи широкополосного усилителя мощности. //Радиотехника. 1989. № 2. – 34с
8. Титов А.А. Григорьев В.Б. Расчет элементов высокочастотной коррекции усилительных каскадов на полевых транзисторах. - Томск, 2000. - 27 с
9. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: Учебник. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 96с.
10. Ежов Ю.С. Справочник по схемотехнике усилителей. 2002 – М.: «Научные технологии» – 95с
11. Есаков В.Ф. Автоматическая регулировка усиления в усилителях. – М.: Аст. 1970. – 173с.
12. Elwan H.O. Digitally programmable dB-linear CMOS AGC for mixedsignal applications / H.O.Elwan, T.B.Tarim, M.Ismail // IEEE Circuits Devices Mag. – 1998. – Vol. 14 – № 4 – pp. 8–11.

Весь текст будет доступен после покупки