Интернет-Сайт Dr. Grigo
Публикация



Информация "download = договор с автором"

Григо,З.:

"Приёмный фильтр для широкополосного согласования смесителя СВЧ"

Для малошумных приёмников СВЧ без входной селекции, например приёмников для спутниковой связи, нужен полосовой фильтр между малошумном усилителем (LNA) и смесителем. Это нужно, чтобы подавлять шумы полосы зеркальной частоты. Рис. 1 показывает этот принцип.
Требования к этому фильтру не велики. Затухание 15 дБ на полосе зеркальных частот полностью достаточно. Но отражение частот зеркальной полосы и гетеродина имеет отрицательный эффект на свойства смесителя на полосе приёмных частот.
Fig. 1
рис. 1

Свойства смесителя можно значительно улучшить, если создают условия, что смеситель на входе и выходе согласован для всех поступающих частот. Коэффициент отражения -8...-10 дБ для этих це­лей достаточен. На стороне ПЧ это легко достичь путём соответственных модификацией входной схемы первого каскада усилителя. На стороне фильтра было бы примитивное решение в том, вста­влять аттенюатор примерно 3дБ (рис. 2).

Fig. 2
рис. 2

Но это решение увеличит общий коэффициент шумов приёмника. Выход из этой ситуации полу­чается пользованием фильтра с широкополосным согласованием без потери свойств селекции для полосы пропускания. Путь к этому прост: два идентичные фильтра параллельно соединяются коль­цевыми делителями мощности (Wilkinson Couplers). Нужный фазовый сдвиг получается с помощью двух λ/4-50Ω-линиями передачи. Понижение селекции на 3 дБ из-за параллельного подключения фильтров в данном случае не важно. Рис. 3 показывает это решение с фильтром двух параллельно связанных резонаторов в микрополосковой технике.

Fig. 3
рис. 3

Схема фильтра разработана для подложки RT-Duroid 5870 с толщиной 0.438 мм для высокой полосы спутника связи "Intelsat". Расчёты проведены САПР "HP-MDS". Рис.4 показывает рассчитанные ха­рактеристики отдельного фильтра. Маркировки ограничат полосу приёма 11.45...11.70 ГГц. Полоса гетеродина - 12.78...13.03 ГГц. Следует, что полоса зеркальных частот 14.11...14.36 ГГц.

Fig. 4

рис. 4

Рис.5 показывает Layout реализованного кольцевого делителя и рис.6 измеренные у него характе­ристики S11 и S32. Как 100Ω-сопротивление для "Wilkinson" было выбрано тонкослойный SMD-шип формата 0504. Высокочастотные свойства сопротивления не были приняты в симуляции, но ответ­вления типа Т. Для реализации 71Ω-линии передачи приняты средние длины отрезков в форме дуги. Измеренные характеристики делителя достаточны для пользования его для описанных целей.
Fig. 5

рис. 5


Fig. 6

рис. 6

Рис. 7 показывает результаты симуляции всей схемы фильтра с делителями. Коэффициент отра­жения в полосе зеркальных частот ниже -10дБ, а селекция выше 25 дБ. При частотах гетеродина согласование лучше 8 дБ.

Fig. 7

рис. 7

Практические результаты достаточно соответствуют теоретическим характеристикам (рис. 9). Та­ким образом, разработка успешно кончилась с первым макетом.

Fig. 8

рис. 8

Рис. 9 показывает фильтр в узле приёмника приёмопередатчика для спутниковой связи.

Fig. 9

рис. 9
Резюме:
В этой статье описан новый путь для реализации широкополосных согласованных смесителей с по­мощью новой форму приёмного фильтра. Предложенное решение может во всякою случае быть альтернативой к многозатратному однополосному смесителю.
Пример реализованного фильтра на RT-Duroid 5870 для 11ГГц-полосы представлен и результаты из­мерения показаны.
E-Mail to: grigo-shf@yandex.ru