БЛОК КОММУТИРУЕМОЙ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ

January 26, 2013 by admin Комментировать »

Бабковский А. П., Селезнев Н. Е. ФГУП ФНПЦ НИИ Измерительных Систем им. Ю. Е. Седакова, г. Н. Новгород, ГСП-486, 603950, Россия тел.: 8312-666202, доб.295, e-mail: babkovsky@niiis.nnov.ru

Аннотация – Рассматривается блок коммутируемой линии задержки (ЛЗ) для контрольно проверочной аппаратуры (КПА), предназначенной для регулировки и различных испытаний маловысотных радиоальтиметров. Анализируются различные варианты коррекции спада АЧХ для отрезков ЛЗ на коаксиальном кабеле и предлагается схема выравнивания коэффициента передачи в процессе коммутации отрезков ЛЗ с помощью цифрового аттенюатора.

I.                                       Введение

Для имитации статических и динамических задержек сигналов в контрольно-проверочной аппаратуре (КПА) для маловысотных радиоальтиметров [1] со сложными видами модуляции и когерентной обработкой сигналов в приемнике используют коммутируемые ЛЗ.

В зависимости от диапазона рабочих частот, требуемой величины задержки и дискретности ее изменения используют ЛЗ на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), отрезках коаксиального кабеля или их комбинациях.

При задержках до нескольких сотен наносекунд и относительной полосе пропускания 30 % конструкцию коммутируемой ЛЗ можно реализовать на отрезках коаксиального кабеля с дискретностью изменения задержки 3,3 не.

Конструкция с использованием ЛЗ на ПАВ при такой дискретности получается трудно реализуемой из- за трудностей в получении малых задержек на применяемых подложках.

Кроме того, разработка и изготовления полного комплекта ЛЗ на ПАВ для КПА, выпускаемых в малых количествах, приводит к большим временным и материальным затратам.

II.                                     Основная часть

Структурная схема коммутируемой ЛЗ из отрезков коаксиального кабеля для КПА изображена на рисунке 1, где:

1             – коммутаторы ЛЗ;

2             – пассивные корректирующие цепочки;

3             – регулировочные фиксированные аттенюаторы;

4             -усилители; 5 -драйверы коммутаторов.

Рассмотрим принцип работы такого коммутатора

ЛЗ. Входной сигнал поступает на вход цифрового аттенюатора DAT-15R5-PP производства Mini-Circuits

[2]           с 5-ти разрядной шиной управления. Аттенюатор обеспечивает шаг изменения ослабления 0,5 дБ при точности установки не более 0,1 дБ и начальном значении ослабление не более 2,2 дБ в диапазоне частот до 1 ГГц и КСВн входа/выхода не хуже 1,5. Габаритные размеры корпуса 4×4 мм.

Линия задержки выполнена из отрезков коаксиального кабеля марки РК50-1,5-21.

4       В качестве коммутаторов выбраны микросхемы – HMC199MS8 (Bypass DPDT) компании Hittite [3]. При вкпючении отрезка кабеля сигнал проходит через него с соответствующей задержкой. При выкпючении отрезка сигнал проходит через коммутатор практически без задержки. Восьми выводной корпус имеет малые габариты (4,9×3,0x1,0 мм) и, как корпус аттенюатора, удобно стыкуется с 50-омными микрополосковыми линиями на подложке из материала FRтолщиной 0,2 мм. Потери, вносимые одним коммутатором, не превышают 0,6 дБ до частоте 1 ГГц.

Развязка между входом и выходом микросхемы коммутатора не превышает 25 дБ в диапазоне частот до 2 ГГц. В отрезках кабеля с задержкой более 25 не

From

Microcontroller

затухание задержанного сигнала становится соизмеримым или превышает развязку микросхемы. Для увеличения развязки в ячейках, коммутирующих эти отрезки кабеля, включено по две микросхемы коммутаторов.

Для коррекции частотного хода ячеек в рабочей полосе ЛЗ была применена пассивная и активная коррекция АЧХ.

В ячейках с короткими отрезками кабеля используются частотно-зависимые четырехполюсники на сосредоточенных элементах для поверхностного монтажа (чип-резисторов, чип-конденсаторов и чип- индуктивностей) типоразмера 0402.

В отрезках кабеля с задержкой больше 25 не в качестве корректоров использовались усилители НМС308 (Driver Amplifiers) компании Hittite [3]. Усилитель не требует применения обвязки (балластных резисторов, дросселей и блокировочных конденсаторов по цепи питания). Усиление в полосе частот от

0,    5 до 1 ГГц микросхемы увеличивается на 5 дБ, что позволяет скомпенсировать падение коэффициента передачи отрезка коаксиального кабеля с повышением частоты. В ячейке, коммутирующей отрезок кабеля с задержкой 213 не, включены два усилителя для полной компенсации спада АЧХ.

Для поддержания постоянного ослабления сигнала в коммутаторе ЛЗ при любом сочетании включенных отрезков коаксиального кабеля была выполнена калибровка с помощью цифрового аттенюатора с последующей записью корректирующих значений ослабления в память управляющего микроконтроллера. Все работы по настройке коммутируемой ЛЗ осуществлялись с помощью анализатора цепей Agilent Е5070В серии ΕΝΑ.

Расчет и моделирование пассивных компенсирующих цепей выполнены с использованием программного пакета Microwave Office. Библиотека пакета содержит S – параметры всех используемых в цепях коррекции элементов. S-параметры отрезков кабелей измерялись в рабочей полосе частот и учитывались при расчете и моделировании. Результаты экспериментальной проверки показали хорошее совпадение с расчетом и моделированием.

III.                                   Заключение

Разработанный блок коммутируемых линий задержки обеспечивает диапазон изменения задержки сигнала от 3,3 не до 466,7 не с шагом 3,3 не. В полосе пропускания коммутатора ЛЗ от 600 до 800 МГц неравномерность АЧХ не превышает ±1дБ. Конструктивно блок выполнен в экранированном корпусе с отсеками и коаксиальными разъемами типа СРГ50- 751ФВ. Габаритные размеры блока без кабельной линии задержки 350x85x30 мм. Все элементы схемы размещены на единой печатной плате, выполненной из материала FR-4 толщиной 0,8 мм. Отрезки коаксиального кабеля подкпючаются к разъемам блока с помощью переходов СР50-805ФВ. Конструктивно отрезки кабеля размещены на бобине из алюминиевого сплава размерами 235x130x70 мм.

IV.                            Список литературы

[1]  Бастраков В. А., Рындовский Э. К., Смирнов А. П., Чернов Ю. В. Контрольно-моделирующий комплекс для приборов ближней радиолокации. Международная специализированная выставка-конференция военных и двойных технологий. «Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления». Тезисы докладов. 3-5 апреля 2002г., г. Нижний Новгород

[2]  www.minicircuits.com

[3]  www.hittite.com

SWITCHABLE DELAY LINE MODULE

A. Babkovsky, N. Seleznev Federal Statewned Unitary Enterprise Federal Scientific and Production Center Measuring Systems Research Institute named after Yu. Ye. Sedakov GSP-486, Nizhny Novgorod, 603950, Russia e-mail: babkovsky@niiis.nnov.ru

Abstract – Described in this paper is switchable delay line module for control and testing systems intended to adjust and test low altitude radioaltimeters. Different versions of frequency response correction for delay line cable sections are analyzed. Presented is response correction circuit using digital attenuator for cable sections attenuation align during switching.

I.                                         Introduction

Switchable delay line modules are used for simulation of static and dynamic signal delays in the Control and Testing System (CTS) for low altitude radioaltimeters [1] with complex modulation and coherent signal processing within the receiver.

Depending on operating frequency band, required delay and delay change step, delay lines with either surface acoustic waves (SAW) or coaxial cable sections, as well as their combination are used.

When delay is several hundreds of nanoseconds and relative bandwidth is 30 %, it is possible to create delay line using coaxial cable sections with delay change discreteness 3.3 nanoseconds.

It is hard to create delay lines using SAW with such discreteness because production of small delay lines using common substrates is very laborious.

Furthermore, development and production of complete SAW delay line set for CTS manufactured in small series demands much more time and financial expenditure.

II.                                        Main Part

Block diagram of switchable delay line with coaxial cable sections for CTS is shown in Figure 1.

Where

1         – delay line switches;

2         – passive frequency response correction circuits;

3         – fixed attenuators for adjustment;

4-amplifiers;

5 – switch drivers;

In each delay section HMC199MS8 Bypass DPDT switch 1C is implemented. In order to reinforce the isolation, two switching ICs are used in the sections switching cable pieces with delay greater than 25 ns.

Coaxial delay line frequency response decreases with the frequency increasing. Passive and active frequency correction circuits are applied in order to prevent such decreasing. Passive correction circuits on the basis of L, C, R are arranged in sections providing small delays. Active correction circuits comprise HMC308 Hittite Driver amplifiers [3] with inversed transfer function frequency slope. The amplifiers introduced provide delay more than 25 ns.

Microwave Office is used for passive frequency response correction circuit calculation and simulation. Microwave Ofiice libraries have S-parameters for all components used in the passive correction circuits. S-parameters of the coaxial cable sections were measured within the operating frequency band using Agilent E5070 Network Analyzer and taken into account for calculation and simulation. Results of the experimental research are in good agreement with the calculation and simulation results.

IV.                                      Conclusion

The developed switchable delay line module provides the range of delay change 3.3 ns to 466.7 ns with 3.3 ns step. Frequency response instability within the operating frequency band 600 – 800 MHz is at most ±1 dB. Module design presents the shielded case divided into sections and having coaxial RF connectors. Module dimensions without delay line are 350x85x30 mm. All circuit components are arranged on single PCB (PCB material – FR-4, thickness is 0.8 mm). The coaxial cable sections are connected to the module RF connectors. The Coaxial cable sections are arranged at the aluminium-alloy spooler with dimensions 235x130x70 mm.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты