СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С УПРАВЛЯЕМОЙ ФОРМОЙ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

February 12, 2013 by admin Комментировать »

Семенов Э. А., Посадский В. Н., Тяжлов В. С., Кузьмин Ю. А., Ковальчук А. Г. НПЦ «Алмаз-Фазотрон» ул. Панфилова 1, 410033, Россия тел.: (8452) 479-933

Аннотация – Представлены результаты разработки сверхширокополосного СВЧ-преобразователя с понижением и повышением частоты на монолитных интегральных схемах. Приведены схема построения, конструкция узлов, основные экспериментальные результаты.

I.                                       Введение

Одна из задач, решаемых современной радиоэлектронной аппаратурой, – перенос СВЧ-сигналов, располагающихся в сверхширокой полосе частот, на промежуточную частоту для их обработки с последующим восстановлением исходных частот. В связи с этим весьма перспективно создание сложных многофункциональных преобразовательных модулей, содержащих в едином корпусе целый ряд миниатюрных устройств, предназначенных для генерирования, усиления, фильтрации сигналов, переноса их спектра из одного диапазона частот в другой.

Предприятие «Алмаз-Фазотрон» сообщало [1] о разработке преобразователя частоты вверх и вниз, работающего в диапазоне частот (8-18) ГГц. В настоящем докпаде приводятся результаты разработки преобразователя с управляемой формой ампли- тудно-частотной характеристики (АЧХ) диапазона частот (6-18) ГГц.

II.                              Основная часть

Рис. 1. Структурная схема преобразователя. Fig. 1. Converter Block diagram

Преобразователь имеет в своем составе понижающий и повышающий каналы (структурная схема приведена на рис.1), в которых происходит двойное преобразование частоты. Диапазон частот (6-18) ГГц разбит на 47 поддиапазонов с шириной полосы 500 МГц с перекрытием соседних поддиапазонов на 250 МГц. Гетеродины Г1-Г16 предназначены для переноса диапазона частот (6-18) ГГц в диапазон промежуточных частот (4,5-5,5) ГГц и обратно, гетеродины Г17-Г19 – для переноса диапазона (4,5-5,5) ГГц в диапазон (0,75-1,25) ГГц и обратно. Сумматоры С1, С2 и делители Д1, Д2 распределяют сигналы гетеродинов между каналами и смесителями, для компенсации потерь в них используются усилители У4-У9. Для фильтрации сигналов гетеродинов, зеркальных частот и комбинационных составляющих до уровня 25 дБ от несущей служат преселектор 1 с двумя коммутируемыми фильтрами диапазонов (6-15,25) ГГц и (15-18) ГГц и преселектор 2 с четырьмя коммутируемыми фильтрами диапазонов (6-10) ГГц, (9,75- 13,75) ГГц, (13,5-16,75) ГГц, (16,5-18) ГГц, (внешний вид представлен на рис.2), дополнительная фильтрация осуществляется фильтрами Ф1-Ф4. Аттенюаторы А1 и А2 с диапазоном ослабления (0-14) дБ предназначены для минимизации неравномерности АЧХ (при управлении внутренним запоминающим устройством) и формирования АЧХ произвольной формы (при внешнем управлении).

Особую роль при проектировании сложного многофункционального модуля играет выбор элементной базы, обеспечивающей упрощение его сборки, сокращение времени регулировки, а также воспроизводимость параметров. В наибольшей степени указанным требованиям удовлетворяет элементная база, изготовленная по технологии монолитных интегральных схем (МИС). Предприятием «Алмаз-Фа- зотрон» разработан для использования в преобразователях частоты набор монолитных усилителей, работающих в диапазонах частот (0,75-1,25) ГГц (У2, УЗ), (4,5-5,5) ГГц (У1, У11) и (3,75-4,25) ГГц (У6, У9) с линейной выходной мощностью до 30 мВт и коэффициентом усиления 10 дБ. На рис.3 показан внешний вид узла, содержащего кристалл усилителя диапазона (4,5-5,5) ГГц.

Стабильность частоты гетеродинов, выполненных на арсенидгаллиевых полевых транзисторах с барьером Шоттки, обеспечивает погрешность преобразования входной частоты в выходную не хуже +8 МГц при двух одновременно включенных гетеродинах. Высокочастотные гетеродинные усилители (У4, У5, У7, У8) и трактовый усилитель У10 построены на микросхемах Н ММ С-5620 фирмы «Agilent». В качестве высокочастотных использованы смесители MY-51 М/А-Сот, а в качестве низкочастотных – смесители HMC-219MS8 фирмы «Hittite».

Изделие обеспечивает преобразование частоты с коэффициентом передачи 4 дБ вниз и ЗдБ вверх. Неравномерность коэффициента передачи в понижающем канале 5,2 дБ в диапазоне частот (6-18) ГГц и 4,2 дБ в любом поддиапазоне, в повышающем канале – 6,3 дБ в диапазоне (6-18) ГГц и 5,4 дБ в любом поддиапазоне (рис.4).

III.                                  Заключение

Рис. 4. АЧХ преобразователя.

Fig. 4. Converter amplitude-frequency characteristics

Рис. 3. Усилитель диапазона (4,5-5,5) ГГЦ. Fig. 3. Amplifier assembly

Рис. 2. Четырехканальный преселектор. Fig. 2. Four-channel preselector

Опыт применения в аппаратуре преобразователей частоты, разработанных и выпускаемых НПЦ «Алмаз-Фазотрон», подтвердил целесообразность построения сложных многофункциональных устройств в виде единой модульной конструкции, содержащей разнородные функциональные узлы. Дальнейшее улучшение характеристик связано с увеличением степени интеграции комплектующих изделий, изготавливаемых по технологии МИС.

IV.                           Список литературы

[1] БутеринА. В., Ковальчук А. Г., Козлов А. Г., Манд- ров В. И., Посадский В. Н., Семенов Э. А., Тяжлов В. С. Многофункциональный сверхширокополосный программируемый преобразователь СВЧ с понижением и повышением частоты на монолитных интегральных микросхемах. Новые технологии в радиоэлектронике и системах управления: Материалы конференции, Саратов, 22- 25 сент. 2003 г. – Саратов, 2004. – С. 257-262.

SUPER BROADBAND FREQUENCY CONVERTER WITH CONTROLLED AMPLITUDE-FREQUENCY CHARACTERISTIC

Semenov E. A., Posadskiy V. N., Tyazhlov V. S., Kuzmin Yu. A., Kovalchuk A. G.

Scientific and Production Center «Almaz-Phazotron» Panfilova 1, 410033, Russia Ph.: (8452) 479-933

Abstract – Presented in this paper are the results of development of the microwave up and down frequency converter in microwave monolithic integrated circuits. Design scheme, construction units design, main experimental results are shown.

I.                                         Introduction

Scientific and Production Center «Almaz-Phazotron» has previously introduced development of the up and down frequency converter operating within (8-18) GHz frequency band

[1]    . Presented In this paper are the results of development of converter with controlled amplitude-frequency characteristic operating within (6-18) GHz frequency band.

II.                                        Main Part

The converter has two main channels (see Fig. 1), with double frequency conversion. Frequency band (6-18) GHz is divided into 47 subbands with bandwidth of 500 MHz and each of them overlays the adjacent sub ranges in 250 MHz. In order to transfer the frequency band (6-18) GHz into the band of intermediate frequencies (4.5-5.5) GHz and backwards; Г1- Г16 oscillators are used; in order to transfer the band (4.5-5.5) GHz into the band (0.75-1.25) GHz and backwards, Г17- Г19 oscillators are used. In order to distribute oscillators’ signals between channels and mixers. Cl, C2 combiners and Д1, Д2 dividers are used, У4-У9 amplifiers are used for losses compensation In order to filter oscillators’ signals and intermodulation components up to the level 25 dB from the carrier the following two types of preselectors are employed: Preselector 1 with two switching filters of (6-15.25) GHz and (15-18) GHz and Preselector 2 with four switching filters of (6-10) GHz, (9.75-13.75) GHZ, (13.5-16.75) GHz, (16.5-18) GHz (four- channel preselector is shown in Fig.2). Additional filtration is achieved using Ф1-Ф4 filters. A1, A2 attenuators with attenuating range equal to (0-14) dB are controlled either by storage device in order to even amplitude-frequency characteristic or by outer code in order to form amplitude-frequency characteristic of the required shape.

Scientific and Production Center «Almaz-Phazotron» has developed the set of monolithic amplifiers operating within the following frequency bands: (0.75-1.25) GHz (У2, УЗ), (4.5-5.5) GHz (У1, У11) and (3.75-4.25) GHz (У6, У9) with linear output power up to 30 mW and gain of 10 dB in order to use them in frequency converters. Fig. 3 shows appearance of construction unit containing chip of (4.5-5.5) GHz frequency range amplifier. In the design of У4, У5, У7, У8, У10 amplifiers HMMS-5620 chips produced by «Agilent» are used. MY-51 mixers produced by «Μ/Α-Com» are used for high frequencies, while HMC-219-MS8 mixers produced by «Hittite» are used for low frequencies.

Amplitude-frequency characteristics of the converter are shown in Fig. 4.

III.                                       Conclusion

Super broadband frequency converter operating within frequency bands (8-18) GHz and (6-18) GHz have been developed and produced by Scientific and Production Center «ΑΙ- maz-Phazotron». The experience of their application in equipment proved to be effective in designing complex multifunctional devices as a single modular construction containing heterogeneous functional units.

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