При выборе схемы построения ИКШ будем опираться на результаты обзора современных измерителей коэффициента шума и технические требования, предъявляемые в задании на проектирование (диапазон рабочих частот, полоса пропускания фильтров ПЧ по уровню -3 дБ). Таким образом, структурная схема ИКШ будет выглядеть так, как показано на рисунке 1.1.

Рисунок 5.1 - Упрощенная структурная схема ИКШ

ИКШ состоит из следующих основных блоков:

·              преобразователь частоты;

·              блок синтезаторов частот;

·              ЦОС ПЧ (блок цифровой обработки сигнала ПЧ);

·              блок управления;

·              модулятор ГШ;

·              блок питания.

Преобразователь частот осуществляет перенос спектра шумового сигнала из входного диапазона 0,01…4 ГГц на промежуточную частоту, в блоке производится необходимое усиление и фильтрация сигнала. В качестве сигналов гетеродинов используются сигналы из блока синтезаторов частот.

В блоке цифровой обработки (ЦОС ПЧ) сигнал оцифровывается, фильтруется и детектируется. Блок управления предназначен для управления работой блоков ЦОС ПЧ, синтезаторов частот, модулятора ГШ и обмена данных с ЭВМ. ЭВМ обеспечивает панорамное отображение результатов измерений и выполняет ряд вычислительных функций.

Модулятор ГШ используется для управления полупроводниковым генератором шума, а также для обеспечения питания ГШ стабилизированным напряжением. Укрупненная структурная схема ИКШ представлена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Укрупненная структурная схема ИКШ

Для преобразователя частоты выбрана супергетеродинная схема с тройным преобразованием частоты, аналогичная примененной в преобразователе частот ИКШ N8973A фирмы Agilent. Первое преобразование выполняется при качании частоты первого гетеродина и фиксированной промежуточной частоты, во втором и третьем преобразовании - частоты гетеродинов и промежуточные частоты фиксированы. Первая промежуточная частота равна 9470 МГц, вторая 1070 МГц, третья 70 МГц. Все смесители работают на основной гармонике входного сигнала и гетеродина. Вид частотных преобразований смесителей представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Частотные преобразования смесителей блока РПТ

При первом преобразовании частоты используется высокая промежуточная частота (Fпч1 = 9470 МГц), что позволяет подавить частоты зеркального канала (Fзерк = 18,95 ГГц - 26,94 ГГц) ФНЧ с фиксированной настройкой, без влияния на анализируемый входной сигнал (см. рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 - Первое преобразование частоты блока РПТ

При втором преобразовании частоты, сигнал переносится на более низкую промежуточную частоту (Fпч2 = 1070 МГц). Частота зеркального канала (Fзерк2 = 7,33 ГГц) подавляется полосовым фильтром первой промежуточной частоты (см. рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Второе преобразование частоты блока РПТ

При третьем преобразовании частоты, сигнал переносится на третью промежуточную частоту (Fпч3 = 70 МГц). Частота зеркального канала (Fзерк3= 930 МГц) подавляется полосовым фильтром второй промежуточной частоты (см. рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Третье преобразование частоты блока РПТ

Функциональная схема преобразователя частоты (блок радиоприемного тракта) представлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Функциональная схема преобразователя частоты (блок РПТ)

Шумовой сигнал из диапазона входных частот 10 - 4000 МГц поступает на входной управляемый аттенюатор. Входной аттенюатор предназначен для регулирования уровня мощности входного сигнала. Ослабление аттенюатора регулируется в диапазоне 0 дБ - 60 дБ с шагом 20 дБ. Усиленный малошумящим усилителем сигнал переносится вверх на частоту МГц. С помощью входного ФНЧ осуществляется подавление частот выше 5 ГГц, которые могут ввести усилители преобразователя в насыщение. На частоте  сигнал усиливается и его спектр переносится вниз на частоту МГц. Полосно-пропускающий фильтр, расположенный перед вторым смесителем подавляет паразитные каналы второго преобразования. Третий смеситель осуществляет частотное преобразование на третью промежуточную частоту МГц. На частоте  сигнал усиливается, проходит через набор переключаемых полосно-пропускающих фильтров, определяющих полосу измерения, и поступает в блок цифровой обработки, где оцифровывается, фильтруется и детектируется. На выходе АЦП получается двоичное представление аналогового сигнала, которое затем обрабатывается арифметически цифровым сигнальным процессором (DSP).

5.2 Выбор элементной базы блока РПТ-04, синтезатора частот и гетеродинов

Результирующий коэффициент шума преобразователя частоты определяет собственный коэффициент шума ИКШ и не должен превышать требуемый в задании. По техническому заданию требуется обеспечить собственный коэффициент шума измерителя - не более 8 дБ. Выбор элементной базы блока РПТ-04 начнем с активных элементов.

К техническим характеристикам первого смесителя предъявляются особенно жесткие требования, так как:

· первые каскады цепи очень сильно влияют на коэффициент шума всей цепи в целом, следовательно, нужно подобрать смеситель с минимально возможными вносимыми потерями и минимально возможным значением коэффициента шума;

· требуется выбрать смеситель с достаточно хорошим подавлением комбинационных составляющих.

Что же касается второго и третьего смесителя, то к ним предъявляются менее жесткие требования. При выборе второго и третьего смесителей важно учесть вносимые потери, а также обратить внимание на их цену и доступность.

К техническим характеристикам усилителей предъявляются следующие требования:

·              возможность работы в данном диапазоне частот;

·  как можно меньший коэффициент шума;

·  достаточный коэффициент усиления;

·  доступность и низкая цена.

Технические параметры выбранных смесителей и усилителей представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Технические параметры активных элементов блока РПТ-04

К техническим характеристикам пассивных элементов схемы (фильтрам, аттенюаторам, переключателям) относится вносимое затухание, чем оно меньше, тем меньше значение коэффициента шума всего тракта.

Основные технические параметры выбранных пассивных элементов представлены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Основные технические параметры пассивных элементов блока РПТ-04

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14