Пассивный нелинейный генератор с ультранизкими шумами
Высокотехнологичное решение Aeroflex Metelics для построения радиосистем с переносом частоты
Статья знакомит читателя с технологическими преимуществами использования умножителей частоты от компании Aeroflex Metelics, которые позволят разработчикам значительно уменьшить фазовые искажения, габариты и стоимость приемо-передающих радиоэлектронных систем.
Традиционно в быстродействующих импульсных схемах и в схемах генерации гармоник четных порядков используются быстровосстанавливающиеся диоды (SRD). Так, например, рассмотрим схему гетеродина, построенного по принципу радиоимпульсного умножителя частоты (рис. 1), использующего в качестве нелинейного элемента диод SRD (Step Recovery Diode).
Колебания от кварцевого генератора (КГ) поступают на нелинейный элемент (НЭ). Сформированные после нелинейного элемента видеоимпульсы подаются на управляющий элемент (УЭ), который создает условия возникновения или срыва колебаний автогенератора (Г). Стабильность его частоты не имеет существенного значения, т. к. от нее зависит только изменение амплитуды рабочей гармоники, стабильность же частоты гармоник определяется стабильностью кварцевого генератора. Необходимо, чтобы процесс возникновения колебаний высокочастотного заполнения происходил одинаково для каждого импульса. Подобный процесс можно осуществить только в автогенераторах. Практические схемы могут быть построены по-разному, в зависимости от того, какой из параметров используется для срыва автоколебаний.
В маломощных генераторах коротковолнового диапазона целесообразно использовать схему с изменением эквивалентного сопротивления контура. Принцип работы такой схемы может быть пояснен с помощью рисунка 2.
Контур LC является колебательной системой автогенератора Г. Параллельно колебательному контуру через разделительный конденсатор Сб подключен SRD-диод (Д). На SRD-диод через резистор R подаются двухполярные видеоимпульсы с генератора ГИ. В моменты времени, когда на диод поступают положительные импульсы, SRD-диод заперт, и в генераторе возникают автоколебания. Во время отрицательных импульсов SRD диод открывается и шунтирует контур. Колебания генератора срываются.
Недостатками такого схемотехнического решения задачи переноса частоты можно назвать следующие:
- высокие фазовые и амплитудные шумы (Рис. 3);
- необходимость питания;
- ограничение по выходному частотному диапазону;
- сложность схемы и габариты.
Компания Aeroflex Metelics разработала новый продукт с ультранизкими шумами — GaAs-генератор высших гармоник. MLPNC серий 7102, 7103 — лучшее на сегоднярешение в классе нелинейных линий передач NLTL с уровнем шумов — 135 дБц/Гц. Данное решение позволяет уменьшить размер системы, поскольку из схемы устройства умножения частоты исключаются блоки УЭ, Г.
Другие достоинства новинки от Aeroflex Metelics представлены ниже:
- диапазон генерации частот до 50 ГГц;
- диапазон входных частот от 400 МГц до 1300 МГц;
- уровень фазовых шумов –135 дБц/Гц при отстройке 100 Гц от второй гармоники 12 ГГц;
- значение входной непрерывной мощности не более 23 дБм;
- непрерывный и импульсный режимы работы;
- Уровень выходной гармоники: не менее –8 дБм в точке 4 ГГц; не менее –16 дБм в точке 12 ГГц; Не менее –20 дБм в точке 30 ГГц
- рабочий температурный диапазон –55… + 125 °С;
- конструктивное исполнение:
- для поверхностного монтажа, модель SMT680,
- модульное исполнение, интерфейс SMA, модель SMA800
- справочные габариты Д*Ш*В:
- SMT680 17,3х9,4хц3,4 мм,
- SMA800 (c учетом коннекторов) 42,5х9,4х3,4 мм.
Преимущества MLPNC серий 7102, 7103:
|
Данная продукция перспективна в использовании в таких системах, как:
- РЛС дальнего обнаружения;
- чувствительные системы прослушивания;
- корреляторы;
- контрольно-измерительное оборудование;
- импульсные генераторы для Ku, Ka частотных диапазонов;
- автомобильные радары;
- системы переноса частоты (up-convertor).
Инновационное устройство от Aeroflex Metelics обеспечивает уровень фазовых шумов на 10–18 дБ меньше по сравнению с быстровосстанавливающимся диодом (SRD), что значительно повышает избирательность корреляторов и приемников.
Сравнение результатов компьютерного расчета частотных шумов ОЭГ по предложенной объектно-ориентированной модели позволяет уточнить результаты, полученные с помощью широко известной формулы Лисона, при отстройках от несущей более 10 кГц.