Малошумящий усилитель для приема сигналов спутника Galileo
Конструкция малошумящего усилителя для приема сигналов навигационного спутника системы Galileo. Расчет и оптимизация характеристик усилителя с помощью Microwave Office. Использование усилителя в пассивном радиолокаторе для обзора земной поверхности.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.04.2024 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Московский институт электронной техники
Технический университет
Лабораторная работа
Тема:
Малошумящий усилитель для приема сигналов спутника Galileo
В.И. Сизов
Рассмотрена схемотехника и конструкция малошумящего усилителя (МШУ) для приема сигналов европейского навигационного спутника системы Galileo [1].
Усилитель имеет следующие характеристики:
- полоса рабочих частот 1192±25 МГц;
- усиление более 40 дБ;
- КСВН по входу и выходу в рабочей полосе не более 1,7;
- перегрузочная способность (точка компрессии усиления - P1dB) 12 дБм;
- коэффициент шума (расчетное значение) не более 1,5 дБ;
- напряжение питания +5 В, ток потребления не более 60 мА.
Усилитель построен по двухкаскадной схеме (рис. 1) с полосовым фильтром между каскадами.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 1. Структурная схема усилителя
В первом каскаде использована микросхема AM50-0002 фирмы MA/COM [2], во втором - ERA-2+ фирмы Mini-Circuits [3]. Полосовой керамический фильтр [4] фирмы Filtronetics имеет 4-х резонаторную конструкцию. Напряжение питания подается на усилитель через выходной разъем (по коаксиальному кабелю) и через цепь питания транслируется к первому каскаду.
Расчет и оптимизация характеристик усилителя произведены с использованием пакета Microwave Office (v.7.51) фирмы Applied Wave Research [5].
На рис.2 приведена принципиальная схема первого каскада, использованная для расчета его характеристик. Усилитель реализован по микрополосковой (печатной) технологии на подложке из стеклотекстолита FR-4.
В модели использованы S-параметры реально установленных элементов, приводимые производителями компонентов.
Для уменьшения потерь во входной цепи и соответственно, уменьшения коэффициента шума, входная согласующая цепь выбрана простейшей Г-образной структуры, и в ней использованы индуктивности высокого качества (с большой собственной добротностью Q) фирмы Coilcraft. Поскольку индуктивности выпускаются в дискретном ряду значений, используя которые не удается точно согласовать микросхему по входу, для более точной подстройки введена дополнительно емкостная линия (TL2 на схеме), изменение длины которой позволяет в некоторых пределах перестраивать положение минимума КСВН по частоте.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 2. Модель первого каскада МШУ
Длины и волновое сопротивление (ширина) входных и выходных микрополосковых линий определяются из соображений удобства монтажа микросхемы, а также дополнительного согласования по входу и выходу. Оптимизация всех размеров линий проведена с помощью инструмента Tune Tool из пакета Microwave Office с целью получить приемлемое значение коэффициента шума (NF<1,5) при достаточно хорошем согласовании (КСВН по входу и выходу не более 1,5) в полосе рабочих частот.
Расчетные характеристики первого каскада приведены на рис. 3 и удовлетворяют заданным требованиям. Расчетное усиление первого каскада составляет около 23 дБ при значении коэффициента шума не более 1,3.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 3. Расчетные характеристики первого каскада
малошумящий усилитель сигнал навигационный спутник galileo
Принципиальная схема (модель) второго каскада представлена на рис. 4. Особенностью данной модели является учет индуктивностей заземляющих отверстий (Via1-Via4 на схеме), которые являются достаточно существенными для образования последовательной обратной связи в усилителе средней мощности, каким является микросхема ERA2+. Входные и выходные микрополосковые линии несколько отличаются по волновому сопротивлению от 50 Ом и их размеры подстроены для улучшения согласования по ходу и выходу. Напряжение питания подается на усилитель через выходной разъем, и по цепи R1, L1 проходит на первый каскад МШУ (рис. 2). Возникновение положительной обратной связи с выхода на вход усилителя предотвращается блокирующими конденсаторамию
Расчетные характеристики второго каскада приведены на рис. 5. Расчетное усиление составляет около 15 дБ при значении коэффициента шума не более 3,5 дБ (паспортные данные изготовителя микросхемы) и при хорошем широкополосном согласовании по входу и выходу (КСВН<1,3).
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 4. Модель второго каскада МШУ
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 5. Расчетные характеристики второго каскада
Конструктивное исполнение МШУ приведено на рис. 6.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Рис. 6. Конструкция усилителя
Усилитель выполнен на дешевой печатной плате из стеклотекстолита FR-4 и помещен в корпус из алюминиевого сплава (рис.6). Входной и выходной разъемы - типа SMA; их ориентация определяется требованиями размещения МШУ в конкретной аппаратуре. Изготовлены несколько экземпляров МШУ с различной структурой (первый каскад без фильтра - I, первый каскад с фильтром - IF, два каскада с фильтром - IFII). Характеристики всех образцов МШУ на центральной частоте 1192 МГц приведены в таблице:
|
Номер образца МШУ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Структура МШУ |
I |
IF |
IF |
IFII |
IFII |
IFII |
|
|
Усиление, S21, дБ |
23,5 |
22,2 |
22,4 |
34,9 |
34,4 |
34,6 |
|
|
Коэффициент отражения, S11, дБ |
-26,8 |
-19,7 |
-20,6 |
-27 |
-24 |
-21,7 |
|
|
Коэффициент отражения, S22, дБ |
-15,2 |
-20,9 |
-20,2 |
-17,7 |
-20,9 |
-22,1 |
|
|
P1dB |
- |
- |
- |
11,8 |
12,4 |
12,0 |
Из представленных данных видно хорошее совпадение расчетных характеристик с результатами измерений на образцах и хорошая повторяемость характеристик усилителей.
Частотные зависимости S-параметров одного из двухкаскадных МШУ (структуры IFII, №5 из таблицы) представлены на рис. 7.
Частотные зависимости характеристик всех 3 образцов двухкаскадной структуры практически одинаковы и соответствуют приведенным на рис. 7.
а) Коэффициент отражения по входу, S11, дБ
б) Коэффициент отражения по выходу, S22, дБ
в) Усиление, S21, дБ
Рис. 7. Измеренные значения S-параметров МШУ
Амплитудная характеристика образца №5 приведена на рис. 8.
Рис. 8. Амплитудная характеристика и усиление МШУ
Из графика видно, что падение усиления на 1 дБ относительно малосигнального значения происходит при выходной мощности около 12 дБм, что определяет перегрузочную способность усилителя P1dB. У всех образцов двухкаскадной структуры точка компрессии практически одинакова (см. табл.).
Применение интегральных микросхем позволило упростить и удешевить конструкцию и, вместе с тем, получить достаточно хорошие параметры усилителя. Относительно высокое усиление устройства получено при сохранении абсолютной стабильности (K>1) во всем диапазоне частот анализа (100-4000 МГц).
Усилитель использован в экспериментальном пассивном радиолокаторе с синтезированной апертурой для обзора земной поверхности, в котором передатчиком является навигационный спутник Galileo.
Размещено на Allbest.Ru
...Подобные документы
Разработка усилителя электрических сигналов, состоящего из каскадов предварительного усилителя. Расчет двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности. Определение каскада с ОЭ графоаналитическим методом. Балансные (дифференциальные) усилители.
курсовая работа [672,4 K], добавлен 09.03.2013Работа радиолокационных станций в условиях помех и действия малоразмерных целей. Расчет параметров входного устройства транзисторного усилителя. Расчет функции передачи и элементов согласующей цепи. Синтез схемы входного устройств малошумящего усилителя.
дипломная работа [8,6 M], добавлен 04.12.2013Принцип работы усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и назначение всех элементов принципиальной схемы. Расчет усилителя промежуточной частоты с фильтром сосредоточенной селекции. Транзисторный детектор для приема амплитудно-модулированных сигналов.
контрольная работа [293,7 K], добавлен 15.11.2011Разработка и расчет оконечного каскада усилителя мощности. Выбор типа транзистора. Расчет масштабирующего усилителя с инвертированием сигнала. Разработка блока питания. Расчет предоконечного и промежуточного каскадов. Выбор операционного усилителя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.10.2009Разработка усилителя низкочастотного сигнала с заданным коэффициентом усиления. Расчеты для каскада с общим коллектором. Амплитуда высших гармоник. Мощность выходного сигнала. Синтез преобразователя аналоговых сигналов на базе операционного усилителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 21.02.2016Шумовые характеристики СВЧ-устройств. Малошумящий усилитель, применяемый для уменьшения шума и повышения чувствительности конвертора. Основные требования к малошумящему усилителю. Работа усилителей, собранных на арсенид-галиевых полевых транзисторах.
реферат [25,0 K], добавлен 01.04.2011Выбор операционного усилителя, расчет его основных параметров для входного и выходного каскада. Вычисление каскадов усилителя, смещения нуля, коэффициента гармоник и частотных искажений. Моделирование усилителя с помощью Electronics Workbench 5.12.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.10.2014Генераторы специальных сигналов. Расчет инвертора, инвертирующего усилителя, мультивибратора, дифференциального усилителя, интегратора и сумматора. Генератор синусоидального сигнала. Разработка логического блока, усилителя мощности и блока питания.
курсовая работа [560,3 K], добавлен 22.12.2012Проектирование многокаскадного усилителя. Выбор режима работы выходного каскада по постоянному и переменному току. Разработка и расчет электрической схемы усилителя импульсных сигналов. Расчёт входного сопротивления и входной ёмкости входного каскада.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 25.03.2012Электрическое преобразование сигналов. Регулирование коэффициента усиления. Импульсы напряжения с выходов предварительного усилителя. Сумматоры сигналов, оптимизация сопротивлений резисторной матрицы. Интегратор координатных и энергетических сигналов.
реферат [851,4 K], добавлен 11.01.2011Разработка усилителя слабых сигналов в виде интегральной микросхемы (ИМС) в корпусе. Выбор технологии изготовления. Расчет геометрических размеров и топологии элементов интегральной микросхемы. Выбор навесных компонентов, типоразмера платы и корпуса.
курсовая работа [381,0 K], добавлен 29.10.2013Определение назначения, анализ технических характеристик и описание принципиальной схемы усилителя мощности звуковой частоты. Выбор контрольных точек усилителя, расчет трансформатора и стабилизатора напряжения прибора. Алгоритм диагностики усилителя.
курсовая работа [127,5 K], добавлен 26.01.2014Характеристика усилителя как основного узла в устройствах автоматики, телемеханики, вычислительной и информационно-измерительной техники. Принцип работы многокаскадного усилителя с расчетом каждого каскада и построением выходных и входных характеристик.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 16.06.2009Использование для усиления узкополосных сигналов так называемых резонансных усилителей (ламповых и транзисторных). Разработка принципиальной электрической схемы усилителя сигнала с амплитудной модуляцией. Расчет характеристики, графика выходного сигнала.
курсовая работа [168,9 K], добавлен 17.12.2009Составление и расчет электрической схемы, выбор радиодеталей и составление перечня их. Выбор и обоснование структурной схемы усилителя. Расчет оконечного каскада усилителя. Построение результирующей амплитудной и фазовой характеристик усилителя.
курсовая работа [467,3 K], добавлен 11.07.2012Разработка усилителя тока с помощью средств систем автоматизированного проектирования. Моделирование усилителя тока в Multisim. Расчет размеров, размещение радиоэлектронных компонентов на печатной плате, ее трассировка с помощью волнового алгоритма.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.10.2015Общая характеристика RC-усилителя, его назначение и свойства. Изучение взаимосвязи между каскадами RC-усилителя, его амплитудных и частотных характеристик. Построение эквивалентной схемы по электрической принципиальной и расчет ее основных элементов.
лабораторная работа [186,5 K], добавлен 09.06.2013Отклик на выходе резонансного усилителя и детектора радиотехнического звена при воздействии радиоимпульса. Спектральная плотность радиоимпульса на входе и выходе резонансного усилителя. Плотность мощности и корреляционная функция шума усилителя.
курсовая работа [363,1 K], добавлен 09.05.2011Схемотехнические принципы проектирования усилителя электрических сигналов. Обоснование его структурной схемы. Выбор типов и номиналов элементов устройства. Обоснование схемы инверсного и реостатного каскадов. Проверка расчётов по коэффициенту усиления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 07.01.2015Осуществление корреляции - метода приема сигналов с распределенным спектром. Характеристика шумоподобных сигналов. Выбор усилителя радиочастоты, смесителя, гетеродина, фазового детектора, коррелятора, системы синхронизации и обнаружения, компаратора.
курсовая работа [960,3 K], добавлен 00.00.0000
