CC BY
37
Інформація про закінчені розробки
ІНФОРМАЦІЯ ПРО ЗАКІНЧЕНІ РОЗРОБКИ
УДК 621.317.7.023
ШЕСТИКАНАЛЬНИЙ РАДІОМЕТР ММ-ДІАПАЗОНУ
Воропаєв П.В., Митрофанов А.Б., Біденко В.А.,
Березюк Ф.Б., Маруненко Ю.В., Зоренко О.В.
В ДП НДІ «Оріон» було розроблено шестиканальний приймач, призначений для вимірювання випромінювання плазми методом циклотронної НВЧ-діагностики [1]. Цей приймач дозволяє вимірювати потужність шуму плазми в діапазоні частот 54 - 74 ГГц.
З метою досягнення високої чутливості було вибрано компенсаційний тип приймача, що побудований за супергетеродинною схемою з подвійним перетворенням частоти [2, 3]. Така побудова приймача дозволяє досягти високої ідентичності смуги пропускання та коефіцієнта шуму в кожному з каналів. Разом з тим забезпечується значна розв'язка між каналами, що дає змогу збільшувати їх кількість.
Конструктивно радіометр складається з трьох блоків: конвертера, блока проміжної частоти (блок ПЧ) і блока живлення (БП), з'єднаних між собою сигнальними кабелями та кабелями живлення. Для перевірки та настройки радіометра передбачено генератор шуму.
Опис конвертерного блоку
Конвертер призначений для супергетеродинного переносу спектра сигналу (шуму) з НВЧ діапазону (54 - 74 ГГц) на проміжну частоту 0 - 20 ГГц та його масштабування по НВЧ за допомогою pin-атенюатора.
Блок-схему конвертера наведено на рис.1. Він складається з: фільтра верхніх частот (ФВЧ), зібраного на замежовому хвилеводі, електрично керованого pin-атенюатора, широкосмугового змішувача та гетеродина на
ЛПД, який підключено через смуговий фільтр. Pin-атенюатори та гетеродин мають відповідно плату управління та плату живлення ЛПД, які зібрані в окремих корпусах. Управління pin-атенюатором виведено на задню панель конвертера (роз'єм BNC). Напруга керування знаходиться в межах 0 - 5 В. Вхідний опір не менше 1 кОм. на вході керування, загасання pin-аттенюатора рівне мінімальному. Живлення конвертера здійснюється від блоку ПЧ за допомогою кабелю живлення (8 контактів). Сигнал ПЧ зніма-
Н
ос
Att
—> SMA
BNC >-
Sub
Mod
об
no
Cur
Sour
Osc
Рис. 1. Функціональна схема конвертера
За відсутності зовнішньої напруги
Вісник Національного технічного університету України "КПІ" 205 Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування.-2010.-№41
Інформація про закінчені розробки
ється з роз'єму SMA.
Було проведено вимірювання характеристики pin-атенюатора і частотної залежності коефіцієнта перетворення конвертера (рис.2, рис.3 відповідно).
U,B
0
-2
-4
CD и
*-6 -8 -10
54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74
-®-1 -»-2 -*-3
4 - — 5 6
Л
у ЛІ ) 1
W
F,GHz
Рис. 2. Характеристика pin-атенюатора Рис. 3. Частотна залежність коефіцієнта
перетворення конвертера
Опис блоку ПЧ
Блок ПЧ призначений для підсилення ПЧ сигналу, що надходить від конвертера, частотної селекції, масштабування та амплітудного детектування потужності.
Структурна схема блоку ПЧ зображена на рис.4.
LPF 400MHz
Рис. 4. Структурна схема блоку ПЧ
Згідно зі схемою на вході блоку ПЧ стоїть широкосмуговий підсилювач 1, з виходу якого сигнал подається на відгалужувач 2, де здійснюється частотна селекція потужності на шість каналів. Відгалужена потужність надходить на смуговий фільтр 3 і ВЧ підсилювач 4. Зі змішувача 5 сигнал подається на підсилювач 7 зі змінним коефіцієнтом підсилення, що змінюється дискретно за допомогою перемикача на передній панелі і плавно за допомогою потенціометра.
Далі сигнал проходить через електрично керований ФНЧ 8, який складається з двох електронних перемикачів (вхідний і вихідний) та двох ФНЧ з частотами зрізу 10 МГц і 400 МГц. Переключення фільтрів проводиться
206
Вісник Національного технічного університету України "КПІ" Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування.-2010.-№41
Інформація про закінчені розробки
за допомогою перемикача на передній панелі блоку ПЧ. Далі сигнал подається через ФВЧ 1 МГц на амплітудний детектор 10. Огинаюча сигналу через RC-фільтр проходить на підсилювач 11.
Результати вимірювання параметрів радіометра Отримані характеристики шестиканального радіометра, що задовольняють вимогам ТЗ, наведено в табл.1 та табл.2.
Таблиця 1
Параметр Отриманий результат
Кількість каналів 6
57
60,6
Центральні частоти каналів, ГГ ц 64,2 67,8
71,4
75
Смуга пропускання ПЧ, МГ ц 800±40; 20±2
Смуга пропускання відеопідсилювача, кГц 100±10
Максимальна вихідна напруга відеопідсилювача, В 1±0,05
На рис.5 представлено зовнішній вигляд радіометра. До його складу входять (у порядку зменшення габаритного розміру): блок проміжної частоти, блок живлення, конвертер, генератор шуму.
Рис. 5. Зовнішній вигляд радіометра
Таблиця 2
№ канала Кш, дБ СЩПШ, Вт10-20/Гц
1 13,1 8,2
2 14 10
3 12,5 7,1
4 14,6 11,5
5 15,3 13,6
6 12,8 7,6
Висновки
Розроблено шестиканальний радіометр в діапазоні частот 54 - 74 ГГц. Власні шуми радіометра лежать в межах 12,5 - 15,5 дБ, а СЩПШ, при подачі якої на вхід приймача вихідна напруга збільшується в два рази - (0,7-1,4)х10-19, Вт/Гц. При конструюванні передбачено модульне виконання приймача, що дозволяє використовувати конвертери на різні діапазони частот для одного блоку ПЧ. За допомогою відносно потужного генератора шуму можна калібрувати не лише сам приймач, а й вимірювальний тракт в установках ТОКАМАК та Стеларатор.
Література
1. Кузнецов Э.И., Щеглов Д.А. Методы диагностики высокотемпературной плаз-
Вісник Національного технічного університету України "КПІ" Серія - Радіотехніка. Радіоапаратобудування.-2010.-№41
207
Інформація про закінчені розробки
мы, изд. 2-е, перераб и доп. — М.:Атомиздат. — 1980. — с. 200.
2. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н., Радиотелескопы и радиометры, — М. — 1973.
3. Джон Д. Краус. Радиоастрономия. — М.: Сов. радио. — 1973._______________
Воропаєв П.В., Митрофанов А.Б., Біденко В.А., Березюк Ф.Б., Маруненко Ю.В.,
Зоренко О.В. Шестиканальний радіометр мм-діапазону. Представлено результати проектування шестиканального радіометра та приведено його основні технічні характеристики.
Ключові слова: радіометр, генератор шуму, СЩПШ._______________________________
Воропаев П.В., Митрофанов А.Б., Биденко В.А., Березюк Ф.Б., Маруненко Ю.В., Зоренко А.В. Шестиканальный радиометр мм-диапазона. Представлены результаты проектирования шестиканального радиометра и приведены его основные технические характеристики.
Ключевые слова: радиометр, генератор шума, СПМШ.______________________________
Voropaiev P.V., Mytrofanov A.B., Bidenko V.A., Bereziuk F.B., Marunenko Y., Zorenko A.V. UHF six-channel radiometer. Reviewed the results of designing of six-channel radiometer and its main technical parameters.
Keywords: radiometer, noise generator, PSD.___________________________________
208
Вісник Національного технічного університету України "КПІ" Серія — Радіотехніка. Радіоапаратобудування.-2010.-№41
