Расчёт балансного смесителя.

В качестве смесителя используем двух диодный балансный смеситель (БС), наиболее подходящий для СВЧ приёмников. Ниже приведена эквивалентная и топологическая схемы рассчитанного двухшлейфного квадратного моста.

Исходные данные.

-   (f ₀ =0. 62 ГГц)

-   - относительная полоса рабочих частот.

-   N _БС ≤ 2 дБ (при коэффициенте шума УПЧ N _П = 2 дБ)

-   Подложка БС из поликора (ε = 9,     tgδ = 0.005 ) толщиной h = 0.5 мм

-   Волновое сопротивление проводящих линий W = 5О м.

-   Материал проводников – медь с удельной проводимостью σ = 4.1·10 ⁷ См/м  

Выберем смесительные диоды с барьером шотки типа АЛ112Б, для которых

-   Мощность гетеродина P _{Г опт} = 3 мВт

-   Потери преобразования α _ПР ≤ 6 дБ

-   Шумовое отношение η_Ш = 0.85

-   r _{ВЫХ сд} =   500 Ом

Расчёт.

1. Определяем волновое сопротивление основной линии

2. Для шлейфов . Находим ширину полоски основной линии и шлейфа:

3. Эквивалентную диэлектрическую проницаемость рассчитываем по формуле:

Для основной линии:    ε _ЭЛ = 7.13,

для шлейфов ε _ЭШ = 6.7.

4. Длину четвертьволнового отрезка основной линии и шлейфов найдем по формуле:

.

5. Рассчитываем потери в основной линии и шлейфах и шлейфах моста. Толщина скин-слоя в полосках:

6. Поверхностное сопротивление проводника:

7. Полные потери проводимости оцениваются по формуле:

Для основной линии и шлейфа имеем:

Потери проводимости отрезка основной линии и шлейфа соответственно равны:

             α _ПЛ = β _ПЛ · l _Л = 0.10 дБ;               α _ПШ = β _ПШ · l _Ш = 0.11 дБ

8. Погонные диэлектрические потери в подложке микрополосковой линии рассчитываются:

9. Диэлектрические потери в основной линии и шлейфа:

α _ДЛ = β _ДЛ · l _Л = 2.24 ·10 ^-6 дБ;                α _ДШ = β _ДШ · l _Ш = 2.4 ·10 ^-6 дБ

10. Полные потери основной линии и шлейфа и моста:

α ₁ = α _ПШ + α _ДШ = 0.11+0.158=0.268 дБ = 0.0268 неп;

α ₂ = α _ПЛ + α _ДЛ = 0.10+0. 044 = 0.0144 неп;

11. Коэффициент стоячей волны входных плеч моста равен:

       , дб

12. Развязка изолированного плеча (развязка между сигналом и гетеродином):

 ,   дб

Потери моста:           ,

На этом расчет квадратного моста закончено.

13. Находим необходимую мощность гетеродина на входе БС, полагая оптимальную мощность гетеродина, равной паспортной и пренебрегая потерями моста:

P _Г = 2 · α _М · P _{Г опт} = 0.222 мВт

Считаем, что смесительные диоды подобны в паре, тогда:

r _БС = 0.5 · r _{ВЫХ сд} = 250 Ом

α _БС = α _ПР = 6 дБ

η _БС = η _Ш = 0.85       

14. Определим шумовое отношение гетеродина по формуле :     η _Г  = η _{Г о} · P _Г

Величина η _{Г о} зависит от типа гетеродина, частоты гетеродина и величины промежуточной частоты, и лежит в пределах от единицы до нескольких десятков мВт. Полагаем η _{Г о} = 10 , тогда: η _Г  = 2.2 ·10 ^-3.

15. Общий коэффициент шума БС преобразователя частоты определяется по формуле:

Полагая, что коэффициент подавления шума гетеродина S _Ш = 20 дБ, находим:

.