4. Расчет цепи настройки варикапов.

Для перестройки по заданному диапазону суммарная емкость контура должна изменяться в следующих пределах:

.

То есть емкость каждого варикапа в матрице должна изменяться на . При этом управляющее напряжение не должно быть больше . Таким условиям отвечают варикапы BB164. Характеристики одного варикапа представлены в табл. 2 и на рис. 8.

Табл. 2. Характеристики варикапа BB164.

Символ	Параметр	Мин.	Макс.	Размерность
VR	постоянное обратное напряжение	-	30	В
IF	постоянный прямой ток	-	20	мА
Tj	рабочая температура	-55	+150	C
IR	обратный ток, VR=30(В)	-	10	нА
Rs	сопротивление диода, f = 100 МГц; Cd = 30 пФ	-	1.4	Ом

Рис. 8. Емкость диода как функция обратного напряжения

На рис. 8 видно, что емкость варикапа изменяется с 69 до 30 пФ при изменении напряжения от 1 до 5 В соответственно. В этом случае емкость варикапной матрицы будет меняться в пределах от 34.5 до 15 пФ, что удовлетворяет поставленной задаче.

Чтобы схема настройки не потребляла много тока, ограничимся . Тогда имеем следующее:

Сопротивления R6, R7, R8, R9 должны быть достаточно большими, чтобы не снижать добротность контуров. Выбираем их равными по 510 кОм:

.

Постоянные времени цепей R8C11 и R9C12 должны быть достаточно большими по сравнению с периодом колебаний, поэтому:

Емкости С9, С10 должны быть достаточно большими, чтобы не влиять на емкость контура. Следовательно получаем:

5. Расчет смесителя.

Перед расчетом смесителя необходимо выбрать ФСС, отвечающий заданным требованиям. Таким фильтром является SFELA10M7ПA00-B0. Это керамический фильтр, обладающий следующими характеристиками:

1. центральная частота – 10.7 МГц ± 30 кГц;

2. неравномерность - не более 6 дБ;

3. входное/выходное сопротивление – 330 Ом;

4. полоса пропускания на уровне 3 дБ – 230 кГц;

5. полоса пропускания на уровне 60 дБ – 600 кГц;

6. вносимые затухания - не более 6 дБ;

Для уменьшения коэффициента шума смесителя, его необходимо проектировать на диодах с барьером Шоттки. Например, можно использовать две диодные сборки BAS40-04. Каждая сборка содержит два соединенных последовательно диода с выводом между ними. Каждый диод обладает следующими характеристиками: табл. 3.

Схема смесителя представлена на рис. 9. Пускай преобразование частоты происходит на первой гармонике гетеродина. Для расчета смесителя на максимальный коэффициент передачи по напряжению необходимо знать проводимость диода по постоянному току и преобразующую проводимость . При помощи пакета схемотехнического моделирования OrCad 9.2 были получены проводимость диода по постоянному току и на частоте первой гармоники гетеродина. Меодель предствалена на рис. 10, результат моделирования – на рис. 11. Для ограничения тока диодов необходимо использовать дополнительные сопротивления номиналом 51 Ом.

Табл. 3. Характеристики диода с барьером Шоттки BAS40.

Символ	Параметр	Условия	Мин.	Макс.	Размерность
VR	постоянное прямое напряжение		-	40	В
IF continuous forward current - 120	постоянный прямой ток		-	120	мА
VF	прямое напряжение	IF = 1 мА IF = 10 мА IF = 40 мA	-	380 500 1	мВ мВ мВ
IR	обратный ток	VR = 30 В	-	1	мА
Cd	емкость диода	f = 1 МГц VR = 0	-	5	пФ
Tstg storage temperature -65 +150	Температура хранения		-65	+150	°C

Рис. 9. Смеситель.

Рис. 10. Определение проводимости: модель.

Рис. 11. Определение проводимости: гармоники тока.

Таким образом при напряжении гетеродина и частоте , получаем:

Если обозначить коэффициенты трансформации как (рис. 3), то оптимальные коэффициенты трансформации m₁ и m₂ можно определить по следующим формулам:

,

где - собственная проводимость контура УСЧ;

- проводимость ФСС.

Чтобы диоды управлялись напряжением гетеродина m₃ выберем равным единице:

При этом гетеродин должен иметь выходную мощность на первой гармонике

Входное сопротивление смесителя будет равно

Если трансформаторы наматывать на тороидальные сердечники, то можно получить коэффициент связи . Тогда

Для того, чтобы трансформатор L6L7 можно было считать идеальным, сопротивление первичной обмотки на рабочей частоте должно хотя бы на порядок превышать сопротивление, вносимое из вторичной обмотки, поэтому:

Индуктивность L5 зависит от колебательного контура гетеродина. Пускай L5=L1=L2, тогда

Кольцевой смеситель, рассчитанный на оптимальные коэффициенты усиления имеет коэффициент передачи по напряжению , что подтверждается моделированием. Модель представлена на рис. 12. Результат моделирования – на рис. 13.

При , , т.е.

Так как смеситель спроектирован на диодах с барьером Шоттки, то его коэффициент шума будет равным

Рис. 12. Модель смесителя.

Рис. 13. Выходного сигнала после удаления ВЧ компонент.