Шульга В М, Мишенко В В. Мишенко А В Радіоастрономічний інститут Національної Академії наук України м Харків, МСП, вул Червонопрапорна 4, 61002, Україна тел: 8-057-7203563, e-mail: amyshen@riankharkovua

Анотація – Розроблено конструкцію широкосмугового волноводного діплексера для супергетеродинних приймачів мм діапазону довжин хвиль, що відрізняється малим рівнем втрат в сигнальному тракті і високим ступенем придушення шумів гетеродина Виготовлено декілька дослідних зразків, які працюють у діапазоні частот 85 .. 115 ГГц і досліджено їх характеристики Показано, що втрати в тракті сигналу не перевищують 015 дБ, а в тракті гетеродина можуть вибиратися в діапазоні 10 .. 20 дБ в залежності від необхідного ступеня придушення його шумів Діплексер використовувався в прийомній системі зі змішувачем на діод Шоттки для спостереження емісійних ліній малих газових складових в атмосфері Землі

I                                       Введення

У високочутливих супергетеродинних приймачах для обєднання прийнятого сигналу і сигналу гетеродина зазвичай використовуються діплексера виконують також функцію «чистки спектра» сигналу гетеродина Відомі конструкції діплексеров міліметрового діапазону при роботі в його короткохвильової частини або різко збільшують втрати в тракті сигналу [1], або конструктивно незручні [2] Крім ТОГО, ЦІ конструкції не дозволяють працювати з проміжними частотами вище 15ГГц Розроблена в РІ НАНУ конструкція волноводного діплексера вільна ВІД ЦИХ недоліків і була успішно використана в прийомній системі 3мм діапазону довжини хвиль СО змішувачем на діод Шоттки [3], призначеної ДЛЯ спостереження емісійних ліній малих газових складових в атмосфері Землі

II                              Основна частина

Конструкція ХВИЛЕВОДНИХ діплексера являє собою поєднання елементів хрестоподібного спрямованого відгалужувачі і подовжнього многомодового ХВИЛЕВОДНИХ резонатора (типу Hoin) · Схематично конструкція діплексера наведена на рис1, а його зовнішній ВИД ДЛЯ діапазону частот 85 .. 115 ГГц (хвилевід 24X12мм) – на рис2

Сигнальний тракт діплексера 1 являє собою відрізок хвилеводу, довжина якого може бути принципово скорочена до його поперечного розміру а (в реальної конструкції L = 5mm при а = 24мм) Потужність гетеродина подається до змішувача через прохідний резонатор, утворений діафрагмою 3, відрізком хвилеводу 2 з отворами звязку 5 і корот-козамикающім поршнем 4 Товщина стінки, що розділяє два хвилеводу состаляет 01мм Спектр резонансних частот поздовжнього прохідного резонатора визначається відстанню між діафрагмою 3 і поршнем 4 У реальному конструкції ця довжина була 12мм, при ЦЬОМУ резонансні частоти розташовувалися з інтервалом близько 8 ГГц, що дозволяє працювати з високими значеннями проміжних частот

Придушення шумів гетеродина на проміжній частоті визначається навантаженої добротністю прохідного резонатора Водночас необхідна величина придушення шумів гетеродина залежить від типу використовуваного генератора Так для ЛОВ необхідно придушення шумів в смузі прийому більше 30 дБ, а для генераторів на діодах Ганна достатньо 10 .. 15 дБ

Рис 1 Конструкція діплексера супергетеродинного приймача

Fig1 Diplexer design for the heterodyne receiver

Підбором величини і форми отвору звязку в діафрагму 3 забезпечувалася рівномірність загасання в діапазоні частот Отвори звязку 5 між хвилеводами впливають як на величину навантаженої добротності прохідного резонатора, так і на величину втрат в тракті сигналу Експериментальні дослідження показали, що отвори круглої форми забезпечують менші втрати в каналі сигналу, ніж отвори хрестоподібної форми

Рис 2 Зовнішній вигляд діплексера

Fig 2 General view ofthe diplexer

Параметри дослідного зразка волноводного діплексера вимірювалися на панорамному вимірнику затуханий РР2-01 І наведені на рісЗ і рис4 Видно, ЩО використовуючи діафрагми 3 з різними отворами ЗВЯЗКУ МОЖНА в ДОСИТЬ широких межах змінювати величину втрат в тракті гетеродина, залишаючи практично незмінними втрати по сигналу У досліджених зразках втрати по сигналу не перевищували

0 15 дБ при кімнатній температурі (охолодження знижує ці втрати)

Дослідний зразок такого діплексера був застосований в неохолоджуваному приймачі (шумова температура Т ° ^ ^ = 250 К при значеннях проміжних частот 1 .. 3 ГГц) СО змішувачем на діод Шоттки і гетеродином на діод Ганна з утроітеля частоти [3]

Рис 3 Частотна залежність коефіцієнта передачі тракту гетеродина при різних діаметрах отвору звязку в діафрагму

Fig 3 The power transfer function of the LO in dependence on frequency for three diameter values of the coupling orifice in the iris

Puc 4 Спектральна характеристика тракту гетеродина при різних діаметрах отвору звязку в діафрагму (налагодження фіксована)

Fig 4 Frequency responce of the LO for three diameter values of the coupling orifice (fixed adjustment of the diplexer)

III                                  Висновок

Запропонована конструкція волноводного дил-Лексера лозволяет лолучіть малі лотерей в тракті сигналу і хорошу фільтрацію шумів гетеродина Розроблений діллексер представляється досить універсальним і може бути використаний з гетеродинами різних типів

IV                           Список літератури

[1] J Е Devls «А Directional Filter for Local Ocsillator Injection in a Millimeter-Wave Mixer Radiometer», Electronic Division Internal Report, No177, Aug1977

[2]   L B Knyaz’kov, M A Kostromeyeva «Multimode Directional Filter for Millimeter Renge Receivers», MSMW2001 Symposium Proceedings Kharkov, Ukraine, June 4-9, 2001 p768

[3]   P M Forkman, V I PIddyachly, A M Korolev,

V V Mishenko, A V Mishenko and V M Shulga An ancooled very low noise Schottky diode receiver front-end for middle atmospheric ozone and carbon monoxide measurements Int J Infrared Millimeter Waves, in a press

LOW LOSSES WIDE BAND DIPLEXER FOR MM WAVE HETERODYNE RECEIVER

V M Shulga, V V Myshenko, A V Myshenko Institute of Radio Astronomy,

Ukrainian Academy of Sciences

4,         Chervonopraporna St, Kharkiv, 61002, Ukraine e-mail: amyshen@rian kharkov ua

Abstract – Broadband waveguide diplexer is suggested for mm wave heterodyne receiver Performance characteristics of some prototypes are explored over the 85.. 115 GHz band It is shown that RF losses are less than 015 dB and the power loss in the LO is about 10 to 20 dB The diplexer prototype is used in low noise Schottky diode receiver intended for observations of small gas components in the atmosphere

I                                         Introduction

In order to combine the RF and LO signal in the heterodyne receiver, diplexer units are generally used whose additional function is «cleaning» the LO spectrum However, the structures of traditional design [1,2] often face problems in the shorter-wave length part of mm-band They either are structurally awkward and hence poorly fit for the application, or sharply increase losses of the RF signal [1] Besides such structures cannot operate satisfactorily at IF>15GHz The diplexer that has been developed at IRA NASU is free of these limitations

II                                        Main Part

The diplexer is a combination of Beathe directional coupler and waveguide – based Hom resonant cavity The general view is presented in Fig2 RF circuit of the diplexer is a waveguide section whose length is comparable with its transverse size a (specifically, L=5mm and a=24mm in the prototype embodiment) The LO signal is filtered in the cavity formed by waveguide section 2 with orifices 5, iris 3 and plunger 4 The partition between the crossed waveguides is 01mm thick Resonant spectrum of filter cavity is conducted by separation between iris 3 and plunger 4 This length is about 12mm in the prototype structure, which allows operating at IF<8GHz

Performance characteristics of the diplexer were measured with PP2-01 network analyzer (see Fig3 and Fig4) RF losses never exceeded 015 dB at room temperature and can drop below that figure if the diplexer was cooled The prototype diplexer was used in the low noise uncooled Schottky diode receiver (RF=113GHz, IF=1 to 3GHz and noise temperature T°®®=250K) in order to observe atmospheric small gas component [3]

III                                       Conclusion

The measurement performed with the prototype diplexer has demonstrated that the unit can really provide for low level of RF losses and efficient suppression of LO noise Hence, it can be proposed as the universal structure suitable for LO’s of various kinds of design

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р