Расчет СВЧ трактов приемопередающего модуля
При работе с СВЧ сигналами крайне важным является вопрос согласования передающих и приемных микрополосковых трактов модулей, выполненных на печатных платах. В особенности это касается сверхкороткоимпульсных сигналов длительностью в доли наносекунд, когда необходимо максимально сохранить форму генерируемого импульса при распространении в тракте неискаженной.
На базе экспертно-аналитической системы ЭАС "МСР-Импульс" были проведены работы по улучшению согласования приемо-передающих трактов импульсных сверхширокополосных модулей серии "Пикор". В частности, была создана математическая модель всего изделия в целом в САПР электродинамического моделирования с целью выявления негативных влияний элементов и расчета цепи согласования трактов радиолокационного модуля. Создание математической модели требует достоверных измерений матрицы S-параметров для учета импеданса цепей генератора и приемника, что в свою очередь требует измерения параметров цепи в непосредственной близости от выводов данных компонентов.
Исследования характеристик приемного тракта. Для получения полной картины характеристик согласования тракта необходимо провести измерения с включенным питанием каскадов приемника и с выключенным питанием. При этом основным информационным параметром при оценке качества согласования цепи является значение коэффициента стоячей волны (КСВ) в тракте либо значение коэффициента отражения.
Для измерения КСВ модуль 1 был подключен к векторному анализатору цепей, который был предварительно откалиброван. На рисунке показан график КСВ в зависимости от частоты для приемного тракта модуля 1. Зеленым цветом показан график КСВ для модуля с выключенным питанием, красным цветом показан график КСВ для модуля с включенным питанием.
Как видно из рисунка, значения КСВ при включенном и выключенном питании имеют различия. Входной тракт выполнен в виде микрополосковой линии определенной ширины на четырехслойном материале FR4. Значение КСВ равное 2,0 график пересекает лишь на частоте 3,65 ГГц, что соответствует потере большей части принимаемой энергии на переотражение в приемном тракте.
Для улучшения характеристик согласования в САПР был произведен перерасчет тракта с изменением формы и размеров полосковой линии. На рисунке показан график КСВ в зависимости от частоты для приемного тракта модуля 2. Голубым цветом показан график КСВ для модуля с выключенным питанием, красным цветом показан график КСВ для модуля с включенным питанием.
При снижении активной части импеданса микрополосковой линии удалось уменьшить значение КСВ в области частот от 1 до 2 ГГц до значений 3,0. Однако, в области частот выше 3,0 ГГц график КСВ принципиально не изменился. Также стоит отметить незначительную разницу между графиками КСВ при включенном и выключенном питании приемника.