Комплект конструктора для прототипирования СВЧ-трактов предназначен для изучения и разработки систем связи. Он включает в себя несколько ключевых элементов, которые позволяют студентам и инженерам лучше понять, как работают СВЧ-системы.

1. Квадратурный модулятор MW-QM01-0713 и демодулятор MW-QD01-0713 : Квадратурные модуляторы и демодуляторы преобразуют сигналы для передачи и приема, разделяя их на ортогональные компоненты, что повышает эффективность и устойчивость связи в современных системах связи.
2. Цифровой регулируемый усилитель MW-PGA01-0605: Этот компонент увеличивает мощность слабого СВЧ-сигнала. Усилители играют важную роль в улучшении чувствительности и дальности действия систем связи.
3. Кварцевый генератор MW-CG01-0303: Кварцевый генератор обеспечивает стабильные и точные колебания для синхронизации и формирования частот в радиоэлектронике, коммуникациях и цифровых устройствах.
4. Синтезатор частот L-диапазона MW-SYNT01-0908: Синтезатор частот генерирует сигналы в L-диапазоне, которые используются в системах связи. Настройка синтезатора осуществляется за счет использования внешних блоков и позволяет выстраивать необходимую рабочую частоту.
5. Фильтр нижних частот MW-FLTR01-0303: Фильтр низких частот (ФНЧ) пропускает сигналы с низкими частотами, устраняя высокочастотные помехи, и используется для сглаживания, выделения полезного сигнала и подавления шумов.

С помощью этого конструктора можно создавать и тестировать прототипы СВЧ-трактов, изучать их характеристики и поведение, а также разрабатывать новые решения для систем связи. Это идеальный инструмент как для обучения, так и для исследовательских проектов в области радиоэлектроники и радиосвязи.

Сборка

Схема сборки блоков на верхней и нижней стороне основания

Проект схемы в исходном формате конструктора в файле Системы_Связи.json

Цепи питания

Схема подключения цепей питания с ожидаемыми значениями токов потребления приведена ниже. Надписи с подсвеченным текстом на платах питания и управления указывают напряжения питания СВЧ-блоков, которые формируются у них на выходе.  

Внутренняя сторона

Схема подключения цепей питания к внутренней стороне боковой платы приведена ниже. Цветными кругами обозначены точки подключения соответствующих типов кабелей. Условными обозначениями также обозначен типы соединений "вилка" или "розетка".

Внешняя сторона

На рисунке ниже приведена схема подключения цепей питания с внешней стороны боковой платы. Для удобства соедините контакты земли источников питания.

Цепи управления

Управление блоками цифровых усилителей и синтезатора частот осуществляется микроконтроллером на боковой плате DC-MCC01-16. Управление блоками цифровых усилителей также может осуществляться параллельным кодом с помощью механических переключателей, расположенных на боковой плате питания и управления DC-BC01-32. 

Схема подключения к внутренней стороне боковой платы приведена на рисунке ниже.

Работа с ПО

Настройка интерфейса

Запустите приложение СВЧ КИТ, после чего нажмите кнопку «Добавить».

Всего надо будет добавить 3 блока: 2 блока «Регулируемый усилитель К1324УП1У» и 1 блок «MW-SYNT01-0908». Выберите блок «Регулируемый усилитель К1324УП1У»

Выберите пины 0-5 (Обратите внимание: Порядок пинов, указанный в скобках, должен идти строго по возрастанию) и нажмите кнопку «Добавить».

Снова выберите блок «Регулируемый усилитель К1324УП1У». Выберите пины 6-11 (Обратите внимание: Выбранные ранее пины 0-5 теперь недоступны) и нажмите кнопку «Добавить».

Выберите блок «MW-SYNT01-0908».

Выберите SPI LE 0 и нажмите кнопку «Добавить».

Для удобства в работе и для того, чтобы отличать одинаковые блоки, вы можете присвоить блокам цвета. Для этого нажмите на значок с тремя точками справа от блока и выберите цвет.

После настройки цвета, нажмите кнопку «Закрыть». После того, как все блоки будут настроены, нажмите кнопку «Сохранить». При следующем открытии программы будет открыта данная конфигурация. Далее нажмите кнопку «Назад».

Управление блоками

После того, как вы завершили настройку приложения, откроется первый выбранный блок. В данном случае, это блок К1324УП1У в части приёмника. Значение «Ку» в верхней части интерфейса определяет текущий коэффициент усиления блока.

•Для того, чтобы выбрать блок, нажмите на его иконку в левом столбце.

•Для настройки параметра, выделите числовую строку и введите число.

•Для пользования ползунком в правом верхнем углу выделите числовую строку и двигайте ползунком

•Выберите MW-SYNT01-0908

•Установите частоту f_ОП равной 100 МГц

•Выберите требуемую частоту (для блока MW-SYNT01-0908 диапазон выходных частот равен 800÷1200 МГц)

•Остальные параметры можно оставить по умолчанию

Первый запуск

1.Подключите кабели SMA-SMP CT-RFCB1-500 штекерами SMP к схеме.

2.В зависимости от проводимого эксперимента, подключите входы SMA к соответствующим выходам 

Схема 1

Данная схема позволяет в отдельности проверить работу приемной и передающей части приемопередатчика.

Для примера использования данной схемы, проверим работу передающей части. Для этого установим на входах и выходах приёмной части заглушки на 50 Ом. 

Используемое оборудование:

IQ-генератор - ArbStudio 1104;

Анализатор спектра - Signal Hound SA44B.

Параметры входного сигнала: 

Частота входного сигнала f_ВХ = 1 МГц;

Мощность входного сигнала P_ВХ = -7 дБм;

Напряжение смещения IQ U_DC = 0,5 В;

Начальная фаза на входах IP, IN, QN, QP - 0°, 180°, 90°, 270° соответственно;

Частота синтезатора MW-SYNT01-0908 f_СИНТ = 1 ГГц.

Показания анализатора спектра:

Маркерами обозначены:

1) Уровень сигнала на частоте f_СИНТ + f_ВХ  — Центральная частота сигнала;

2) Уровень сигнала на частоте f_СИНТ  — Частота несущей сигнала;

3) Уровень сигнала на частоте f_СИНТ - f_ВХ — Частота боковой полосы;

4) Уровень паразитного сигнала на частотах ± 25 кГц относительно центральной частоты.

Частота синтезатора MW-SYNT01-0908 f_СИНТ = 1 ГГц:

Частота синтезатора MW-SYNT01-0908 f_СИНТ = 0,8 ГГц:

Частота синтезатора MW-SYNT01-0908 f_СИНТ = 1,1 ГГц:

Из полученных результатов видно, что при повышении усиления сигнала падают показатели подавления несущей и боковой полосы и возрастает уровень гармоник.

Схема 2

Данная схема позволяет проверить сквозную работу приемопередающего тракта при подаче ортогональных составляющих сигнала

Используемое оборудование:

IQ-генератор - ArbStudio 1104;

Осциллограф - DSOX3034A.

Параметры входного сигнала: 

Частота входного сигнала f_ВХ = 1 МГц;

Полная амплитуда входного сигнала A = 0,2 В;

Напряжение смещения IQ U_DC = 0,5 В;

Частота синтезатора MW-SYNT01-0908 f_СИНТ = 1 ГГц;

Начальная фаза на входах IP, IN, QN, QP - 0°, 180°, 90°, 270° соответственно;

 
Результаты, полученные на осциллографе:
Показания амплитуды и амплитудной ошибки:

Значения усиления RX и TX	Показания осциллографа	Значение амплитудной ошибки, дБ	Ток потребления для питания при 12 В, мА
0 дБ		-29,4	304
4+4 дБ		-38,6	307
8+8 дБ		-40,2	316

  Показания фазы и фазовой ошибки:

Значения усиления RX и TX	Показания осциллографа	Значение фазовой ошибки, град	Ток потребления для питания при 12 В, мА
0 дБ		1,519	304
4+4 дБ		0,7712	307
8+8 дБ		1,284	316

Как видно из графиков, полученных при нулевом усилении, сигнал заметно искажается и повышаются фазовая и амплитудная ошибки. Это связано с тем, что при такой низкой мощности сигнала конденсаторы, используемые в ФНЧ, не успевают полностью зарядиться и на выходе выдают искаженный сигнал.

Схема 3

Данная схема позволит оценить работу приемопередатчика при приеме радиочастотного сигнала и его генерации в части передатчика.