![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Радиоприем на сверхвысоких частотах
- •Приведём
- •Подставив (1) – (3) в (4), получим следующие выражения для эффективной шумовой температуры
- •Выбор количества преобразований
- •Малошумящий усилитель
- •3) Коэффициент усиления МШУ максимален при полном согласовании его входа с трактом, а
- •Волновод круглого сечения в большей степени удовлетворяет требованиям, предъявляемым к облучателям антенных систем
- •Рис.6. Функциональная схема приёмного СВЧ тракта
- •В основу расчёта и анализа транзисторного МШУ СВЧ должна быть положена
- •Для определённости примем
- •Комплексные величины ai и bi принято называть волнами мощности,
- •Многоканальный СВЧ приемник с двойным преобразованием частоты
- •Структурная схема современного микроволнового
- •Радиочастотные сигналы в направлениях приема и передачи подаются при помощи волноводных фидерных линий.
- •Оборудование микроволновой связи третьего поколения, которое характеризуется переходом к передаче цифровых сигналов и
- •Аппаратура пятого поколения
- •Обобщенная структурная схема возможного варианта построения современной аппаратуры микроволновой связи приведена на рис.
- •Более подробная структура
- •В передающей части внутреннего модуля цифровой процессор выполняет следующие операции:
- •На вход приемной части внутреннего модуля поступает сигнал промежуточной частоты от внешнего блока
- •Сигнал с выхода передатчика проходит к
- •В цифровом процессоре (ЦП) приемной части внутреннего модуля проводятся операции, обратные аналогичным действиям
- •Блок приемопередатчика
- •ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦРРЛ И ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОЙ АППАРАТУРЫ
- •Промежуток между оконечной станцией и ближайшей узловой или между
- •Здесь показаны различные типы станций РРЛ, работающих с разными
- •РАСЧЕТ УРОВНЕЙ СИГНАЛОВ НА ИНТЕРВАЛЕ РРЛ
- •Аппаратура, работающая в диапазоне выше 10 ГГц, имеет небольшие габариты и располагается на
- •ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЦИФРОВОГО СПУТНИКОВОГО МУЛЬТИМЕДИЙНОГО ВЕЩАНИЯ
- •Приемные установки (ПУ) можно разделить на две группы:
- •Рис. 23. Структурная схема полнодиапазонного
- •МШУ1 и МШУ2 обеспечивают усиление 13...15 дБ и низкий коэффициент шума. Усилитель МШУ3
- •Современное поколение ЦПСВ строится на сверхбольших интегральных микросхемах и располагает большим объемом оперативной
- •Рис . 25. Блок настройки с демодулятором и декодером Витерби
- •коэффициент перестройки
- •Для цифровых методов модуляции (АМ, ЧМ, ФМ, ДФМ, 8ФМ, 16ФМ и т.д.) выполняется
- •Необходимая мощность сигнала на входе бортового приемника в виду отсутствия демодуляции сигнала на
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb11x1.jpg)
Рис.6. Функциональная схема приёмного СВЧ тракта
Расчёт МШУ СВЧ принято проводить с использованием бесструктурной модели транзистора в S-параметрах. При необходимости бесструктурная модель может быть дополнена структурной моделью. Обе модели взаимосвязаны: по S-параметрам транзистора, измеренным на нескольких частотах, можно определить (или уточнить) элементы его эквивалентной схемы и наоборот, известная эквивалентная схема позволяет рассчитать S- параметры на любой частоте диапазона, в котором эта схема корректна.
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb12x1.jpg)
В основу расчёта и анализа транзисторного МШУ СВЧ должна быть положена
модель транзистора. Это может быть структурная (физическая) модель, т. е. эквивалентная схема транзистора, либо бесструктурная модель, представляющая транзистор в виде эквивалентного четырёхполюсника.
Транзистор СВЧ как эквивалентный четырёхполюсник может быть описан, например, Y- или H-параметрами, которые обычно используются на более низких частотах. Но для измерения этих параметров необходимо обеспечить режимы холостого хода и короткого замыкания, трудно осуществимые на СВЧ из-за влияния паразитных элементов схемы. Более подходят для его описания
параметры матрицы рассеяния или S-параметры, поскольку они измеряются в линиях с согласованными нагрузками, что на СВЧ наиболее просто.
Системы S- и S'- параметров
транзистора
В системе S-параметров транзистор представляется в виде четырёхпо люсника, включенного в линию передачи с волновым сопротивлением Z0.
Линия согласована с генератором (источником сигнала) и нагрузкой, т. е. со
Рис. 7.
Для определённости примем |
Z0=50 Ом. На входе и выходе четырехполюсника имеются падающие и |
||
отражённые волны напряжения |
Ui пад , |
Ui отр |
(i =1 для входа, i = 2 для выхода), связь между которыми |
задается параметрами матрицы рассеяния волн напряжения (S-параметрами): |
|||
U1отр S11 U1пад S12 |
U2пад , |
U2отр S21 U1пад S22 U2пад . |
Матрицу рассеяния волн напряжения принято называть просто матрицей рассеяния. Параметры матрицы рассеяния имеют ясный физический смысл:
S |
|
U |
|
|
, |
S22 |
U2отр |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1отр |
|
|
|
|
U 0 |
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
11 |
U1пад |
|
U2 пад 0 |
|
U2пад |
|
1пад |
||
|
|
|
|
|
|
|
- коэффициенты отражения напряжения от входа и выхода четырёхполюсника при согласовании на
его выходе ( |
U2пад 0 |
) |
и входе ( |
U1пад 0 |
|
) соответственно; |
|||||||
S12 |
|
U1отр |
|
|
|
S |
|
U |
2отр |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
U |
0 |
21 |
|
|
|
U2пад 0 |
|||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
U2пад |
|
|
1пад |
|
|
U1пад |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- коэффициенты прямой и обратной передачи напряжения, определённые при тех же условиях.
Матрица рассеяния характеризует четырёхполюсник, нагруженный на чисто резистивные сопротивления Z0.
В реальных же усилителях транзистор оказывается нагруженным на сопротивления, не только не равные Z0, но в общем случае комплексные. Произвольно нагруженный четырёхполюсник принято описывать параметрами матрицы рассеяния волн мощности (S'-параметрами).
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb14x1.jpg)
|
|
|
В системе S'-параметров транзистор в виде эквивалентного |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
четырёхполюсника включается в общем случае на стыке двух линий |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
передачи, не согласованных с генератором (источником сигнала) и |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
нагрузкой (рис. 8). Входная подводящая линия трансформирует |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
сопротивление |
|
генератора ZГ |
в сопротивление Z1 |
|
|
в плоскости |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
входных клемм четырёхполюсника, а выходная подводящая линия – |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
сопротивление нагрузки ZH в сопротивление Z2 |
в плоскости его выходных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
клемм. Транзистор при этом нагружен на сопротивления Z1 |
|
и Z2, в общем |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a и отраженные b волны мощности на |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
b1 i |
|
S |
' |
|
|
S |
' |
|
|
a1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
люсника связаны между собой |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b2 |
|
|
S21 |
|
S22 |
а2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ui |
Zi |
Ii |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ai |
, |
|
bi |
|
|
Ui |
|
Zi Ii |
, |
(i=1, 2); |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
2 |
|
|
Re Zi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Re Zi |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ui , Ii |
|
– комплексные амплитуды напряжений и токов на входе и выходе четырёхполюсника; |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zi – комплексные сопротивления генератора (i=1) и нагрузки (i =2) в плоскости входных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и выходных клемм четырёхполюсника соответственно; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
S' |
|
b1 |
|
а |
|
0 , |
S ' b2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
а1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
11 |
|
|
|
|
2 |
|
|
22 |
а2 |
|
а1 0 |
- коэффициенты прямой и обратной передачи, определённые при тех же условиях. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
' |
|
b2 |
|
|
|
|
' |
|
b1 |
|
|
|
- |
коэффициенты |
отражения |
от |
входа |
и |
|
выхода |
четырёхполюсника при |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
S 21 |
|
а1 |
а2 0 , |
S12 |
|
а2 |
|
а1 |
0 |
согласовании его на выходе (а |
=0) и входе (а =0) соответственно; |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комплексные величины ai и bi принято называть волнами мощности,
хотя они имеют размерность корня квадратного из мощности. Отношения этих величин, т. е. S'-параметры, не имеют ясного физического смысла. Однако введение волн аi, bi, a также матрицы рассеяния S' целесообразно
по следующим причинам. Во-первых, квадраты модулей аi, bi действительно
являются падающими и отражёнными волнами мощности, а их отношения — коэффициентами передачи и отражения мощности. Во-вторых, при равенстве сопротивлений Zi волновому сопротивлению Z0 S'-параметры
сводятся к S-параметрам.
S'-параметры транзистора не могут быть измерены непосредственно, а могут быть расчитаны с помощью S-параметров.
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb16x1.jpg)
Многоканальный СВЧ приемник с двойным преобразованием частоты
Изобретение относится к СВЧ приемникам, применяемым в системах связи, навигации, бортовых и наземных РЛС.
Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности от внешних помех и паразитных излучений, обеспечение высокой стабильности параметров канала при климатических воздействиях.
СВЧ приемник с двойным преобразованием частоты содержит делитель мощности, схему управления, умножитель частоты, коммутатор и n приемных каналов, каждый из которых содержит циклотронное защитное устройство, малошумящий усилитель, вентиль, два смесителя частот, первый полосно-пропускающий фильтр, первый усилитель первой промежуточной частоты, первый переключатель, второй полосно-пропускающий фильтр, первый аттенюатор, второй переключатель, второй усилитель первой промежуточной частоты, второй аттенюатор, третий аттенюатор, третий усилитель первой промежуточной
Рис. 9 частоты, каскад термостабилизации, четвертый аттенюатор, третий,
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb17x1.jpg)
Структурная схема современного микроволнового
оборудования |
Основные особенности микроволнового |
|||
|
|
|
оборудования |
|
|
|
|
разных поколений |
|
|
|
|
Аппаратура микроволновой связи первого |
|
|
|
|
поколения, к которой в основном относятся |
|
|
|
|
радиорелейные системы связи, ведущие свою |
|
|
|
|
историю с 40-50-х годов 20 века, была весьма |
|
|
|
|
громоздкой и тяжелой: специализированные |
|
|
|
|
стойки, высотой порядка 2 м и весом несколько |
|
|
|
|
сотен килограмм, отдельно содержащих |
|
|
|
|
приемопередатчики, модемы, системы управления |
|
|
|
|
резервом, системы служебной связи, |
|
|
|
|
телеуправления, телесигнализации и пр. |
|
|
|
|
Аппаратура потребляла довольно большую |
|
|
|
|
мощность и питалась от трехфазной сети |
|
|
|
Рис. 10 |
переменного тока и резервных дизельных |
|
|
|
электростанций. Для круглосуточного |
||
|
|
|
обслуживания оборудования требовался довольно |
|
|
|
|
большой штат специалистов. |
|
Коэффициент усиления антенны: |
Основное оборудование располагается в здании |
|||
аппаратной, около которой устанавливается |
||||
|
|
q 2 DA2 |
||
GА |
|
антенная опора. |
||
2 |
Антенная опора выполняется в виде мачты |
|||
|
|
(металлической фермы) или железобетонной башни |
||
|
|
|
высотой несколько десятков метров для |
|
ри ширине диаграммы направленности обеспечения прямой видимости со следующей |
||||
нтенны: |
|
70 |
станцией системы связи. На антенной опоре |
|
|
|
устанавливаются антенны, с помощью которых |
||
|
0,5 DA.з |
|||
передаются и принимаются радиосигналы для связи |
||||
|
|
|
с ближайшими станциями, расположенными на |
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb18x1.jpg)
Радиочастотные сигналы в направлениях приема и передачи подаются при помощи волноводных фидерных линий. Длина фидерных линий примерно соответствует высоте антенной опоры плюс длины горизонтальных участков, которые складываются из участков волноводов между антенной опорой и зданием аппаратной и участков, располагающихся внутри помещений здания. При этом величина потерь сигнала в фидерных волноводах составляет несколько децибел, а в отдельных случаях превышает 10 дБ, что существенно ухудшает энергетический баланс системы связи.
Основная задача систем микроволновой связи первого поколения – передача аналоговой информации на расстояния в сотни и тысячи километров (т.е. система компоновалась как линия связи, содержащая большое число ретрансляторов). При естественном стремлении уменьшить число переприемов (ретрансляций) на линии связи приходилось увеличивать высоты антенных опор, что дополнительно увеличивало их стоимость.
Все вышеперечисленное приводило к тому, что прежнее
радиорелейное оборудование представляло собой весьма
дорогую, сложнуюПараметрыи громоздкуюаналоговойсистему, с трурадиорелейнойом аппаратуры
Параметры Курс-2М Курс-4 Курс-6 Курс-8 Рассвет-2 Восход-М Радуга-4
Микроволновое оборудование |
|
|
|
|
||||
Диапазон |
1.7-2.1 |
3.4-3.9 |
5.6-6.2 |
7.9-8.4 |
3.4-3.9 |
3.4-3.9 |
3.4-3.9 |
|
частот, |
||||||||
ГГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
300 |
720 |
1320 |
300 |
600 |
1020 |
1920 |
|
каналов, N |
||||||||
Мощность |
1.5 / 32 |
0.5 / 27 |
7.5 / 39 |
0.4 / 26 |
5 / 37 |
10 / 40 |
2 / 33 |
|
Пд, Вт/дБм |
||||||||
Коэф. |
5.6 / 7.5 |
8 / 9 |
10 / 10 |
8 / 9 |
25 / 14 |
10 / 10 |
2.8 / 4.5 |
|
шума Пр, |
||||||||
ед/дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
fk, кГц |
200 |
200 |
140 |
200 |
200 |
200 |
140 |
|
Система |
2+1 |
3+1 |
3+1 |
3+1 |
3+1 |
постанц. |
3+1 |
|
резерв. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Электрони |
Рис. 10 |
|
Трал-8 |
||
ка- |
60/120 |
|
Связь 6-1 |
||
|
||
5.6-6.2 |
7.9-8.4 |
|
1920 |
60/120 |
|
1 / 30 |
0.3 / 25 |
|
2.8 / 4.5 |
8 / 9 |
|
140 |
200 |
|
3+1 |
1+1 |
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb19x1.jpg)
Оборудование микроволновой связи третьего поколения, которое характеризуется переходом к передаче цифровых сигналов и новой элементной базой (микросхемы, микропроцессоры, активные полупроводниковые элементы СВЧ). Данная аппаратура применяется для замены оборудования первого и второго поколения и создания новых структур связи. Компоновка оборудования осталась прежней.
Новые элементы СВЧ техники (высокостабильные транзисторные генераторы, малошумящие усилители СВЧ для приемников, линейные малогабаритные усилители мощности СВЧ для передатчиков и пр.), что обеспечило появление аппаратуры микроволновой связи четвертого поколения и освоение диапазонов частот радиосигналов выше 10 ГГц. Резкое уменьшение габаритов приемопередатчиков изменило как конфигурацию структур беспроводной связи, так и компоновку оборудования.
Приемопередатчики устанавливаются на антенной опоре в непосредственной близости от антенн или прямо пристыковываются к ним, что минимизирует длины фидерных линий и, соответственно, потери СВЧ сигналов. Модемное и мультиплексорное оборудование, устройства управления и контроля, источники питания и
пр. устанавливаются во внутреннем блоке, |
Рис. 11 |
располагающемся в помещении. Связь между |
|
наружными и внутренними устройствами |
Малые скорости цифровых потоков (до 34 |
осуществляется при помощи одного или нескольких |
Мб/с) |
![](/html/2706/250/html_9fAI52HZ5u.c6yX/htmlconvd-rdD4eb20x1.jpg)
Аппаратура пятого поколения
(MINI-LINK E Micro, Pasolink Plus, FlexiHopper, Galaxy).
Характерная особенность такой аппаратуры – дальнейшее уменьшение габаритов и энергопотребления и совершенствование систем управления. Здесь практически все оборудование находится в одном наружном блоке. В помещении могут находится только интерфейсы цифровых потоков, источник питания и, при необходимости, управляющий компьютер.
В результате появления новой элементной базы СВЧ – монолитных микроволновых интегральных схем (MMIC),
приемопередающее оборудование Рис.12 может занимать объем в несколько десятков кубических
сантиметров или выполняться в виде планарной конструкции, площадью несколько квадратных