Структурные схемы передатчиков с амплитудно импульсной модуляцией

Радиосигналы с амплитудно импульсной модуляцией (АИМ) весьма широкополосны. По этой причине АИМ находит применение в основном в диапазонах УВЧ и СВЧ. Это приводит к необходимости построения передатчиков на приборах, использующих инерционность носителей заряда, таких как магнетроны, пролетные и отражательные клистроны, различные модификации ламп бегущей волны и комбинированных приборов. Из полупроводниковых приборов в диапазоне СВЧ находят применение лавинно-пролетные диоды, диоды Гана, полевые арсенид-галиевые транзисторы с затвором Шотки и другие.

Реальные радиоимпульсы отличаются от идеальной радиоимпульсной последовательности. По этой причине вводится понятие параметров радиоимпульсов. К параметрам радиоимпульсов относятся длительность радиоимпульса, длительность переднего и заднего фронтов, процент предельно допустимого скола вершины радиоимпульса, предельно допустимый уровень размытости переднего фронта, стабильность частоты следования и другие.

Основные параметры радиоимпульса

Энергетические показатели передатчиков с аим

Энергетическими параметрами радиопередатчиков с АИМ являются:

1. Мощность ВЧ сигнала, развиваемая передатчиком во время действия радиоимпульса – импульсная мощность передатчика .

2. Электронный КПД каскада во время импульса.

,

где - мощность, потребляемая всеми цепями каскада во время действия радиоимпульса.

2. Средняя мощность передатчика.

.

3.Коэффициентполезного действия передатчика.

,

где - средняя потребляемая мощность всеми каскадами передатчика, n – число каскадов передатчика и других энерго потребляющих цепей.

Импульсная мощность передатчиков от долей Вт до нескольких десятков МВт. Однако геометрические размеры передатчиков и его масса определяется средней потребляемой мощностью и мощностью рассеяния. По этой причине импульсные передатчики строятся так, чтобы добиться минимального уровня энергопотребления и потерь особенно в режиме молчания.

Структурные схемы передатчиков с АИМ

1.Структурные схемы передатчиков на основе мощных автогенераторов.

При подаче импульса на АГ в нем начинают нарастать высокочастотные колебания. На начальном этапе процесс нарастания колебаний происходит по закону

,

где - амплитуда начального напряжения на контуре АГ, - затухание контура АГ, регенерированного активным элементом.

Амплитуда начального напряжения на контуре является результатом шумового процесса обусловленного наличием дробового эффекта в токе АЭ АГ и различными электромагнитными наводками. Величина начальной амплитуды носит случайный характер и подчиняется закону Релея. График распределения плотности вероятности начальной амплитуды имеет вид

- математическое ожидание.

Меняющиеся начальные условия запуска приводят изменению длительности переднего фронта радиоимпульса от периода к периоду. На осциллограмме это явление проявляется в виде размытости переднего фронта, и получило название «дрожание» переднего фронта. Изменение местоположения переднего фронта снижает точность измерения координат объектов в радиолокации, повышает уровень шумов в системах многоканальной связи с временным уплотнением каналов.

«Дрожание» фронта радиоимпульса

Для снижения нестабильности времени установления в контур мощного АГ вводят регулярное колебание, уровень которых превышает уровень шумового напряжения в сто и более раз. При этом примерно во столько раз уменьшается нестабильность времени установления ВЧ колебаний и величина погрешности в определении координат объектов. Источником регулярных колебаний может служить дополнительный генератор небольшой мощности. Структурная схема такого передатчика показана на рисунке.

В диапазоне СВЧ требования к нестабильности частоты генерируемых колебаний менее жесткие, чем в низкочастотных диапазонах. Однако усложнение решаемых задач, которые ставятся перед современными радиоэлектронными системами, неизбежно приводят к необходимости получения более высокой стабильности частоты передатчиков и гибкости его структуры. Это можно достигнуть, если строить передатчики по классической схеме: высокостабильный электронно – управляемый возбудитель, блок предварительного усиления, выходной усилитель мощности.