3. Назначение, устройство и принцип действия пс спутникового тв вещания «Москва».

“МОСКВА” предназначена для приема, усиления и демодуляции передаваемых с МСЗ “СТАЦИОНАР” в диапазоне f = 4ГГц.

Устройство и работа станции.

Структурная схема станции содержит: антенну параболическую 2,5 м, асимметричная со спиральным облучателем, облучатель объединенный с МШУ и стойку приемную “МОСКВА”.

ЧМ сигнал в частотном д-не 3,675 ГГц принимается приемной спутниковой А, усиливается МШУ. В приемную стойку входной сигнал по коаксиалу поступает на блок преобразователя (ПР), содержит 2 ферритовых вентиля разделенных ПФ, отсюда сигнал поступает на смеситель, сюда же передается сигнал гетеродина (Г). Этот сигнал получен в субблоке управляемого гетеродина (УГ) частота 150МГц. После усиления поступает на блок усиления и умножения (УУм) умножается в 24 раза и после фильтрации также через ферритовые вентили поступает на вход смесителя (СМ). На входе которого образуется 70 МГц. СМ балансный объединенной с предварительным УПЧ (ПУВЧ). Он выполняется на 4-х малошумящих транзисторах. В блоке ТЛВ срезается паразитная АМ, сигнал усиливается и детектируется. ЧД на расстроенных контурах. С выхода ЧД видеосигнал (со своим спектром и 2-мя поднесущими звукового сопр-я ТВ и ЗВ) в полосе от 0 до 6 МГц подается на видеоусилитель, восстанавливающий контур ВСК (поднимает НЧ) и на вход стойки видео. Звуковое сопр-е ТВ на f=7 МГц и одна радиовещательная программа f=7,5 МГц подается на блок делителя мощности пополам, где разветвляется на 2 однотипных блока ОСЧ-обратной связи по частоте. П_чм=2F_в(1+√М+М) М=∆f/f_в М₁=150/10=15 М₂=30/10

В блок ОСЧ входит СМ и управляемый Г. С их помощью (как видно из вычислений) происходит сжатие девиации на выходе СМ со 1500 кГц до 30 кГц, что позволяет ≈ в 4 раза ↓ ПП последующих каскадов. За счет этого послед. каскады получают лучшее соотношение с/ш на 5 дБ, по сравнению с отсутствием блока ОСЧ. Сжатие девиации со 150 до 30 кГц происходить т/о для сильных сигналов. Сжатие девиации приводит к уменьшению полосы шума. Сигнал детектируется, усиливается с помощью УНЧ. С УНЧ на управляемый генератор подается сильный сигнал и с помощью варикапов перестраивает его частоту в сторону ↓ девиации. Слабые сигналы не в состоянии перестроить управляемый генератор и их девиация не изменяется, но она свободно укладывается в 30 кГц. Далее сигнал подается на экспандер, с помощью которого восстанавливается динамический диапазон сигнала

Билет 3.

1. Лазерные диоды. Принцип действия. Конструкция. Характеристики лд. Назначение.

Принципиальным отличием ЛД от СИД является наличие в них встроенного оптического резонатора и значительно большее значение тока, называемого током накачки лазера. Термин лазер обозначает усиление света путем вынужденной эмиссии излучения. В ЛД фотоны в основном генерируют посредством стимулированной (вынужденной) эмиссии, заключающейся в том, что фотоны, созданные в результате спонтанной эмиссии, вызывают генерацию дополнительных фотонов путем стимулирования дополнительных рекомбинаций, а те в свою очередь вновь создают дополнительные фотоны.

Физически процесс лазерного излучения заключается в следующем. Если к р- и n- области приложить, соответственно, положительный и отрицательный полюсы источника тока, то дырки начинают инжектировать в область р, а электроны – в область n, перемещаясь к активному слою, находящемуся между слоями материала, имеющего большую ширину запрещенной зоны (ЗЗ). В результате по обе стороны активного слоя вблизи поверхности возникнут потенциальные барьеры, и находящиеся в нем почти все дырки и электроны рекомбинируют, излучая свет с длиной волны, практически соответствующей ширине ЗЗ. Из-за высокого показателя преломления активного слоя свет, достигая границ активного слоя, отражается от них и не выходит в другие слои структуры. Локализованный таким образом свет благодаря вынужденному излучению усиливается, и, когда сопутствующая этому процессу добавка энергии становиться выше потерь, возникает лазерное излучение. Следовательно, при протекании через структуру полупроводникового лазера электрического тока, вначале, аналогично СИД, возникает естественное излучение, по мощности пропорционально силе тока, но стоит току возрасти до некоторого порогового значения, мощность излучения резко возрастает, а само излучение становиться лазерным. Обычно пороговый ток составляет от единиц до сотен миллиампер, а мощность лазерного излучения – несколько десятков милливатт. Излучение имеет узкий спектр до 5 нм.

В составе ЛД находится оптический резонатор, который обеспечивает при высоких токах накачки получение когерентного излучения. В начальный момент времени ЛД работает в режиме спонтанного излучения. Спонтанные фотоны захватываются резонатором, многократно отражаясь от зеркал резонатора, приобретают энергию равную ширине ЗЗ. (При взаимодействии фотонов с электронами происходит рекомбинация электронов, сопровождающаяся вынужденным излучением. Спонтанные фотоны порождают подобные себе вынужденные фотоны, обладающие той же энергией и соответственно длиной волны. При этом возникают синфазные оптические волны и обеспечивается высокая когерентность излучения.)

Различают следующие виды лазеров:

1. лазер на Фабри- Перо резонаторе;

2. лазер с распределенной обратной связью (РОС – лазер);

3. лазер с распределенным брэговским отражением (РБО – лазер);

Чаще всего применяются резонатор Фабри-Перо (представляет собой два плоских или вогнутых зеркала расположенных строго параллельно друг другу вдоль направления излучения) и лазер одномодовый с распределенной обратной связью.

Фабри – Перо лазер представляет собой двойную гетероструктуру, заключенную между параллельно расположенными отражательными поверхностями. Для усиления света определенной длины волны необходимо выполнение 2х условий:

- длина волны должна удовлетворять условию 2D = Nλ, где D – диаметр резонатора Фабри – Перо, Nλ – целое число длин волн;

- длина волны должна попадать в диапазон, в пределах которого свет может усиливаться индуцированным излучением.

С ростом скорости передачи у лазера Фабри – Перо наблюдается перераспределение мощности в модах, которое приводит к паразитному уширению спектра (до 10 нм). Свободными от этого недостатка являются, РОС – лазер и РБО – лазер являются модификацией лазера Фабри – Перо, но в них дополнительно вводится пространственная периодическая модуляционная структура. Периодическая структура в РОС – лазере совмещена с активным слоем; в РБО – лазере – вынесена за пределы активного слоя. Сложность технологии производства РОС – лазера привела к разработке РБО – лазера. При производстве РБО – лазера точность изготовления периодической структуры должна быть такой же высокой как и активного слоя. Изменяя расстояние и наклон дифракционной решетки можно изменять длину волны излучения до 30 нм, поэтому эти лазеры используются в WDM – системах или измерительных приборах.

Характеристики:

1. Выходная мощность- мощность соответствующая конкретному значению порогового тока.

Зависимость мощности излучения от тока накачки описывается ватт- амперной характеристикой. При малых токах накачки лазер испытывает слабое спонтанное излучение. При повышении некоторого порога током накачки, излучение становится индуцированным, что приводит к резкому росту мощности излучения и его когерентности. Крутизна нарастания называется квантовой эффективностью η_д = dP/ dI_н= 0,1 …0,2 мВт/ мА. Iпор= 10 …100 мА.

2. Выходная диаграмма направленности. Эффективность ввода излучения в ОВ зависит от диаметров выходных пучков излучения и NA (числовая аппертура).

3. Спектральная ширина. Источники излучения не являются идеально- монохроматичными, поэтому излучение колеблется в некотором диапазоне длин волн. Данный диапазон длин волн называется спектральной шириной характеристики. Δλ_ЛД = 1…3 нм.

4. Быстродействие источника определяется временем нарастания и спада сигнала.

5. Простота использования. При эксплуатации требуется специальное управляющее устройство.

6. Деградация и время наработки на отказ. По мере эксплуатации характеристики ЛД ухудшаются - падает мощность. Гарантированное время эксплуатации источников 50 000 часов (5-8лет). Время эксплуатации определяется 50 % снижением мощности.