книги из ГПНТБ / Хромых, М. К. Проектирование радиорелейных линий связи

хода от симметричного выходного напряжения к несимме­ тричному входу группового усилителя [37, 42].

В широкополосных ЧД добротность контуров невели­ ка — порядка единиц. Поскольку при малых добротностях частотные характеристики контуров несимметричны, то для обеспечения высокой линейности добротности Qx и Q2 должны быть различны, так как в одном из контуров исполь­ зуется правая ветвь резонансной кривой, а в другом — левая (рис. 47).

Длина линейного участка характеристики рассматрива­ емого ЧД сравнительно невелика.Используя дискриминато­

гоканальной системе является широкополосным устрой­ ством, где применяются контуры малой добротности, то при выборе контуров необходимо учитывать асимметрию частот­ ной характеристики одиночного контура, которая заметно

ты, причем для правой ветви х > 0, для левой х < 0.

93

Для определения условий сопряжения ветвей нужно взять вторую производную от у и, решив уравнение у" = О, определить значение расчетного параметра у', а по нему

Расчет, нелинейных искажений и их минимизация. Без учета динамики процессов, происходящих в ЧД, коэффи­ циент нелинейных искажений по второй гармонике опреде­ ляется выражением

где kdi = kd + Akd — величины, характеризующие отличие коэффициентов передачи амплитудных детекторов, резонан­ сных сопротивлений контуров и крутизны ламп (для двух-

94

С учетом разброса параметров плеч балансной схемы и дестабилизирующих факторов можно записать

(24)

Вычислив производные от выражения (23) и полагая a 0i = = а 02 = а 0. а также придав величине Дос02 отрицательный

+ 2x0AQ. Поэтому выражение (25) в окончательном виде, удоб­ ном для вычислений, запишется следующим образом:

95

Коэффициент нелинейных искажений по третьей гармо­ нике определяется выражением

нелинейные искажения, определяемые выражением (27).

Оценку нелинейных искажений, обусловленных дестаби­ лизирующими факторами и разбросом параметров, произво­ дят по суммарным нелинейным искажениям

ции хт = 0,01.

По данным вычислений построены графики зависимости А&2,з («о) Для различных Q (рис. 50). Приведенные кривые иллюстрируют возможность минимизации нелинейных ис­

96

кажений выбором соответствующего значения а 0. Минимум не ярко выражен, поэтому может изменяться в некотором интервале.

Если в схеме ЧД предусмотреть возможность корректи­ рования добротностей и коэффициентов kd\, и kd2, то нелиней­ ные искажения значитель- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

но уменьшатся. На рис. 50 пунктиром указаны зави­

симости &2.3 = ф («о) Для различных Q при условии исключения из выражения (32) слагаемых (M 2)kd, (A&2)q

и (Ak3)Q. Эти кривые по­ казывают степень умень­ шения нелинейных иска­ жений при исключении раз-

3. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ АППАРАТУРЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО ТРАКТА РРЛ

Автогенераторы СВЧ диапазона

В радиорелейной аппаратуре автогенераторы использу­ ются как источники первичных СВЧ колебаний, обеспечива­ ют работу преобразователей частоты и применяются в ка­ честве эталонов частот в схемах автоматической подстройки частоты.

Наиболее широкое применение находят триодные гене­ раторы на маячковых и металлокерамических лампах, авто­ генераторы на отражательных клистронах, а также на лам-

пах бегущей и'обратной волны. Основным требованием к ав­ тогенераторам является обеспечение высокой стабильности частоты. В соответствии с существующими нормами МККР допустимая относительная нестабильность рабочих частот радиорелейных линий в диапазоне 30—100 МГц не более

0,02%; 100—500 МГц — 0,01%; 500—10 500 МГц не более 0,03—0,05%.

Для современных многоканальных систем радиорелейной связи требования по стабильности несколько повышены.

В дециметровом диапазо­ не широко применяется схе­ ма автогенератора с зазем­ ленной сеткой на металлоке­ рамической лампе (рис. 51).

Для выполнения условий самовозбуждения длину коак­ сиальных линий, включен­ ных между катодом и сеткой и между анодом и сеткой, следует выбирать из соотно­ шений:

ление будет иметь индуктивный характер, между сеткой и катодом — емкостный, и условия самовозбуждения будут выполнены.

Рассмотрим некоторые расчетные соотношения. Мини­ мально необходимый коэффициент обратной связи [51]

^С.МИН ~ -- D (1 -f- ,

где D = — .

Р

Модуль комплексного внутреннего сопротивления триода

Я,

98

где Ri — внутреннее сопротивление триода; ^ (0) — коэф­ фициент разложения импульса анодного тока для первой гармоники; Ra.K= Ra.c + RC,K— полное активное сопро­ тивление колебательных систем, включенных между ано­ дом и катодом лампы. Сопротивления Ra.с и RC.K находят по формулам [33]:

Обычно оптимальное соотношение между диаметрами выби­

рается из условия ~ = 2,3 -f- 6,2. Погонное активное со- *-'1

противление резонатора

1,44

Ox ^ D2 Ом/м.

Фактический коэффициент обратной связи kc = Ус

где Сэ — --------т— :— > 0 — эквивалентная емкость коа-

ш р с к tg m lC K

ксиальной линии, включенной между сеткой и катодом лампы. Для устойчивой работы автогенератора коэффициент обратной связи обеспечивают, исходя из условия kc > ксшп. Дальнейший расчет автогенератора аналогичен расчету уси­ лителя СВЧ. В СВЧ генераторах сантиметрового диапазона широко используются отражательные клистроны. На рис. 52 приведено схематическое изображение отражательного клистрона.

Формула для определения высокочастотной мощности, создаваемой электронным потоком [21],

№

0,8

между сетками при отсутствии СВЧ колебаний ft = —5—— - ;

У Vo U0— напряжение на резонаторе; 1/л= U0— U%— резуль­ тирующее напряжение между отражателем и катодом: Цц — напряжение на отражателе; I — расстояние от второй сетки до отражателя; d — расстояние между сетками; X — длина волны.

При sin (0 + б') < 0 правая часть уравнения (33) по­ ложительна и, следовательно, на выходе автогенератора воз­ никают колебания. Если sin (0 + ft) > 0, колебания исче­ зают, т. е. образуются рабочие зоны. В каждой рабочей зо­ не при sin (0 + ft) = — 1 СВЧ колебания достигают мак­ симума, когда

' 0 + ft = 2it(W -f 0,75),

где N — 0, 1, 2, 3 ...

100

Изменяя напряжение на отражателе, можно наблюдать зоны генерации клистрона.

Напряжение на отражателе, при котором выходная мощ­

Максимальная мощность, отдаваемая отражательным кли­ строном в нагрузку,

Максимальный коэффициент полезного действия клистро­ на

мы изменяем частоту, что используется для автоматической подстройки частоты и для получения частотной модуляции.

Частотные модуляторы

В радиорелейной аппаратуре с частотным уплотнением применяют частотную модуляцию, при которой частота излу­ чаемых колебаний изменяется в такт с колебаниями моду­ лирующей частоты. Модулирующие колебания представля­ ют собой широкополосный сигнал, поступающий с выхода аппаратуры уплотнения и включающий в себя информацию 'соответствующего количества каналов. Частотные модуля­ торы должны обеспечить достаточно большую девиацию ча­ стоты передатчика при незначительных нелинейных иска­ жениях. В телевизионной аппаратуре предъявляют более высокие требования к фазовой и частотной характеристикам.

Частотная модуляция может осуществляться как на сверхвысокой, так и на промежуточной частотах. При моду­ ляции на сверхвысокой частоте применяют схемы на отра­ жательных клистронах. При модуляции на промежуточной

101

частоте используют схемы с реактивными лампами, RC-ге­ нераторы и специальные параметрические схемы.

Обычная модуляция на сверхвысокой частоте может при­ меняться при небольшом числе каналов, так как для поддер­ жания постоянства средней частоты клистронного генерато­ ра приходится применять электронную автоподстройку, что вызывает нелинейные искажения.

Наиболее широкое применение находят схемы частотной модуляции, работающие на принципе биения частот двух

От АУ

Рис. 54. Блок-схема частотного модулятора на отражательных клистро­ нах:

/(Г / и КГ2 — модуляторный и гетеродинный клистроны; АПЧ — авгоподстройка ча­ стоты.

клистронных генераторов. В этом случае один из клистронов выполняет роль непосредственно модулятора (ЦГ1), а дру­ гой (КГ2) является гетеродинным. На выходе после смесите­ ля получаются промодулированные колебания промежуточ­ ной частоты (рис. 54). Очевидно, что при таком построении схемы имеется возможность в модулирующем клистроне при­ нять меры для повышения линейности модуляционной ха­ рактеристики, например применить дополнительный объем­ ный резонатор, связанный с основным колебательным конту­ ром клистрона. Изменяя связь между ними, можно в опре­ деленных пределах влиять на добротность колебательной системы, а следовательно, и на линейность модуляционной характеристики [16, 37, 51].

В гетеродинном клистроне применяется автоматическая подстройка, обеспечивающая поддержание стабильности средней частоты в пределах существующих технических норм.

Модуляционную характеристику модулирующего кли­ строна строим по выражению [21]:

102