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

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВЧ АППАРАТУРЫ ПЕРЕДАЮЩЕГО ТРАКТА

Общие принципы построения передающего тракта аппаратуры уплотнения

Одним из основных устройств передающей части аппара­ туры уплотнения является генераторное оборудование, осу­ ществляющее распределение каналов во времени.

Получение N серий канальных импульсов, сдвинутых относительно друг друга на величину A t = ^т , возможно

то между соседними отводами линии задержки включа­ ется по несколько звеньев.

Неискаженная передача импульсов по линии задержки возможна при довольно жестких требованиях к амплитуд­ но-частотной и фазо-частотной характеристикам линии.

Поэтому чаще всего такие линии используются для полу­ чения селекторных импульсов, длительность которых намно­ го больше канальных импульсов и к форме которых не предъ­ является особых требований. Это позволяет упростить ли­ нию задержки. Блок-схема канального распределителя та­ кого типа, реализованного в аппаратуре РМ-24, показана на рис. 76.

134

От генератора импульсов ГИ2 импульсы длительностью порядка 10 мкс и частотой следования Ft = 8 кГц поступа­ ют на линию задержки ЛЗ, с выходов которой задержанные импульсы подаются на каскады совпадения КС. На вторые входы КС поступают импульсы от ГИ1 с частотой FtN, име­ ющие длительность канальных импульсов, т. е. порядка 0,5 мкс. С выходов КС последовательности импульсов с ча-

На передачу

Рис. 76. Блок-схема распределителя импульсов на искусственной ли­ нии задержки.

стотой Fi = 8 кГц и длительностью порядка 0,5 мкс посту­ пают на канальные модуляторы М.

В последнее время широко используются распреде­ лительные линии, построенные на ферритовых кольцах с прямоугольной петлей гистерезиса. Такие устройства полу­ чили название магнитных распределительных линий. Одна из возможных схем магнитной распределительной линии показана на рис. 77. Методика расчета параметров линии дана в работе [29]. Магнитная распределительная линия применена в аппаратуре РМ-28.

Внекоторых типах аппаратуры с временным уплотнени­ ем находят применение распределительные линии на триг­ герах. Блок-схема одной из них показана на рис. 78.

Впозиции, изображенной на рисунке, очередной импульс от ГИ проходит через # 2 и опрокидывает триггер Тг2, на выходе которого появляется импульс. Одновременно выход­ ной импульс опрокидывает ТгЗ и подготавливает цепь за­

пуска И3.

135

Расчет элементов импульсных устройств, входящих в дан­ ную распределительную линию, рассмотрен в работах [7, 59].

Канальные модуляторы реализуют нужный вид импульс­ ной модуляции либо непосредственно, либо вырабатывают

Рис. 77. Схема магнитной распределительной линии.

импульсные последовательности, промодулированные пред­ варительно по ширине или амплитуде. При помощи индиви­ дуальных или групповых преобразователей из промежуточ­ ного получают необходимый вид модуляции [27, 49].

Рис. 78. Схема распределителя импульсов на триггерах.

Канальный модулятор с непосредственной ДМ изображен на рис. 71,6. ФИМ обычно получается путем преобразования предварительной ШИМ или АИМ. Для получения КИМ ча­ сто применяют групповой преобразователь АИМ—КИМ

(рис, 67,а).

136

Обоснование выбора мощности СВЧ передатчика

Мощность передатчика определяется при энергетическом расчете радиолинии. Этому расчету предшествует выбор трассы РРЛ, определение количества интервалов, рассто­ яния между соседними станциями R0 и т. д.

Следует отметить, что для определения мощности пере­ датчика на РРЛ с временным уплотнением необходимо рас­ сматривать аппаратуру уплотнения и устройства СВЧ в ка­

где Рф.п, Рф.пр— затухание в фидерах приемной и передаю­ щей антенн, дБ; рАп, рАпр— усиление приемной и передаю­ щей антенн, дБ; рр — ослабление на участке при распростра­ нении электромагнитных волн в свободном пространстве, дБ; р3— запас по мощности для компенсации замираний сигнала на участке распространения, дБ; Ьк — уровень сигнала на выходе телефонного канала, дБ; рш.вых — уро­ вень шумов на выходе канала, дБ; рш —уровень собствен­ ных шумов на входе приемника, дБ; а мод— коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается отношение

где т|ф— к. п. д. фидера; &ф— коэффициент бегущей волны в фидере (кф = 0,5 -f- 0,7); I — длина фидера, м; р — по­ гонное затухание фидера, дБ/м. Этот параметр может быть

найден по табл. 17, где приведены параметры коаксиальных кабелей.

5. Для нахождения запаса мощности р3 необходимо за­ даться величиной F (а), определяющей вероятность того, что шумы на выходе канала, возрастающие при замираниях на всей линии, не превысят некоторый уровень а. Тогда вероятность того, что шумы на одном интервале не превысят уровень а, вычисляется по формуле

где М — число интервалов на трассе.

138

I. Определяем по формуле (41) потери мощности в фидере

Лф = — 2.64 ДБ-

2. Зная размеры приемо-передающей антенны, по формуле (42) находим усиление

Полагаем, что рАп= Рдпр= 28,42 дБ.

3. По формуле (43) находим затухание радиоволн на участке распро­ странения

Pp = 101g(l,58Ю12- ^ ) = 128,7 дБ.

4. Значение интегральной функции распределения замираний на отдельном участке определяем согласно формуле (44), принимая во вни­ мание, что надежность связи на всей линии должна составлять 0,999:

140

Блок-схемы передатчиков радиорелейных станций с временным уплотнением

При временном уплотнении работа передатчика опреде­ ляется способом вторичной модуляции.

Возможны два режима работы: импульсный режим и ре­ жим непрерывной генерации. Для получения импульсного

Рис. 79. Блок-схемы однокаскадного импульсного (а), двухкаскадного

СВЧ (б), ЧМ (в) и ФМ (г) передатчиков.

режима работы передатчик строится по однокаскадной либо двухкаскадной схеме.

Однокаскадный передатчик отличается простотой кон­ струкции и надежностью. На рис. 79,а показана блок-схе­

141

ма однокаскадного передатчика при модуляции типа ФИМ—AM. Импульсный модулятор ИМ усиливает видеоим­ пульсы, поступающие на вход передатчика. Автогенератор работает в импульсном режиме, генерируя колебания СВЧ в те промежутки времени, когда на выходе модулятора дей­ ствуют импульсы. Для стабилизации положения переднего фронта во времени используется вспомогательный генера­ тор (ВГ).

Используя параметрическую стабилизацию, удается до­ вести относительную нестабильность частоты до 10-4, что отвечает существующим требованиям. Двухкаскадный передатчик состоит из автогенератора, работающего в не­ прерывном режиме, и усилителя СВЧ, который нормально закрыт и отпирается видеоимпульсами, поступающими с вы­ хода импульсного модулятора. Блок-схема двухкаскадного передатчика изображена на рис. 79,6 для случая модуля­ ции типа ФИМ—AM.

Врежиме непрерывного излучения радиосигналов амп­ литуда колебаний передатчика не меняется, а частота или фаза модулируется канальными импульсами. На рис. 79,б показана блок-схема передатчика, в котором используется модуляция АИМ—ЧМ.

Впоследнее время в радиорелейной аппаратуре находят применение транзисторные автогенераторы с кварцевой ста­ билизацией частоты, работающие на частотах порядка 20— 50 МГц. Для получения на выходе передатчика колебаний

вдиапазоне СВЧ применяют цепочки умножителей частоты. Широкое распространение получили умножители на варак­ торах, имеющие к. п. д. порядка 50—60% и выше. На рис. 79,г изображена блок-схема такого передатчика с модуля­ цией типа ДМ—ФМ. ФНЧ на входе модулятора использует­ ся для уменьшения ширины спектра сигналов, излучаемых антенной.

Схемы и элементы расчета основных узлов передатчиков

Одним из основных узлов передатчика является автоге­ нератор. Схема и конструктивные особенности автогенерато­ ров СВЧ определяются выходной мощностью, рабочими ча­ стотами, диапазонностью, требованиями надежности, ста­ бильности частоты, экономичности и т. д.

142

В автогенераторах импульсных передатчиков радиоре­ лейных линий с временным уплотнением в большинстве слу­ чаев применяют триоды СВЧ. Однокаскадные передатчики на триодах СВЧ применяются в аппаратурах Р-404, РМ-28 и т. д. Иногда в передатчиках используются приборы магне­ тронного типа — турбаторы, имеющие к. п. д. около 50% и мощность порядка 100 Вт. Турбатор хорошо работает в им­ пульсном режиме и применяется, например, в аппаратуре РМ-24А.

При работе триодов СВЧ в импульсном режиме получа­ емая от передатчика мощность в течение импульса может значительно превышать среднюю мощность, получаемую

внепрерывном режиме.

Рассеиваемая на аноде мощность в импульсном режиме

может в q раз превышать среднюю мощность рассеяния:

где q — скважность импульсов.

В импульсном режиме увеличивается электрическая проч­ ность триода, что позволяет повышать анодное напряжение. Кроме того, эмиссионная способность катода при длитель­

пульсном режиме отдать мощность в 250—1000 раз большую, чем в непрерывном режиме.

Обычно для надежной работы радиолинии импульсная мощность передатчика должна составлять 30—50 Вт. Такую мощность обеспечивает один триод СВЧ типа ГИ-12Б, ГИ-14Б, ГИ-12Б и т. д. Отсюда следует, что передатчик мо­ жет состоять всего из одной ступени — автогенератора. Упрощенная принципиальная схема такого передатчика по­ казана на рис. 80. В импульсных передатчиках особое зна­ чение имеет уменьшение времени установления колебаний СВЧ, т. е. уменьшение фронта радиоимпульса [25]. Процесс установления колебаний тем дольше, чем больше нагружен­ ная добротность Q анодного резонатора и приведенное вну­ треннее сопротивление R\ триода.

Обычно длительность канального импульса на выходе

143