Muravey_shpora

42. Преобразователь частоты передатчика.

Сигнал СВЧ в гетеродинном передатчике преобразуется по частоте ПрЧ-Пд. По структуре— это шестиполюсни к (рис. 4.45) , на вход 1 которого подано колебание ПЧ, на вход 2—колебание гетеродина СВЧ. Благодаря нелинейности смесительного элемена на выходе 3 образуется ряд комбинационных продуктов с несущими частотами mωГ ± nωПЧ, п

— целые числа). Полезное колебание СВЧ, выделяемое полосовым фильтром на выходе 5, имеет одну из несущих частот ωГ±ωПЧ, т. е. представляет собой сигнал боковой полосы частот •U3 cos[(ωГ±ωПЧ )t+S( t )] .

Для обеспечения нормальной работы ПрЧ и передатчика в целом в преобразователе обычно включены: на входе 1 — ФНЧ, препятствующий распространению колебаний СВЧ в тракт ПЧ; на входе 2 — узкополосный фильтр СВЧ, настроенный на частоту гетеродина ωГ для ослабления гармоник гетеродина; на выходе 3—широкополосный фильтр СВЧ, полоса пропускания которого определяется условиями передачи сигнала хорошего качества. Этот широкополосный фильтр, кроме того, должен ослабить на выходе СВЧ уровень побочных и внеполосных колебаний, а также других сигналов е несущими частотами mωГ ± nωПЧ , где т 1, n>1. Основные требования, предъявляемые к преобразователю: малые потери преобразования и неравномерности частотных характеристик передачи сигнала (АЧХ, ГВЗ). Потери преобразования определяются как отношение мощности гетеродина к мощности полезной боковой полосы частот и характеризуют эффективность ПрЧ-Пд.

44.Преобразователь частоты приемника.

Рассмотрим структурную схему ПрЧ-Пм, который используется в аппаратуре КУРС-б (рис. 4.54,а). Сигнал СВЧ, поступающийна полосовой фильтр ПФ, через ферритовый циркулятор Ui (плечи а и б) подается на фильтр гармоник ФГ и далее на СмПм. Колебание СВЧ гетеродина проходит фильтр узкой полосы ФУП ичерез ферритовый вентиль В подается на плечо в циркулятора. От плеча в по стрелке, указывающей направление циркуляции, колебание гетеродина попадает на плечо а. На частоте гетеродина ПФ, настроенный на G)C, имеет полное отражение, поэтому энергия гетеродина возвращается на 1\\ и через плечи а я б подается на ФГ и СмПм, что позволяет получить выигрыш в /гсм около 1,5 дБ. Компонента преобразования частоты Юзер к поглощается в ФВ при прохождении от плеча б к в. Компонента с частотой «сумм поступает (отражается) к смесительному диоду с помощью ФГ.

45.Гетеродины. Требования, предъявляемые к гетеродинам. Схема

Структурная схема тракта гетеродина передатчика, работающего в диапазоне б ГГц, приведена на рис. 4.55. Задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты Гкв работает на частоте около ПО МГц. Температурная стабильность частоты ГКв достигается термостатированием кварцевого резонатора. При необходимости введения вспомогательных сигналов на выходе ГКв имеется фазовый модулятор на варикапах, влюченных в полосовой фильтр. Далее колебание ГКв усиливается и умножается многократно в транзисторном и варакторных УмЧ. После умножения на 2 и 3 колеба ние имеет частоту около 660 МГц и мощность около 1 Вт. Для ослабления фазовых шумов гетеродина в тракт включен узкополосный термостабильный фильтр умножителя ФУм, который соединен с выходом утроителя частоты УтЧ1 через коаксиальный ферритовый вентиль. Выход ФУм через вентиль соединен со входом транзисторного усилителя мощности УМщ, с помощью которого компенсируются потери в цепочке УмЧ. Далее в варакторном УтЧ2 частота колебания доводится до значения 1980 МГц, а в последнем УтЧ3 — до 5940 МГц. Полученное в результате многократного умножения частоты колебание СВЧ выделяется полосовым волноводным фильтром узкой полосы ФУП и подается на смеситель передатчика. Для выполнения нормы на допустимое относительное отклонение частоты передатчика необходимо иметь весьма высокую стабильность частоты отдельных гетеродинов, входящих в приемопередающее оборудование РСП (например, для РРСП в диапазоне 2,45 ... 10,5 ГГц установлено Δfдоп/fпд) 200*10-6 . Если на участке РРЛ 18 раз ретранслируется сигнал (36 раздельных гетеродинов передатчика и приемника), то максимально допустимое относительное отклонение частоты каждого гетеродина должно быть ограничено значением (Δfг/fг) 10*10-6

46. Кварцевый генератор и умножитель частоты.

Принцип действия варакторных умножителей частоты ВУмЧ основан на использовании нелинейной зависимости барьерной емкости варактора Св от обратного напряжения на нем при малых высокочастотных потерях в этой области. Важными техническими характеристиками ВУмЧ являются КПД и максимальная выходная мощность. Первый параметр определяется как отношение мощности; полезной гармоники, выделяемой на выходе ВУмЧ, к подводимой мощности, входного колебания, второй зависит от максимальной мощности входного колебания, связанной с параметрами варактора.Существенным недостатком ВУмЧ является малая устойчивость работы при изменении внешних воздействующих факторов (входная мощность, температура). Паразитные колебания, возникающие в ВУмЧ, в большинстве случаев имеют частоты, расположенные в полосе пропускания гетеродинного тракта, что не позволяет их эффективно фильтровать. Повысить устойчивость ВУмЧ удается включением между отдельными каскадами УмЧ ферритовых циркуляторов, работающих в вентильном режиме.

Кварцевый генератор, маломощный генератор электрических колебаний высокой частоты, в котором роль резонансного контура играет кварцевый резонатор — пластинка, кольцо или брусок, вырезанные определённым образом из кристалла кварца. При деформации кварцевой пластинки на её поверхностях появляются электрические заряды, величина и знак которых зависят от величины и направления деформации. В свою очередь, появление на поверхности пластины электрических зарядов вызывает её механическую деформацию (см. Пьезоэлектричество). В результате этого механические колебания кварцевой пластины сопровождаются синхронными с ними колебаниями электрического заряда на её поверхности и наоборот. К. г. характеризуются высокой стабильностью частоты генерируемых колебаний: Δν/ν, где Δν — отклонение (уход) частоты от её номинального значения ν составляет для небольших промежутков времени 10-3—10-5%, что обусловлено высокой добротностью (104— 105) кварцевого резонатора (добротность обычного колебательного контура ~ 102).

Частота колебаний К. г. (от нескольких кГц до нескольких десятков МГц) зависит от размеров кварцевого резонатора, упругости и пьезоэлектрической постоянных кварца, а также от того, как вырезан резонатор из кристалла. Например, для Х — среза кристалла кварца частота (в МГц) ν=2,86/d, где d — толщина пластинки в мм.

47. Усилители мощности на ЛБВ, пролетных клистронах и транзисторах.

Лампы бегущей волны являются наиболее широкополосными усилительными СВЧ приборами, обладают большим коэффициентом усиления. Полоса рабочих частот УСВЧ на ЛБВ составляет около 10... 15% центральной частоты. Такая широкополосность и достаточная линейность АХ позволяют в отдельных случаях использовать УСВЧ на ЛБВ для усилени я нескольких сигналов СВЧ. Собственные шумы УСВЧ определяются коэффициентом шума усилителя. Для усилителя на ЛБВ средней мощности значение этого параметра 200... 1000. Собственные шумы ЛБВ складываются из следующих составляющих: флуктуационные шумы катода и шумы хаотического распределения тока, возникающие из-за перехвата электронов замедляющей системой и другими электродами; ионные шумы, возникающие вследствие колебаний ионов в электронном пучке (побочные ионы образуются в результате столкновения электронов пучка с молекулами остаточного газа в лампе). При относительно малых уровнях мощности сигнала на входе ЛБВ Рвх коэффициент усиления постоянен, лампа работает в линейном режиме (рис. 4.47, кривая 1 при Рвх<0 дБм). С увеличением Рвх коэффициент усиления падает, уровень гармоник полезного сигнала растет, усилитель переходит в режим насыщения (Рвх>5 дБм). Номинальный режим работы УСВЧ на ЛБВ в аппаратуре РРСП выбирается так, чтобы выходная мощность сигнала составляла 0,7... 0,8 мощности насыщения ЛБВ Pнас

Транзисторный усилитель мощности. С внедрением третьего поколения РРСП получили распространение транзисторные усилители мощности СВЧ колебаний, которые стали использоваться в выходных каскадах передатчиков и в качестве предварительных мощных УСВЧ в ТРСП и ССП. Усилительными элементами таких УСВЧ являются как биполярные, так и

полевые транзисторы. Рассмотрим пример типового УСВЧ на биполярных транзисторах, предназначенного

для передатчиков РРСП диапазона б ГГц, структурная схема которого дана на рис. 4.48. Д ля создания необходимого коэффициента усиления 30 дБ схема должна состоять из пяти каскадов.

Транзисторы СВЧ в каскадах включены по схеме с ОБ, широкополосные цепи эмиттера и коллектора образованы отрезками полосковых линий. Оконечный каскад УСВЧ построен по

балансной схеме, сформированной следующим образом. На входе установлен делитель мощности, который разветвляет сигнал на два мощных каскада с общей базой, а на выходе — сумматор усиленных сигналов. В таком режиме обеспечивается выходная мощность сигнала около 2 Вт на сдноваттных кремниевых биполярных транзисторах.

Клистронный усилитель применяется для получения большой мощности на выходе передатчиков земных станций спутниковой связи и вещания, а также передатчиков ТРСП. На рис. 4.49 дана упрощенная схема, поясняющая принцип действия УСВЧ на пролетном четырехрезонаторном клистроне. К аноду А и

коллектору К клистрона подводится высоковольтное напряжение около 12 кВ относительно катода. Электронный луч фокусируется с помощью фокусирующей системы, установленн ой вдоль оси резонаторного узла. Медный корпус коллектора и резонаторы клистрона W охлаждаются либо воздухом (при Pвых ; 5 кВт), либо водой (при больших Рвых) . Коэффициент усиления мощного каскада УСВЧ около 40 дБ при КПД не менее 25%. Ширина полосы пропускания передатчика с мощным УСВЧ 34 МГц по уровню —1 дБ, неравномерность характеристики ГВЗ в полосе fo ±15 МГц не более 5 нc. Для согласования УСВЧ с антенно - волноводным ФГ лвых трактом на выходе устанавливается мощный ферритовый вентиль ФВ, следующий за ним фильтр гармоник ФГ ослабляет нежелательные побочные излучения передатчика. Аналогичные мощные УСВЧ используются и на ТРРЛ.

48. Малошумящие усилители на транзисторах и варикапах.

Основные технические требования, предъявляемые к МШУ: ширина полосы рабочих частот Δfp может достигать 15...20% средней рабочей частоты; шумовая температура МШУ ТПР должна быть минимальной, коэффициент усиления МШУ /СМШу — достаточно большим для уменьшения вклада шумов СмПм, линейность АХ — высокой для предотвращения перекрестных искажений, неравномерность частотных характеристик МШУ (АЧХ, ГВЗ) — минимальной.

Усиленный сигнал выделяется на нагрузке истока W5 и через линию W7 и разделительный конденсатор С2 подается на выход каскада. Электропитание VI осуществляется от стабилитрона V2, питаемого через резистор R1, который представляет собой площадку резистивйого материала, напыленного на подложку. Полосковая линия W4 длиной К/4 разомкнута на конце и служит для широкополосного «заземления» конца стоковой нагрузки W5, конденсатор С1 осуществляет низкочастотную фильтрацию питающего напряжения.

50.Структурная схема передатчика КУРС-4. Принцип работы.

!!!Схемы приведены для КУРС-6, но они однотипны КУРС-4.

На вход одного из гетеродинов передатчика (ГтПд телефонного ствола) поступают вспомогательные сигналы, образованные на ПРС. В преобразователе частоты ПрЧ, на входе которого включен усилительограничитель сигнала ПЧ, формируется сигнал боковой полосы

частот, который усиливается в УСВЧ на ЛБВ. Далее сигналы СВЧ четырех передатчиков складываются в устройстве, аналогичном РФ приемника. Заметим, что гетеродинные тракты

систем КУРС-4 и КУРС-6 построены на основе цепочки умножителей частоты. В построении передатчиков имеется различие: в системе КУРС-6 передатчик имеет усилитель мощ-

ности СВЧ на ЛБВ, в системе КУРС-4 полезный СВЧ сигнал образуется на выходе мощного смесителя, а УСВЧ отсутствует.

49. Структурная схема приемника КУРС-4. Принцип работы.

!!!Схемы приведены для КУРС-6, но они однотипны КУРС-4.

Приемные СВЧ сигналы четырех радиостволов от антенно-фидерного тракта поступают на волноводный вход стойки приемника Пм-6. В разделительном фильтре РФ с помощью волноводных циркуляторов и полосовых фильтров СВЧ сигналы разделяются на четыре преобразователя частоты. В преобразователе частоты ПрЧ1 формируется колебание

ПЧ 70 МГц, которое затем усиливается в ПУПЧ и унифицированном блоке. С этого блока через разветвитель, построенный на основе гибридного тройника, сигнал подается на два выхода ПЧ

стойки Пм-6. В одном из приемников (телефонного ствола) к дополнительному выходу блока ПЧ подключен демодулятор ДмПЧ, предназначенный для выделения на ПРС вспомогательных сигна-

лов, передаваемых по РРЛ. На четыре входа блока ПрЧ (по числу передатчиков) к стойке

Пд-6 приходят сигналы от частотного модулятора (через АРзС на оконечной станции) или от стойки Пм-6 (на ПРС).

51.Системы автоматизирования резервирования в РРСП. Схема.

Автоматическое резервирование радиостволов применяется для повышения надежности работы РРСП. Перерывы связи по РРЛ в значительной степени обусловлены отказами приемопередающего оборудования и замираниями сигналов при распространении радиоволн. Учитывая, что перерывы связи в двух или более стволах одновременно относительно маловероятное событие, можно повысить надежность системы передачи заменой отказавшего радиоствола резервным. Переход на резервный радиоствол, разнесенный по частоте относительно рабочего, происходит в одном направлении связи одновременно на всем участке резервирования, состоящем из нескольких пролетов. Такой вид АРзС является разновидностью частотно-разнесенного приема и называется поучастковым горячим резервированием. На двух узловых станциях устанавливаются стойки резервирования стволов PC. Система АРзС, схема которой показана на рис. 7.13, охватывает до восьми радиостволов, один (или два) из которых резервный (на рис. 7.13 радиостволы А, Б, В, — рабочие и ОР — основной резервный). Обычно используется система

с одним резервным стволом по схеме «kРб + 1» (например, 3+1 ,7 + 1). Рассмотрим такую ситуацию: в стволе Б направления 1/2произошла авария — внезапно прекратилась передача полезного сигнала ПЧ. Неисправность фиксируется на приемной стороне УРС-2 с помощью устройства контроля ствола КС, в котором формируется аварийный сигнал. Этот сигнал подается на логическое устройство ЛУ для формирования соответствующего сигнала резервирования СРз, который передается по вспомогательному каналу (совместно с сигналами служебной связи) в одном из рабочих стволов. Обычно вспомогательный канал организуется в телефонном радиостволе А.

52. Электропитание аппаратуры, телеобслуживание и служебная связь РРСП

Существенную роль в обеспечении надежной работы РРСП играет высокий уровень организации технического обслуживания всего комплекса аппаратуры. Основой системы технического обслуживания современных автоматизированных РРС является аппаратура телеконтроля состояния ПРС. Для этого на участке РРЛ, ограниченном узловыми станциями (обычно около 6 ПРС), организуется передача данных системы телесигнализации ТС, команд телеуправления ТУ, а также служебных телефонных сигналов для переговоров с персоналом аварийно - профилактической службы АПС, выезжающим на ПРС. Функция телеуправления, осуществляемая в системе обслуживания, состоит в подаче с одной из двух УРС участка РРЛ необходимой команды на любую ПРС. Такой командой может быть, например, дистанционное управление телевизионным ретранслятором, размещенным на ПРС.

Данный рисунок для объяснениня СС на примере «КУРС»(система) Распределение спектра вспомогательных сигналов, используемых в аппаратуре

КУРС, показано на рис. 7.14. Каналы ПСС1 и ПСС2 (постанционная служебная связь) предназначены для организации служебной связи между УРС и ОРС; канал ПСС3 —для прямой служебной связи между смежными УРС; канал PC (районная служебная связь) — для циркулярной связи между всеми ПРС и УРС участка резервирования. Группа сигналов телеобслуживания передается в полосе частот 48,3...52,1 кГц. Сигналы ПСС и СРз вводятся на ЧМд-ТФ (см. рис. 4.6), а сигналы РСС и ТС — на фазовый модулятор в гетеродин передатчика

телефонного радиоствола. На ПРС организованы выделение и ввод сигналов обслуживания. Сигналы выделяются с помощью демодулятора ПЧ,

Электропитание аппаратуры РРСП. Надежность работы РРСП во многом зависит от бесперебойной работы системы электропитания. В эту систему входят: первичные источники энергоснабжения, переключающие устройства выбора одного из первичных источников, устройства стабилизации и поддержания бесперебойности электропитания. На радиорелейных станциях используются два вида источников энергоснабжения: вводы от государственных энергосистем и (или) собственные автономные источники электроэнергии. Второй вид источников обеспечивает гарантированное электропитание радиорелейных станций при отсутствии или временном пропадании энергоснабжения от источника первого вида. В качестве автономных источников используются автоматизированные дизель-генераторы, а на радиорелейных станциях с малым энергопотреблением — термоэлектрогенераторы ТЭГ, турбогенераторы или солнечные батареи. Для обеспечения бесперебойности питания и стабилизации напряжения, подаваемого на аппаратуру радиорелейных станций,, используются два вида накопителей энергии: аккумуляторные батареи и агрегаты с вращающимся маховиком.