Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 131
Текст из файла (страница 131)
Возможно несколько решений задачи, например использовать понижающии смеситель в кольце ИФАПЧ или построить 9 ГУН на частоте в М раз меньше рабочей с последующим ее умножением. При полосе пропускания ФНЧ кольца ИФАПЧ порядка 20 кГц обеспечивается эффективное подавление низкочастотных шумов ГУН (в том числе фоновых) и высокочастотных шумов ОКГ На частотах выше 6 ГГц ГУН строят на маломощных ПТШ; при необходимости увеличения мощности гетеродина ставят дополнительные усилители Схема с ИФАПЧ позволяет осуществлять смену рабочих частот передатчика без смены кварцевого резонатора заменой делителя с постоянным коэффициентом деления на делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) и выбором шага сетки синтезатора частот в соответствии с частотным разносом каналов РРС. Методика проектирования синтезаторов рассмотрена в гл.
4. Повышение мощности СВЧ твердотельных генераторных приборов привело к созданию малогабаритных, высокоэффективных передатчиков РРС, где выходную мощность и колебания гетеродина генерируют непосредственно на СВЧ автогенераторах на ЛПД или ДГ. Примером может служить модернизированная по сравнению с ранее описаннои в [9.4~ отечественная станция РРС, обеспечивающая передачу цифровой (В = 34,368 Мбит/с) или аналоговой (телевидение) информации в диапазоне 11 ГГце. Передатчик выходной мощностью 27 дБм построен на * Разработка МГП "Радиан" в Санкт-Петербурге. 688 589 ппг пад мед пппч Рис.
9.4 Рис. 9.5 Ь///э - й т/Р /Р (9.4) где Р, — выходная мощность АГ; Р, — мощность синхронизирую- щего сигнала; 6 = (1...3) . 10 з. На практике отношение Р,/Р, составляет 10... 15 дБ. Серьезной задачей при разработке передатчиков РРС является снижение шумов генераторов на ЛПД. Для оБеспечения допустимого уровня шума в схеме рис. 9.4 производилась оптимальная настройка генераторов по минимуму шума путем регулировки связи генератора с нагрузкой. Это позволило создать АГ на ЛПД со стабильными шумовыми характеристиками 10...20 пВт в ТФ канале в диапазоне температур от — 40 до +50 'С. Проектирование СВЧ АГ на ЛПД и ПТШ рассмотрено в з 9.6.
Как было сказано, в цифровых РРС с малой и средней скоростями передачи иногда для получения сигналов 2-ОФМ и 4-ОФМ применяют модуляцию последовательностями импульсов непосредственно СВЧ * Уровни мощности на рис. 9.4 указаны в дбм, т.е. в децибелах по отношению к мощности в 1 мвт, чем широко пользуются при описании радиорелейных станций. ЛПД ЗА730В; его упрощенная схема приведена на рис. 9.4*. Гетеродином служит автогенератор Г на ЛПД с параметрической стабилизацией частоты, для чего к резонатору автогенератора подключают дополнительный эталонный резонатор. Нестабильность частоты передатчика составляет 1 10 ~, что достаточно при организации радиорелейных линий с 3-4 пролетами. Усилитель мощности У отражательного типа представляет собой автогенератор (АГ) на ЛПД, синхронизированный СВЧ сигналом со смесителя. Передачу сигналов служебной связи (ССС) производят путем ЧМ колебаний гетеродина, для чегб ССС на поднесущей 10 МГц подают на ЛПД гетеродина.
Выходной усилитель мощности, работающий в режиме синхронизации, имеет коэффициент усиления мощности 15 дБ при полосе синхро~ниэации 50...70 МГц и неравномерности АЧХ не более 0,5 дБ в полосе /э ~15 МГц. Вообще полоса синхронизации одноконтурного АГ на ЛПД может быть рассчитана по формуле колебаний (рис. 9.5). Передатчик состоит из СВЧ генератора Г, манипулятора (Мод), подмодулятора (Под), выходного УСВЧ.
В схему также входят полосовой фильтр СВЧ и циркулятор на входе антеннофидерного устройства. Манипуляцию в зависимости от уровня мощности можно осуществлять либо на выходе схемы, либо до выходного усилителя СВЧ. Источником колебания СВЧ является стабилизированный СВЧ АГ либо, как в гетеродинных трактах рассмотренной ранее схемы, кварцевый АГ с последующим умножением частоты. Если принять, что мощность СВЧ колебаний на выходе АГ составляет 50...100 мВт, поло- совой СВЧ фильтр вносит затухание 1...1,5 дБ, затухание циркулятора 0,2 дБ, а ослабление сигнала в СВЧ манипуляторе 4-ОФМ составляет 3 дБ, то для получения на выходе передатчика мощности 1 Вт требуется усиление сигнала на 14...
18 дБ. Эту величину можно получить в трехкаскадном УСВЧ на ПТШ или двух усилителях на ЛПД Достоинство схемы с модуляцией на СВЧ вЂ” простота структуры; в ней отсутствует тракт ПЧ и смеситель СВЧ. Однако с возрастанием скорости передачи возрастают искажения сигнала в модуляционном устройстве, падает его КПД, усложняются требования к СВЧ фильтрам, Поэтому при высоких скоростях передачи схема с модуляцией на ПЧ для цифровых РРС более эффективна 9.4. Проектирование высокоэффективных СВ Ч смесителей передатчиков Высокоэффективные СВЧ смесители передатчиков строят на варакторах Большой и средней мощности.
Обычно применяют Балансную схему на двух диодах. Возможны волноводная и полосковая реализации смесителя. В волноводной структуре (рис. 9.6) варакторы 1 и 2 размещают посредине широкой стенки волновода 3. Их базы зажимают с помощью металлических цанг и далее через втулки 4, 5, образующие внутреннюю трубу настроечных коаксиальных контуров 6, 7, соединяют с корпусом.
На змиттеры диодов по соединительной полосковой линии 8 подают синфазно напряжения смещения Бге и промежуточной частоты и, . Для напряжений гетеродина и боковых частот (основного вида колебаний Н,в) диоды 1 и 2 включены встречно, и эти напряжения действуют на них противофазно Фильтр 9 является ФНЧ с полосой пропускания несколько выше верхней частоты сигнала ПЧ.
При хорошеи симметрии Балансной схемы резко ослабляются волны основного типа четных гармоник, частоты гетеродина и комбинационных частот четных порядков, а установка в волноводе двух диодов дает возможность увеличить выходную мощность в 2 раза. Камера, где размещены варакторы, представляет собой отрезок прямоугольного волновода стандартных размеров. Длину широкой стенки выбирают равной а = Ле/(1,15...1,3), где Ле — длина волны в свободном пространстве. Размер узкой стенки 6 должен быть таким, чтобы в зазоре волновода можно было разместить оба диода. Кроме того, отношение 6/а определяет волновое сопротивление волновода для 690 691 к'г ко аг Рис. 9.Т Рис. 9 О волны основного типа Нго.
Его = 2409(Ь/а)(Лд/Ло), (9.5) л '1 — и 72,г — ~„, „„„„„„,. п„„„,у эквивалентное сопротивление варактород на частотах /г, и /эмх должно быть согласовано с Я~о, то в зависимости от отношения 6/а можно получить разную степень согласования. Этои же цели служат и специальные подстроечные коаксиальные резонаторы 6, 7. В аппаратуре РРС используют схемы СВЧ смесителей двух типов: проходного и отражающего. Один из вариантов проходной схемы на основе волноводного тройника показан на рис. 9.7.
В смесительную камеру Ч/5 через циркуляторы %1, УУЗ и волноводную секцию %2 вводят мощность гетеродина Выходнои СВЧ сигнал (/ьых = /сет г /цч) выводят через циркулятор Ч/3, волноводную секцию Ч'4 и ПФ, пропускающий рабочую полосу частот. Для получения высокого КПД смесителя диоды 1 и 2 нужно согласовать с нагрузкой на выходнои частоте, а гетеродин (генератор СВЧ) — с его нагрузкой. Вопросы согласования будут рассмотрены далее. Отметим, что для настройки смесителя используют коаксиальные шлейфы Ч/6, Ч/7, участок волновода Ч~8 с подвижным короткозамыкателем, настроечные винты в секции Ч~2.
В согласованной схеме нижняя боковая полоса подавляется, и вся подводимая мощность, за вычетом неизбежных потерь, преобразуется в мощность выделяемой верхней боковой полосы. Достоинствами смесителя проходного типа являются высокий КПД и большая выходная мощность, которая при оптимальнои настройке почти в 2 раза выше, чем у схемы отражающего типа. К недостаткам схемы относятся сложность настроики, более узкая в сравнении со смесителем отражающего типа полоса преобразуемых частот, заметная чувствительность выходных параметров (мощности, КПД, частотных характеристик) к изменениям геометрических размеров волноводов при колебаниях температуры и вибрации. В смесителях отражающего типа (рис.
9.8) мощность гетеродина подводят к варакторам через циркулятор ЧГБ и волновод Ч/5, а мощность выделяемой полосы распространяется в обратном направлении от диодной секции Ч/3 через циркуляторы Чlб, Т77 и паласовой ий аунг фильтр ПФ1. Вотличие отсмес- ии - Уое гелей проходного типа в этой схе- ч, йгГ ио юг ляг ме колебания двух боковых полос Гз — верхнеи и нижней — проходят к паласовому фильтру ПФ1, при- ж» чем при достаточной широкополосности смесителя их мощности Рис. 9.9 практически равны. Это позволяет при смене фильтра выделять мощность либо верхней, либо нижней боковой полосы.
Мощность подавляемой боковои полосы вместе с другими комбинационными частотами, а также часть мощности гетеродина, которая при возможном рассогласовании будет отражаться от диодной секции, отражаются от ПФ1 и выделяются в балластной нагрузке циркулятора Уо7. Достоинством схемы является простота согласования варакторов с волноводом, осуществляемого настроикой коаксиальных шлейфов ~Ф2 и Ч/4 и изменением длины короткозамкнутого отрезка волновода ЧГ1. Схема достаточно широкопопосна и отличается стабильностью выходных параметров. Недостаток схемы — низкии КПД из-эа генерации и последующего выделения в балласте мощности неиспользуемой полосы.
Мощность генерируемых комбинационных высших порядков оБычно значительно меньше мощности основных частот преобразования /+ и / . При необходимости их ослабления между смесительной камерой Ч/3 и циркулятором Ч/6 ставят заграждающии волноводный фильтр гармоник, эффективно подавляющий все частоты, кроме /„,, /+ и / Схема смесителя отражающего типа на полосковьи линиях (ПЛ) показана на рис. 9,9. Схема построена на основе квадратурного моста (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
