Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Для усиления такого суммарного сигнала с меняющейся амплитудой необходимы усилители с линейной амплитудной характеристикой (см. $6.2, 10.6). Аналогичная задача возникает в телевизионных передатчиках при совместном усилении сигналов изображения и звукового сопровождения (см.
8 9.8). Для повышения надежности передатчиков ретрансляторов используются меры, рассмотренные в гл. 11. При этом следует иметь в виду, что ретранслятор находится в условиях открытого космического п$юстранства, т. е. глубокого вакуума, невесомости, метеоритной опасности, интенсивной солнечной радиации, космического и рентгеновского излучений. Во время запуска на.него воздействуют сильные вибрации и большие ускорения. Температура спутника и ретранслятора может резко меняться в широких пределах (например, от -150 до +60'С).
Важным для бортового передатчика является жесткое ограничение по мощности источников питания. Примером реализации бортового ретранслятора (рис. 10.6) может служить передатчик спутника «Молния» («Молния-!», «Молния-2»,«Молния-З»), а также «Радуга», различающиеся числом стволов и рабочими частотами 12э1. На рис. 10.6 кварцевые генераторы и тракты умножения частоты Г, и Г, показаны в неразвернутом виде; КК вЂ” коммутаторы комплектов приемопередающего устройства. Отличительная особенность этого ретранслятора— наличие двух каскадов усиления на ЛБВ малой и средней мощности. Мощность ретранслятора 4...40 Вт в зависимости от модификации н 'Р~~'"'~~" - -~ Г аалто ПЧ Тракт родиочостоаы традотчоко Рнс. 1О.б.
Упрощенная структурная схема бортоаого ретранслятора «Ыолнняа, «Ралугаа 507 Рнс.!Огл Упрощенное струитурнаа схема неяеяающев часта оортоаого регранслатора еЭаран» характера работы. Остальные элементы аналогичны рассмотренным выше. Ширина полосы пропускания 40 МГц (у системы «Молния-1» для 1 ГГц полоса 12 МГц). Передатчик ретранслятора системы аЭкран» (рнс. 10.7) [2»1 отличается повышенной мощностью Р м 200...300 Вт, получаемой от пролетного клистрона, а в новейших модификациях — от транзисторного усилителя.
Здесь особенно важны известные достоинства клистронов— наивысший среди приборов СВЧ коэффициент усиления и повышенный КПД (см. $10.6). Другой особенностью является поблочное резервирование большинства элем ентор. Выбор рабочего элемента осуществляется подачей на него питающего напряжения и коммутацией цепей ПЧ и СВЧ с помощью диодйых переключателей (ПД) и ферритовых вентилей.
Ширина полосы пропускания 24 МГц. На станциях радиорелейной связи прямой видимости и тропосферных, на наземных станциях и на борту спутников-ретрансляторов обычно имеется несколько передатчиков, используемых совместно и образующих так называемый нерее)иоиуий комплекс. Прежде всего, несколько передатчиков необходимы для взаимного резервирования в целях повышения надежности, Далее, несколько передатчиков используются для создания нескольких стволов передачи информации, т. е. сигналов телефонии и программ телевидения, для организации разноса по частоте в тропосферных линиях н др. [9, 25[.
10.3. ЧАСТОТНЫЕ МОДУЛЯТОРЫ Принцип действия и конкретные схемы модулятора для получения угловой модуляции прямым методом (частотная модуляция) рассмотрены в з 8.3 — 8.5. Как отмечалось, отличия модуляторов РРЛ и т. п. от модуляторов для вещания н низовой связи состоят в существенно более глубокой и линейной модуляции широкополосным сигналом. Представление о девиации частоты и необходимой ширине спектра, в котором сосредоточено 99% энергии ЧМ колебания, для РРЛ с разным числом каналов дает табл. 10.3 [81. Как видно из таблицы, девиация частоты достигает значения 4('„„„» 4 МГц, а необходимая ширина полосы пропускания П = Ф; и» 35 МГц.
Таблица 10.3 При передаче сигналов телевидения (Е, = 6 МГц) применяется девиация частоты ф' = 4 МГц и необходимая полоса частот для ЧМ колебания составляет П„» 2(Ея + г~' ) = 2(6 + 4) = 20 МГц. Получить такие значения девиации частоты при высокой линейности непосредственно на поднесущей частоте Д„', = 35; 70; 1 40 МГц) трудно. Поэтому обычно в многоканальных РРЛ, когда ф'/~ > 0,01, применяют модулятор (рис.
10.8) на основе двух модулируемых по частоте автогенераторов(см. 88.4), работающих на более высоких, чем У„',, час- сато аоуяяо н я Рис. 10.8, Структурная схема частотного модулятора на бнсннях 509 тотах 7; н 7' (модулятор на биениях, двухтактный модулятор). В отечественной практике при ~„, = 70 МГц частоты 7", и 7 имеют значения 300...400 МГц, причем 7; -7 = /„', . Для того чтобы побочные продукты преобразования после смесителя не попадали в полосу пропускания тракта поднесущих частот (см.
гл. 4), выбирают /; = (1,6+ + Ф)7„,~, /з = /, + /„,... где Ф вЂ” целое число. Каждый из автогенераторов строят с двумя варакторами, включенными последовательно или встречно (см. 9 8.4 и рис. 8.17). Прн повышении рабочей частоты автогенератора усиливается дестабилизирующее воздействие внешних условий на частоту генератора. Соответственно увеличивается нестабильность средней частоты тракта поднесущей частоты. Для обеспечения заданной допустимой нестабильности средней частоты передатчика иногда в состав частотного модулятора на биениях приходится вводить систему автоматической подстройки частоты (см.
$4 6 н 8.4), как показано на рис. 108 штриховой линией [9). Прн этом обеспечивается нестабильность средней частоты модулятора на биениях е„< 5 10 ~. ! 0.4. КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР Как следует нз з 10.2 и рис. ! 0.2, назначение кварцевого автогенератора и тракта умножения частоты состоит в создании радиоЧастотных колебаний с частотой/= ф„', = / -7„, при высокой стабильности этой частоты е и мощности, достаточной для работы смесителя передатчика. Кроме того, необходимы малые уровни паразитной модуляции, гармоник и субгармоник основного колебания 7'= лу„',. Требуемая стабильность частоты гетеродина определяется (см.
з 10.2) заданной стабильностью передатчика е мь стабильностью средней частоты колебаний на выходе тракта частотного модулятора е„,: е = ея,е — е„, /„' /л~,. Как показано ниже, из-за вредного влияния умножителей частоты стабильность частоты кварцевого автогенератора должна быть выше е. В отечественной практике РРЛ е„,~ ~ 10~...10 ~. Частота на выходе тракта умножения в зависимости от назначения передатчика (см.
табл. 1О.!) может достигать нескольких гигагерц. Такие частоты не могут быть непосредственно получены от автогенераторов, стабилизированных кварцевыми резонаторами с объемными колебаниямин (ем. $ 4.5 и !72)). Основой для получения весьма высоких частот на выходе тракта гетероднна является совместное использование кварцевых автогенераторов, работающих на частоте механической гармоники кварцевого резонатора, н последующих каскадов умножения частоты (см. з 2.20).
510 Принцип действия и схемы кварцевых автогенераторов рассмотрены в з 4.5. При работе на основной частоте объемных колебаний кварцевого резонатора достижимы частоты 1„, < 20 МГц, а при работе на механических гармониках у'„, „~ 350 МГц. Эти границы условны и меняются в сторону увеличения по мере совершенствования теории и технологии кварцевых резонаторов 1721. Поскольку, как показано ниже, коэффициент умножения частоты Ф в передатчиках данного типа определенный и фиксированный, а рабочие частоты разные ( см. табл. 10.1), то для каждого передатчика (или для небольшой группы) необходимо изготавливать индивидуальные кварцевые резонаторы.
Такие «штучные» резонаторы при приемлемой стоимости обладают несколько пониженной стабильностью частоты по сравнению с серийными. Изготавливаются заказные резонаторы с точностью до пятого — шестого знака, например 243, 718 МГц. Как известно, для повышения стабильности частоты автогенератора его нагрузкой является специальный каскад — буферный усилитель. Так как для умножителей частоты требуется повышенный уровень возбуждения, то каскад усиления между автогенератором и первым умножителем частоты тем более необходим. Основное применение имеют транзисторные умножители частоты с умножением 2 или 3 на каскад (см. э 2.20).
Приходится использовать много каскадов для получения общего коэффициента умножения Ф = Ф,ФзМэ...м 10...40, Ф и (/" е -~„...) 7 7„',; берется целочисленное значением, равное У = 2 3, где т — число удвоителей, л — число утронтелей. Как известно, каждый каскад умножения частоты создает паразитную амплитудную модуляцию своего выходного колебания (см. $ 2.20) и, кроме того, углубляет амплитудную модуляцию входного колебания (см. $ 6.3). Следовательно, при умножении частоты гармонического стабильного по частоте колебания, полученного от кварцевого автогенератора, на выходе цепочки умножителей будет колебание со сложным спектром (шумовой спектр), близко примыкающим к 'частоте У = Ф/„',.
Подавить зти вредные составляющие с помощью фильтра на выходе тракта умножения невозможно. Наличие спектра частот вокруг частоты 7' = Ф7„, эквивалентно некоторому ухудшению стабильности частоты (см. з 4.6), о чем говорилось выше. Для уменьшения вредного влияния умножителей на стабильность частоты необходимо до предела уменьшать Ф, в составе каждого каскада умножения применять эффективный полосовой (полосно-пропускающий) фильтр, чередовать каскады умножения и усиления. На высоких частотах, где не оказывается подходящих по мощности для каскадов умножения частоты транзисторов, можно использовать варакторные умножители частоты (см. з 2.20). Но при этом потребуется большая мощность предшествующих каскадов гетеродннного тракта; конструкция тракта усложняется.
5!1 ар рнс. ! ц9. Структурные схемы тракта умножения частоты перейатчнка: а — просьейынй вариант; б — с аополннтсньнын фетоеын ноауаьтсрон Поскольку полосы несущих частот, в которых работают передатчики РРЛ и др., узкие (см. табл. 10.1), фильтрующне цепи умножителей частоты целесообразно строить в виде неперестранваемых полосовых (поносно-пропускающих) фильтров (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
