Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Тогда затухание фильтра передачи Евер для компонент в полосе приема должно быть по крайней мере Хпер=Р„„„,-)-20 дБ — Є— Г=(Р„„,— 20)+20 — (й+T + +В„нн) — 1, дБ, (8.3) где й= — 198,6 дБм/К Гц — постоянная Больцмана, Тш — шумовая температура системы, т' — развязка, обеспечиваемая дуплексером, н Вы,— минимальная полоса сигнала в герцах.
Для Р„р — — 60 дБм, тш=200К=23 дБ, В„нн=! кГц=30 дБ требуется затухание фильтра передачи: г'.иер = 60 — ( — 198,6+ 23+30) — 50 = 155,6 дБ. (8.4) Фильтр верхних частот волноводного типа может обеспечить подавление низкочастотных компонент в спектре передаваемого [89 сигнала, если критическая частота волновода выше частот принимаемого сигнала. Таким образом, мощность передаваемого сигнала в полосе ниже полосы частот передачи может быть существенно подавлена в волноводе на частотах ниже критической. яа о~ оп оп оа Ю гп й lп б,п 7 ф аг га га оп папа оп ап гаг ппаопо апопп оаа гп ао яп зима Пгорооо шомю ооопои, рога Рис. 8.8. Величина группового времени задержки То чебышевского фильтра в середине полосы пропускаиия в зависимости от ширины полосы и числа звеньев фильтра.
Неравномерность ха- рактеристики — 0,01 дБ Фильтр верхних частот волноводного типа с критической частотой вблизи или выше полосы частот приема может обеспечить эту величину развязки (155,6 дБ) на нижних частотах приема. В волноводе длиной 1 м на частоте выше критической г,р — — 1го.„р теоретическое значение затухания Ь при волновом сопротивлении г), удельном поверхностном сопротивлении )апач и размерах сечения а, в будет (8.5) для волн типа ТЕыо, где т) а )' р/е, гь — магнитная проницаемость, в — диэлектрическая постоянная [374). Для свободного пространства волновое сопротивление ч1=277 Ом. Корень квадратный в знаменателе выражения (8.5) имеет резкую зависимость от частоты, что вызывает большое затухание на нижних частотах боковых полос передаваемого сигнала.
При работе с большими мооцностями этот фильтр передачи может потребовать принудительного охлаждения, поскольку потери сигнала и мощность внеполосных составляющих, поглощаемых фильтром, могут быть значительными. 190 8.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ И ПАРАЗИТНЫЕ ЗФФЕКТЫ Проектирование преобразователей частоты (повышающих и понижающих) и соответствующих синтезаторов частот для земной станции в значительной мере зависит от требований, связанных с сигналами, в частности: 1.
Полный диапазон перестройки по радиочастоте. 2. Требования к ширине полосы на промежуточной частоте. 3. Ограничения на использование стандартных номиналов промежуточных частот и модемов. 4. Устранение паразитных продуктов преобразования на выходе смесителя. 5. Влияние искажений в фильтрах и требования к выравниванию амплитудной и фазовой характеристик. 6. Фазовый шум генераторов и паразитная ЧМ.
Полоса пропускания по промежуточной частоте сравнительно широка, а часто требуется широкий диапазон перестройки, поэтому преобразователь частоты может быть значительно сложнее, чем в типичных радиорелейных линиях прямой видимости. В земных станциях общего назначения полоса пропускания по промежуточной частоте обычно находится в пределах 5 — 130 МГц. В большинстве случаев передаваемые сигналы имеют существенно меньшую ширину спектра, чем полоса пропускания по промежуточной частоте. Однако дешевые национальные станции специального применения иногда не требуют такой возможности перестройки и такой ширины полосы, как международные земные станции общего применения. Преобразование частоты вверх. Повышающий преобразователь преобразует сигнал промежуточной частоты (ПЧ) с центральной частотой 1пч и шиРиной полосы Впч в Радиочастотный сигнал с центРальной частотой ~рч и полосой частот в гРаницах от )рч — В12 до 1рч+В12 (Рис.
8.7). Таким обРазом, одностУпенчатый пРеобРазователь частоты, или же вторая ступень двуступенчатого преоб- РазователЯ, Работает с гетеРодином (Г) частоты 1г, где 7 г —— )рч— — 1пч. Такой выбор частоты местного гетеродина позволяет избежать инверсии спектра (перестановки верхних и нижних частот) сигнала. Обычно инверсия спектра является нежелательной из-за трудности проверки аппаратуры по шлейфу. у некоторых многофазных сигналов при такой инверсии спектра изменяется кодирование. Синтезатор местного гетеродина перестраивается в диапазоне частот В (Гц), часто с шагом 1 кГц. Смеситель, используемый в преобразователях частоты, иногда ~вляется двойным балансным для того, чтобы уменьшить паразитные частотные компоненты.
Однако комбинационные компоненты малого уровня и гармоники все же образуются на частотах гп(~пч ~ Впч12)+4,. (8.6) кают Наиболее значительные паразитные компоненты обычно возни- 3-го ют на частотах, соответствующих комбинационным частотам -го и 5-го порядков, 191 21г~1пч~Впч/2, 1г~2(1пч~В/2) 31г ~ 2 (1пч ~ Впч/2) 21г ~ 3 (/пч ~ Впч/2) (8 7) и на гармониках частоты гетеродина и промежуточной частоты 21г 31г 2(1пч ~ Впч/2) 3(1пч~ л8пч/2) (8 8) где знак -~- отмечает границы спектра комбинационных компонент.
Рте атер а) лу К Влмлйлилгл Риг. В.7. Функциональные схемы преобразовате- лей частоты: а — повышающий преобразователь; /пч+/„= =1 ч+в /21 б — понижающий, преобразователь: -~-В/2+/т ирч ""=/пч . Заметим, что центральные частоты радиосигналов неодинаковые: т ЫД Частоты т„и Л'„должны нч шч изменяться таким образом, чтобы обеспечить перестройку передатчика в полосе частот от У вЂ” В 12 до ирЧ /дрч -ГВ!2 и приемника в полосе от Л' — В 12 до дрЧ +В12: Ф, Ф вЂ” фильтры радиочастоты и про- ДРЧ ' РЧ' ПЧ межуточной частоты соответственно. à — тетеродин Наиболее низкий порядок существенных по уровню комбинационных составляющих на выходе повышающего преобразователя будет типа (1,2) на частоте 1лз.
122 = 1г + 2 (1пч ~ Впч/2) = (1рч ~ В/2 1пч) + 2 (1пч ~ Впч/2) (8 9) где 1т изменяется от 1рч+ В/2 — 1„Ч до 1рч В/2 — 1пч. Необходимо обеспечить такие условия, чтобы эта комбинационная компонента не попала бы в полосу частот выходного радиосигнала, тогда ограничивающее условие 1,2~=1рч ~ В/2. (8.10) Следовательно, объединяя (8.9) и (8.10), получаем ограничения 122 =(1РЧ ~= В/2) +1пч ~ Впч Ф 1рч ~ В/2 (8.11) или /пиФ ~ В ~ Впч, (8.
12) 192 где каждый знак ц- может выбираться независимо, а знак неравенства обозначает область частот, которую нужно избегать. Это значит, что комбинационные компоненты могут попасть где-либо в частотных областях, определенных знаками ц-. Следовательно, /пч должна превышать В+Вп„— — 600 МГц для Вин=100 МГц и ~рч — 8,15 ГГц для В= 500 МГц, а промежуточная частота не может быть в области, ограниченной ц-В е-Впч соответственно.
Второе ограничивающее условие связано с комбинационной компонентой типа (2, 3) на частоте /зз.' = 2/е 3 (/пч ~ Впч/2) = 2 (/рч ~ В/2 /пч) 3(/пч й Впч/2) (8 13) Следовательно, ограничивающее условие будет /за~/рч ~ В/2. (8.14) Таким образом, из (8.13) и (8.14) имеем ограничения на выбор /пч: немо(г,в миназамгц 1 лама/г,а/ нампгг ц ~ аап-ггаамгц ггат-гга)мгч ( зБЕ~Л(Ы~Б ! 1 О=лет — ', ~еаееетета ааа ~ мгц ае ~еао мгц лама Гбгг оо-пап мгц юоа ноо гоп п ага а ааамежуатаееае еаппата нет, и ц Рис.
8.8. допустимые области цли выбора частоты / . Заштрихованы вертикально участки, пораженные комбинационными помехами при повышающем преобразовании, наклонно — при понижающем Частотные ограничения налагаются для того, чтобы предотвратить йопа ан д ия этих паразитных компонент в полосу час Р д осигнала.
Они графически изображены на рис. 8.8 для 7 — гав диапазона радиочастот 7,9 — 8,4 ГГц и центральной промежуточной 193 = 2/рч ~  — 5/пч ~ ЗВпч/2 ~/рч ~ В/2. (8.15) Следовательно, ограничение на выбор /пч сводится к тому, чтобы избежать области частот, определяемой выражением 5/пч Ф /рч ~ (3/2) (Впч + В) (8.16р В частности, промежуточная частота не попадет в такую область частот при В = 500 МГц и Впч —— 100 МГц, если /пч ~ 1630 ~ 180 МГц =от 1450 до 1810 МГц. (8.17) частоты, ограниченной условием /пч( 2 ГГц. Следовательно, /г ) 7,9 — 2,0 ГГц= 5,9 ГГц, а гармоники частоты гетеродина и промежуточной частоты не имеют существенного значения. Следовательно, комбинационные компоненты типов (1,2) и (2,3) определяют доминирующие ограничения (8.11) и (8.!5).
Преобразование частоты вназ. На рис. 8.7б показана схема одноступенчатого понижающего преобразователя частоты, аналогичного повышающему преобразователю на рис. 8.7а. Для тех же самых комбинационных продуктов смесителя необходимо теперь избегать выходных паразитных компонент промежуточной частоты в полосе /пч -~- Впч/2. Комбинационный продукт (2,1) наиболее низкого порядка имеет составляющие в интервале /и = — /рч -~ В/2+ 2/„' = — /рч ~= В/2+ 2 ( /рч ~ В/2 — /рч). (8. 18) Необходимо обеспечить, чтобы эта комбинационная помеха не попала бы в полосу тракта промежуточной частоты, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
