Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 38
Текст из файла (страница 38)
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. ограничивающее условие будет /м Ф /пч ~ Впч/2. (8.19) Следовательно, условие, основанное на (8.!8) и (8.19), имеет вид 1м = /рч ~= ЗВ/2 + 2/пч Ф /пч ~ Впч !2 (8.20) где центральная частота принимаемого радиосигнала /' рч —— =7,5 ГГц. Таким образом, ограничен~не на выбор /пч, обусловленное комбинационным продуктом типа (2,1), будет 3/пч Ф/;,ч ~= 3 /2 ~ Впч/2 /пч М /'ч/3~8/2~=Впч/6= — 2500~267 МГц. (8.21) и центральная промежуточная частота не должна быть в области частот 2233 — 2767 МГц. Следующий порядок комбинационных продуктов преобразования вниз — это (2, 3).
Тогда /аз= 2(/яч~8/~)+ЗА'=' ~$ч~ +3(/ич~8/2 1пч). (822) Снова эта комбинационная помеха не должна попадать в полосу выходного тракта промежуточной частоты: /аз Ф /пч ~ Впч/2. (8.23) Следовательно, ограничения, налагаемые на выбор центральной промежуточной частоты, получаются при совместном учете как (8.22), так и (8.23): /аз = 1рч ~= 58/2 — 3/пч Ф /пч+ Впч/2 (8.24) 41пч чь /яч ~ 58/2 3= Впч/2 (8.25) /пч =/яч/4 ~ 5В/8 ~ Впч/8 = 1875 ~'= 325 МГц, (8.26) и промежуточная частота приемника не должна быть в интервале частот 1550 — 2200 МГц. 194 Поскольку обычно требуется, чтобы полосы промежуточных частот передачи и приема были одинаковыми, то допустимые значения центральной промежуточной частоты ниже 2,767 ГГц находятся в частотном интервале 600 МГц< !пч< 1550 МГц.
При конкретном проектировании, конечно, могут включаться и дополнительные ограничения комбинационных помех или же некоторые из выше описанных видов могут исключаться из-за их малого уровня. Значимость компонент, конечно, зависит от амплитуд паразитных продуктов в используемых смесителях.
Ограничения при преобразовании частоты вниз также показаны на рис. 8.8. Искажения в фильтрах преобразователей частоты. Полоса пропускания фильтров промежуточной частоты земной станции, измеряемая по уровню 3 дБ, часто существенно шире полосы, определяемой по уровню 1 дБ. Такое расширение полосы пропускания желательно для того, чтобы уменьшить искажения широкополосных цифровых сигналов.
Более того, в значительном числе примеров полоса по уровню ! дБ больше полосы типичного сигнала. Фильтры с более резким ограничением полосы пропускания для уменьшения шумов и помех от соседних каналов обычно являются частью модема, а не преобразователя частоты.
Однако специально разработанная земная станция может иметь полосу пропускания по промежуточной частоте такую же, как и модема. В этом случае преобразователь частоты может быть составляющей частью модема. Тем не менее требования к преобразователю частоты и всей цепи элементов передачи и приема обычно определяют равномерность амплитудно-частотной и линейность фаза-частотной характеристик (или характеристик группового времени запаздывания).
Требования к этим параметрам, обусловленные высококачественной демодуляцией цифровых сигналов, определены в гл. !3 для нескольких полезных примеров. Иногда эти требования столь серьезны, что необходимо использование специальных амплитудных и фазовых корректоров в тракте ПЧ или в модеме (возможно использование фильтров синфазного и квадратурного каналов). В.В. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В УСИЛИТЕЛЯХ МОЩНОСТИ Иа земной станции, работающей в диапазоне СВЧ, обычно применяются клистронные усилители или усилители на ЛБВ, которые являются устройствами с ограниченной пиковой мощностью, и поз~~му становятся нелинейными устройствами, как только достигается Режим насыщения.
Следовательно, при передаче нескольких сигналов, например двух сигналов с несущими частотами (~ и )м ~~~вякают комбинационные составляющие с частотами п~~ — гпЬ где 1и— ~п — тп~~ =1. Транзисторные усилители могут использоваться на мень нытик Уровнях мощности, и они уже находят важное приме-. нение на тве датель на более низких частотах, например в (. диапазоне, Эти Рд ельные устройства также имеют ограничения по пиковой мощности. 7* 195 ллллалмлатллола амгм На рис. 8.9 показаны т п а ис., показаны типичные условия ограничения нелинейных продуктов при передаче нескольких сигналов, включающих 10 сигналов большой мощности Рс и 10 сигналов малой мощности Р„= Ра/40 каждый.
Полная по- лезная средняя мощность этих 20 сигналов составляет 410 Р,. Для того чтобы уровень нели~нейных продуктов оставался бы на 20 дБ ~ ниже минимального уровня одного сигнала Р, гм нужно иметь их мощность меньше средней выходной мощности на 46 дБ. Полная средняя выходная мощность ЛБВ должна быть уменьшепа на некоторую величину Ва, дБ, которая рассчитывается в гл. 9 в зависимости от подавления сигналов при различных моделях нелинейности. Методы расчета допустимых уровней нелинейных продуктов рассмотрены в $ 11.6. мллолмлаллмдм лм алли ел При МДВР только ОДин сигнал проходит ямал"л лд'"" ' "'"'"'"' через мощный усилитель в данный момент вре- мени, поэтому не требуется уменьшать мощ' рмс.
В.9. Соотношение ность. Более того, при большой скважности междУ Уоовн~~" "о или коротких интервалах работы (1 — 0,1%) дуктов искажений нри некоторые типы' импульсных усилительных передаче !О сигналов с приборов (например, используемых в радио'йоаыоимурсвием ра= локаторах) могут работать в режиме средней -с малым уровнем р МОШИОСТИ ПРИ УСЛОВИИ, ЧТО ПОСТОЯННЫЕ ВреМЕ- ни питания и охлаждения достаточно велики по сравнению с длительностью импульсов при МДВР и что ширина полосы усилителя мощности достаточно велика. Если же длительность импульса при МДВР слишком велика, то огибающая этого импульса начинает искажаться и может возникнуть значительная модуляция фазы в зависимости от времени, вносимая импульсным усилителем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
