Файл: Хромых, М. К. Проектирование радиорелейных линий связи.pdf

можно определить по приближенным формулам:

(«^м.с)2

J 0 (а ^ м .с ) » 1 +

a Uv

Jj (a(Jм.с)

Более точно значения модулей определяют по кривым, приведенным на рис. 33 [52, 60].

Входные сопротивления на частоте сигнала и со стороны гетеродина определяют соответственно по формулам:

связь с источником гетеродинного сигнала обычно устанав­ ливается слабой, поэтому при выборе мощности гетеродина берется достаточно большой запас:

Рг = (10 — 20) j0'.

Под коэффициентом передачи преобразователя понимают отношение мощности колебаний промежуточной частоты на выходе к мощности приходящего сигнала на входе. Для эффективной работы преобразователя необходимо обеспе­ чить согласование нагрузок на его входе и выходе. Это достигается соответствующим подбором связей. В качестве элементов связи могут использоваться резонансные системы как с сосредоточенными, таки с распределенными парамет­ рами. На входе сопротивление преобразователя согласует­ ся с входными цепями приемника. На выходе преобразова­ тель согласуется с входным сопротивлением предварительно­ го усилителя промежуточной частоты.

70

Выходное сопротивление преобразователя

•— внутренний коэффициент передачи преобразователя. При условии согласования на входе и выходе коэффи­

циент передачи по мощности [52]

kn

['+/'■ V-1 — Н'п

Шумовые качества преобразователя частоты характеризу­ ются коэффициентом шума, который показывает, во сколько раз отношение мощности шума к мощности сигнала реально­ го преобразователя больше, чем это же отношение для иде­ ально-бесшумного преобразователя.

Коэффициент шума преобразователя в режиме согласо­ вания [11]

U„.г,, наибольшее значение которой определяется допустимой величиной обратного тока кристалла (для кремниевых кри­ сталлов порядка 1 В). При этом получается максимально возможное значение коэффициента передачи, однако прак­ тически реализовать этот коэффициент не представляется возможности из-за сравнительно большого коэффициента шума. Учитывая существующие нормы на шумы в кремни­

71

Рис. 34. Асимметричный кристаллический преобразователь!

а — принципиальная схема! б — конструктивный чертеж.

коаксиального типа приведена на рис. 34, а [43]. На рис. 34,6 изображена его конструкция, где смесительная камера А выполняется в виде отрезка коаксиальной линии, связан­ ного при помощи петли связи с входными цепями приемника. В смесительной камере находится кристаллический диод Д, место расположения которого выбирается так, чтобы из­

72

менение режима или параметров диода возможно меньше влияло на активную составляющую входного сопротивления линии; практически это обеспечивается при длине отрезка

линии, кратном (обычно берут длину порядка -g-A,).

Сигнал гетеродина подается в смесительную камеру посред­ ством зонда связи 3, при помощи винта Е изменяется сте­ пень связи. Чтобы исключить шунтирующее действие зонда

Рис. 35. Балансная схема коаксиального преобразователя.

связи на цепь гетеродина, последний размещают на расстоя-

нии — . Для согласования гетеродина со смесительной каме­

рой на расстоянии от зонда включается дисковое бакели­

товое сопротивление R2, равное по величине волновому со­ противлению линии (50 Ом).

Сигнал промежуточной частоты через фильтр Ф по коак­ сиальному кабелю подается на вход предварительного уси­ лителя промежуточной частоты (ПУПЧ). Фильтр Ф представ-

X

ляет собой два отрезка коаксиальной линии длиной — . 1-й

отрезок — разомкнутая на конце линия, имеющая емкост­ ный характер сопротивления и обеспечивающая режим ко­ роткого замыкания для ненужных высокочастотных состав­ ляющих тока. Второй отрезок — замкнутая на конце линия, имеющая индуктивный характер сопротивления, включает­ ся в цепь последовательно и представляет большое сопротив­ ление для тока высокочастотного сигнала и тока гетеродина.

Основным недостатком асимметричных преобразователей является наличие шумов, обусловленных собственными шу­ мами гетеродина. Для уменьшения влияния этих шумов рекомендуется применять балансные преобразователи. На рис. 35 приведена принципиальная схема коаксиального балансного преобразователя, применяемого в аппаратуре дециметрового диапазона. В аппаратуре сантиметрового диапазона применяют волноводные балансные преобразова­

73

тели. Упрощенная схема и конструкция такого преобразова­ теля приведены на рис. 36.

Расчет режима каждого плеча балансного преобразовате­ ля производят так же, как в асимметричной схеме, следует,

Рис. 36. Балансный волноводный преобразователь:

а —общий вид; б — распределение поля в сигнальном волноводе; в— распре­ деление поля в гетеродинном волноводе.

однако, предусмотреть двойной запас мощности гетеродина. Напряжение на выходе балансного преобразователя увели­ чивается в ]/2 раз. Коэффициент передачи остается без изме­ нения.

Усилители промежуточной частоты приемного тракта аппаратуры

В приемном тракте аппаратуры различают предваритель­ ные усилители промежуточной частоты (ПУПЧ), которые включают непосредственно после кристаллического смеси­ теля приемника, и основные усилители промежуточной ча­ стоты (ОУПЧ), обеспечивающие усиление сигнала, необхо­ димое для нормальной'работы амплитудного ограничителя приемника.

К общим техническим характеристикам усилителей про­ межуточной частоты относятся: полоса пропускаемых ча­ стот и допустимые частотные искажения, средняя промежу­ точная частота, коэффициент усиления,допустимый уровень шума, допустимые фазовые искажения, конструктивные и эксплуатационные особенности.

Требования по ширине полосы пропускания определяют­ ся способом уплотнения, видом модуляции и пропускной способностью радиорелейной линии.В зависимости от числа

74

каналов ширина полосы УПЧ может быть от сотен килогерц до десятков мегагерц. Международный консультативный ко­ митет по радио (МККР) рекомендует для аппаратуры РРЛ два значения номинальной средней промежуточной частоты: 35 МГц — для линий, работающих на частотах до 1000 МГц; 70 МГц — для линий, работающих на частотах выше

1000 МГц.

Коэффициент усиления выбирают так, чтобы обеспечить компенсацию затухания сигнала на участке связи. Если нет усиления по СВЧ тракту, то коэффициент усиления УПЧ может достигать 80—120 дБ.

Если в радиоприемном устройстве нет УСВЧ, то вход предварительного усилителя промежуточной частоты как по уровню, так и по входному сопротивлению согласовы­ вается с выходом преобразователя радиоприемного устрой­ ства. Выходной уровень зависит от напряжения на выходе основного усилителя, которое должно быть достаточным для нормальной работы ограничителя перед частотным детекто­ ром.

Общий коэффициент усиления тракта УПЧ приемника

где Uвых — напряжение на выходе тракта; UBX—напряже­ ние на входе ПУПЧ.

Далее следует обосновать выбор схемы соответствующих ступеней усиления по промежуточной частоте. При обосно­ вании следует обеспечить удовлетворение общих требований к тракту УПЧ и учесть специфические особенности отдель­ ных ступеней (пониженный уровень шумов, применение ог­ раничения, линейность фазовой характеристики и т.д.).

Обычно широкополосный усилитель оценивают по про­ изведению коэффициента усиления на ширину полосы, на­ пример, для усилителя с одиночным резонансным контуром

где S — крутизна характеристики лампы; С — полная ем­ кость контура.

Таким образом, следует выбирать лампу с большой кру­ тизной характеристики и применять схему, при которой пол­

75