Главная Радиорелейная связь



Приемопередающая аппаратура РРЛ прямой видимости

-»-

С выхода УСВЧ сигнал через систему разделительных фильтров ностунает в антенну. На оконечных н узловых станциях на вход УПЧд сигнал поступает от частотного модулятора (ЧМд) станции. В рассматриваемой структурной схеме (в режиме промежуточной станции) в основном тракте прохождения сигнала производится только преобразование частоты. Модуляция и демодуляция осуществляются только на оконечных и узловых станциях. Отсутствие на промежуточных станциях демодуляции и последующей модуляции способствует получению высоких качественных показателей ствола РРЛ, так как демодуляция н модуляция ЧМ сигнала всегда сопровождаются определенными искажениями передаваемого сообщения.

Как следует из структурной схемы рис. 5.1, для работы приемопередатчика необходимы два гетеродинных сигнала с частотами /ртпм " гтпд • ™ налы образуются в гетеродинном тракте приемопередатчика. Задающий генератор Г генерирует сигнал с частотой f Этот сигнал поступает на смеситель передатчика и одновременно на так называемый смеситель сдвига (Смсдв). В Этом смесителе частота /рпд преобразуется в /р-рпм смеситель подается также сигнал с генератора частоты сдвига (/сдв). Номинальное значение частоты /сдв равно разности частот приема и передачи, которая должна быть в соответствии с планом распределения частот.

Образованный в смесителе сдвига гетеродинный сигнал частоты f

гтпм

деляется узкополосным фильтром (ФУП) н поступает на смеситель приемника. В структурной схеме рнс. 5.1 возможны четыре варианта расстановки чз-

"ОТ /п„ /гТПм ГТПД « Пя-

Длястанциитнпа«НВ» "Р" f Пм< f гтпм /пч f гтпм "~ ПМ •

гтпм ~ fГТПД ~ СДВ пч~ гтпд ~ сдв) ~~ Ы» пя~ fгтпд ~ Ыч~ ~ гтпд ~ гтпд ~ СДВ + пм ~ /"пм + сДВ-/пм >/"гтпм ПЧ ПМ.~ fnUM

f гтпм = f гтпд"~ сдв; /пч 7" пмгтпд ~ f сдв) fwji."" f гтпд + пч

~ f гтпд " /пм ~ гтпд ~ / сдв) ~ fuM f сдв-Для станций типа «ВН»

Р" /Пм /гтпм ПЧ /ГТПМ ПМ ;

гтп» ~ f гтпд сдв > пч ~ гтпд ~ сдв) ~ пм; пд ~ гтпд пч

~ fгтпд ~ гтпд + fсдв) + /"пм = пм ~" сдв-Р" Пм> /гтпм fn4~f-nM~fгтпм \

fгтпм ~ fгтпд сдв пч ~ пи ~~ гтпд /сдв) • пд ~ /гтпд пч ~

~ fгтпд + /пм ~ (/гтпд 4дв) ~ /ПМ ~ сдв-

Из изложенного следует, что на станциях типа «НВ» прн преобразовании частоты в смесителе сдвига используется нижняя боковая частота, а на станциях типа «ВН» - верхняя боковая частота.

При преЬбразовании частоты в смесителе передатчика в случае < <fp.j.j используется нижняя боковая полоса частот, а в случае /пм-гтпм- - верхняя боковая полоса частот.

На практике применяются все четыре варианта расстановки частот. Прн всех этих вариантах выходная частота. приемопередатчика /р[д на промежу-

Приемопередающая аппаратура с отдельными гетеродинами

точных станциях отличается от входной частоты fтолько на величину /сдв. Это означает, что нестабильность частоты f Yuл основного гетеродина приемопередатчика не влияет на нестабильность выходной частоты передатчика. Последнее объясняется тем, что сигнал с частотой Ijyia Дважды участвует в преобразованиях частот при прохождении сигнала через основной тракт приемопередатчика, что приводит к компенсации нестабильности частоты f ТПа этой же причине паразитная частотная модуляция частоты fjla. частотой переменного тока питающей сети и низкочастотными составляющими щумов не накладывается на выходной сигнал передатчика. Эти два обстоятельства являются преимуществом схемы приемопередатчика с общим гетеродином.

Так как частота /сдв значительно ниже частоты передатчика /пд> то ее нестабильность относительно слабо влияет на общую нестабильность часто-ты / пд-

Однако нестабильность частоты основного гетеродина также должна быть в пределах определенных допусков с тем, чтобы отклонение среднего значения промежуточной частоты приемника не превосходило допустимую величину. Для обеспечения малых переходных щумов прн передаче сигналов многоканальной телефонии в тракт усиления промежуточной частоты включаются корректоры, с помощью которых производится коррекция неравномерности грунноного времени запаздывания в средней части полосы пропускания приемопередатчика. Поэтому отклонение среднего значения промежуточной частоты выще определенных допусков приводит к возрастанию нелинейных шумов.

На оконечных и узловых станциях, где нет непосредственной связи между трактами yn4pjj и УПЧщ , стабильность выходной частоты передатчика определяется как стабильностью частоты гетеродина передатчика / рпд , так и Стабильностью промежуточной частоты сигнала, поступающего на вход передатчика от частотного модулятора. На этих станциях стабильность промежуточной частоты сигнала, поступающего с выхода приемника на демодулятор, также зависит от стабильности частоты гетеродина приемника /рхпм-

На участке РРЛ .между двумя узловыми (или оконечными) станциями, на которых производится модуляция н демодуляция сигналов в основном тракте, отклонение промежуточной частоты от номинального значения на выходе приемника последней станции участка может быть определена по формуле

д / = /,мд + д /гтпд + д /гтп м + 2 д й.

СДВ1 •

(5.1)

.•=1

где ДfqJЦд-отклонение средней частоты модулятора qr номинального значения; Д/рупд -отклонение частоты гетеродина передатчика от номинального значения на передающем конце участка; д/р.р - отклонение частоты гетеродина приемника от номинального значения на приемном конце участка; Д/сдв,- - отклонение частоты генератора сдвига от номинального значения на i промежуточной частоте; s - число станций на участке приема.

5.3. ТИПОВАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С ОТДЕЛЬНЫМИ ГЕТЕРОДИНАМИ

В транзнсторнзованной радиорелейной аппаратуре широко применяется схема приемопередающей аппаратуры с отдельными СВЧ гетеродинами для приемника и передатчика. Наличие отдельных гетеродинов делает работу приемника и передатчика независимой друг от друга. Это особенно удобно для оконечных станций, где приемник н передатчик работают в различных направ-jieHHHx связи.



Приемопередающая аппаратура РРЛ прямой видимости

Упрощенная структурная схема приемопередающей аппаратуры с отдельными гетеродинами приведена иа рис. 5.2. Прямой тракт приемопередатчика на рнс. 5.2, включающий ПФ, Си, Уич, УПЧJJд, СМд , ФБП н УСВЧ, в принципе ничем не отличается от прямого тракта приемопередатчика с общим гетеродином, который был рассмотрен в предыдущем параграфе, и поэтому не требует особых пояснений. В системах малой и средней емкостей УСВЧ может

Дм т

-Eh гИ-



Рис. 5.2. Структурная схема приемопередающей аппаратуры с раз-деленнымн гетеродинаш

отсутствовать, и передатчик заканчивается фильтром боковой полосы (ФБПУ, следующим за смесителем передатчика. Смеситель передатчика в такой аппаратуре работает на варакторном диоде и обеспечивает достаточную, для данного типа аппаратуры, выходную мощность передатчика.

Для получения гетеродинного сигнала используются кварцевый генератор ГКв и цепочка умножителей, работающая на варакторных диодах.

В принципе, гетеродины приемника и передатчика построены одинаково. Различие в их схемах связано с тем, что от гетеродина передатчика требуется значительно большая мощность, чем от гетеродина приемника. Поэтому в гетеродинном тракте передатчика на входе умножителей применяются мощные усилители, а варакторные диоды должны быть рассчитаны на значительно большие подводимые мощности по сравнению с подводимыми мощностями к диодам в гетеродинном тракте приемника.

Недостаток гетеродинных трактов схемы рис. 5.2 проявляется в паразитных частотных шумах гетеродинов из-за большого коэффициента умножения, частоты. Каждое удвоение частоты увеличивает частотные шумы гетеродина иа 6 дБ. Так как в схеме с отдельными гетеродинами нет компенсации низкочастотных составляющих шумов гетеродинов приемника и передатчика, то получение достаточно малого уровня шума при передаче сигналов телевидения в диапазоне 6 ГГц и выше сйязаио с большими техническими тродиостями. ,

Значительно меньшими частотными шумами обладает гетеродин с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ). Упрощенная структурная схема гетеродина с ФАПЧ приведена на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Упрощенная структурна» схема гетеродина с ФАПЧ

Приемопередающая аппаратура с демодуляцией сигнала

Основой схемы является так называемый генератор, управляемый напряжением (ГУН), работающий в СВЧ диапазоне. Частота этого генератора /г может подстраиваться с помощью варикапа путем изменения подаваемого на него напряжения. Схема работает следующим образом. С помощью цепочки делителей /г делится в п раз и доводится до единиц килогерц. Поделенный по частоте сигнал подается на фазовый детектор (ФД), на другой вход которого поступает опорный сигнал, полученный путем деления частоты кварцевого генератора ГКв в т раз. С выхода фазового детектора сигнал ошибки через фильтр нижних частот (ФНЧ) с полосой порядка нескольких герц подается на ГУН. В результате в установившемся режиме имеет место соотношение

/г/П = /гКв/«-

Таким образом, обеспечивается стабильность частоты /г, равная стабильности частоты кварцевого генератора f у , и малый уровень частотных шумов.

5.4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРИЕМОПЕРВДАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ СИШАЛА НА КАЖДОЙ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ

Радиорелейная аппаратура, в которой на каждой промежуточной станции производится демодуляция сигнала и последующая его модуляция, применяется иа линиях малой и средней емкостей, а также на телевизионных линиях малой протяженности и, в частности, на телевизионных передвижных радиорелейных станциях.

В подобной аппаратуре возможно выделение и введение сигналов части телефонных каналов на любой промежуточной станции, что важно для технологических РРЛ, обслуживающих газопроводы, нефтепроводы, железнодорожные линии и т. п.

Структурная схема оДного из вариантов построения аппаратуры с демодуляцией на каждой станции приведен на рнс. 5.4. Эта схема применяется в ап-


УС8Ч

к аппаратуре [sj т дыдвления "

Рис. 5.4. Упрощенная структурная схема приемопередающей аппаратуры с фазовым модулятором

паратуре, работающей полиостью на транзисторах. Отличительной особенностьк> схемы является передатчик с фазовым модулятором. Сигнал от кварцевого задающего генератора ГКв поступает на фазовый модулятор (МФд), в котором производится модуляция сигнала по фазе, поступающего от задающего генератора. На входе ФМд для преобразования фазовой модуляции в частотную включен частотный корректор (ЧК), имеющий коэффициент передачи, обратно пропорциональный частоте модуляции. После ФМд следует усилитель и цепочка умножителей частоты. В процессе умножения частоты в п раз происходит увеличение девиации частоты также в п раз, что позволяет иметь в фазовом



модуляторе небольшие девиации фазы, что облегчает получение необходимой линейности модуляционной характеристики. Приемник построен по обычной супергетеродинной схеме. Описанная схема. пригодна для телефонных радиорелейных систем малой и средней емкостей.

S.5. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АППАРАТУРЫ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ С ПРЯМЫМ УСИЛИТЕЛЕМ НА СВЧ

В простейшем случае аппаратура такой станции может содержать только един СВЧ усилитель в каждом направлении связи (рис. 5.5). Слабый сигнал, принятый антенной от предыдущей станции, через разделительный фильтр поступает на СВЧ усилитель, усиливается и через разделительный фильтр посту-

Рис. 5.5. Упрощенная структурная схема с прямым усилением на СВЧ без сдвига частоты

Рис. 5.6. Упрощенная структурная схема с прямым усилением на СВЧ со сдвигом частоты

пает на передающую антенну без изменения частоты. Подобная схема может применяться только при сравнительно небольшом усилении ;(не более 40- 50 дБ) из-за опасности возникновения генерации, вызванной недостаточной развязкой входа и выхода усилителя.

Более совершенная схема с прямым усилением приведена на рис. 5.6, в которой имеются два усилителя СВЧ. Усилитель УСВЧ, работает на частоте /р,. Затем в смесителе сдвига частота сигнала преобразуется в fj и сигнал усиливается в усилителе УСВЧг. Помимо большего усиления, схема рис. 5.6 позволяет путем модуляции колебаний генератора сдвига вводить в ствол сигналы служебной связи и телесигнализации.

Схемы с прямым усилением на СВЧ транзисторах потребляют значительно меньшую мощность, чем схемы с усилением на промежуточных частотах, что позволяет значительно упростить и удешевить промежуточную станцию РРЛ. По мере совершенствования техники СВЧ усиления подобные схемы будут все более широко применяться на РРЛ.

5.6. ПРИЕМНЫЕ СМЕСИТЕЛИ

Основные требования. Приемный смеситель предназначен для преобразования принимаемого СВЧ сигнала в сигнал промежуточной частоты (обычно 70 МГц). ,

Основные требования, предъявляемые к приемному смесителю, следующие; малые коэффициент шума и потери преобразования, минимальная неравномерность коэффициента преобразования н характеристики ГВЗ в широкой полосе частот.

Приемные смесители

Первые два требования, обусловленные в значительной степени параметрами смесительного диода, определяют важнейший энергетический показатель приемника - его чувствительность. Последние требования, специфичные для радиорелейной аппаратуры, продиктованы необходимостью получения высокой равномерности характеристик (АЧХ и ГВЗ) приемника и малых искажений ретранслируемого сигнала.

В смесителе принимаемый СВЧ сигнал перемножается с колебаниями гетеродина. Поскольку уровень принимаемого сигнала значительно ниже уровня гетеродина, приемный смеситель работает в линейном режиме преобразования, т. е. сигнал ПЧ пропорционален входному сигналу. Поэтому параметры смесителя практически не меняются при изменении уровня входного сигнала в довольно больших пределах (при замирании сигнала).

Смесительные диоды. В качестве смесительных элементов используются два типа полупроводниковых диодов, имеющих малые потери преобразования и низкий уровень собственных тепловых шумов: кремниевые диоды с точечным контактом и арсенид-галлиевые диоды с барьером Шоттки. Последние все больше применяются благодаря высоким параметрам, стабильности характеристик при температурных и механических воздействиях, а также стойкости к выгоранию при случайном попадании на вход приемника сигналов с большим уровнем. Типы малошумящих смесительных диодов, применяемые в радиорелейной аппаратуре, и нх основные параметры приведены в табл. 5.1.

ТАБЛИЦА 5.1

Параметры малошумящих смесительных диодов

Параметр

Д-405Б* (Д-405БП)

Д-408** (Д.408П)

АА111А"*

Номинальная длина волны, см Потери преобразования, дБ КСВН

.Мощность гетеродина. мВт Выпрямленный ток. мА Выходное сопротивление. Ом Коэффициент шума приемника. дБ

300-450 I 4

I ,3 0,5 0,8 290-390 12

1 ,5 3

2,5 300-560 8-; 0

* Применяется в аппаратуре «Рассвет-2». *• Применяется в аппаратуре «Восход». •** Применяется в аппаратуре «Восход-М»,

КУРС.

Смесительный диод должен быть согласован на частоте принимаемого сигнала с линией передачи прн оптимальной мощности гетеродина; кроме того, должна быть обеспечена нагрузка диода на частотах побочных составляющих преобразования.

Согласование диодов с волновым сопротивлением яннин обеспечивается во всем диапазоне рабочих частот радиорелейной аппаратуры без подстройки смесительной головки. С учетом разброса параметров диодов коэффициент стоячей волны напряжения (КСВН) смесительной головки не превышает 1,5. Такого согласования достаточно для получения требуемых параметров приемного смесителя. Мощность гетеродина выбирается оптимальной для получения минимального коэффициента шума. Величина ее, однако, не является весьма критичной-и .может "изменяться в некоторых пределах. Обычно для однотактных смесителей на диоде с барьером Шоттки мощность гетеродина устанавливается равной 3 мВт. В некоторых случаях, например в приемных смесителях аппаратуры КУРС-4 и КУРС-6, для улучшения согласования смесительной головки на диод подается смещение от источника постоянного тока. Напряжение смещения обычно регулируют прн замене диода и устанавливают оптималнным для получения мипимального коэффициента шума и минимальной неравномерности АЧХ приемника.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69


0.0258