Общие принципы построения радиорелейных линии

18.10.2017

Промежуточный усилитель ВЧ необходим для усиления сигнала от опорного генератора или синтезатора – не требует значительной мощности; применение промежуточного усилителя между синтезатором и усилителем мощности ослабляетвлияние на генератор и синтезатор возможных регулировок в мощных каскадах передатчика и в антенне.

Усилитель мощности (генератор с внешнимвозбуждением) – увеличивает мощность радиосигнала до уровня определяемого требованиями системы радиосвязи. Лавное требование к усилителю мощности – обеспечение им высоких экономических показателей, в первую очередь КПД.

Выходная цепь – служит для передачи усиленных колебаний в антенну для фильтрации ВЧ колебаний и для согласование мощного оконечного усилителя с антенной, т.е. для обеспечение условий максимальной передачи мощности.

Модулятор – служит для модуляций несущих ВЧ колебаний передатчика передаваемым сигналом, для этого модулятор воздействует в зависимости от особенности передатчика и вида модуляций (амплитудная частотная фазовая однополосная и др.) на одни или несколько блоков передатчика. Например частотная модуляция может получатся в синтезаторе частоты, реже в генераторе высокой частоты; амплитудная модуляция получается воздействием на мощный или промежуточный усилитель.

Устройство электропитания – обеспечивает подведение ко всем блокам токов и напряжений необходимых для нормальной работы входящих в их состав транзисторов ламп и прочих электронных элементов, а так же система автоматического управления устройств защиты от аварийных режимов и прочих вспомогательных цепей.

Система электропитания содержит: выпрямители, электромашинный с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторы, инверторы(преобразователи) низкого постоянного напряжения в высокое и обратно, трансформаторы, коммутационную аппаратуру, резервные источники питания и устройства для автоматического перехода с основного источника на резервный в случае неисправности.

Радиопередатчики диапазонов километровых, гектометровых и дека метровых волн обычно размещаются группами на специальных предприятиях – передающих радиостанциях. При большом числе передатчиков радиостанции называют радиоцентрами. Радиовещательные передатчики метровых и дециметровых волн как правило размещаются вместе с передатчиками телевизионного вещания. Предприятия связи на которых установлены эти передатчики называются радиотелевизионными передающими центрами (РТПЦ).

Технические показатели радиопередатчиков

К основным показателям радиопередатчика относятся: диапазон волн, мощность, КПД, вид и качество передаваемых сигналов.

В соответствии с классификацией волн различают передатчики: километровых, гектометровых, дека метровых, сантиметровых и других волн. С этим различием связаны соответствующие особенности радиопередатчиков. Передатчик может работать на одной или нескольких выделенных для него фиксированных волнах, либо он может настраиваться на любую волну в непрерывном диапазоне волн.

Мощность передатчика – обычно определяется как максимальная мощность ВЧ колебаний поступающая в антенну при отсутствии модуляции, при непрерывном излучении.

Этой характеристики недостаточно для оценки мощности т.к. в технике радиосвязи часто имеют дело с сигналами напряжение которых изменяется в очень широких пределах, и в сравнительно короткие промежутки времени может принимать значения в несколько раз превосходящие средний уровень.

Стабильность излучаемой частоты, уровень побочных излучений – строго соблюдаемая присвоенная данному передатчику частота сигнала; по существующим международным нормам отклонения от номинала частоты передатчика для радиосвязи не должно превышать 0.005% для гектометровых волн; для дека метровых волн допустима нестабильность частоты для передатчиков мощностью более 0,5 кВт – 15*10^-6 что соответствует в диапазоне от 4 до 30 МГц отклонению частоты от 60-450 Гц.

Побочные излучения – излучения на частотах расположенных за пределами полосы которую занимает передаваемый радиосигнал; к побочным излучениям относятся гармонические излучения передатчика, паразитные излучения и вредные продукты взаимной модуляции.

Гармонические излучения(гармоники) – называются излучения на частотах в целое число раз превышающий частоту передаваемого радиосигнала.

Паразитные излучения – излучения в предатчиках частоты которых никак не связаны с частотой радиосигнала или частотами вспомогательных колебаний используемых в процессе синтеза частот, модуляции и других процессов обработки сигнала.

Особенности усилителей мощности радиопередащих устройств.

Усилители мощности в техзнике радиопередающих устройств принято называть гернераторами с внешним возбужнением. Нагрузкой выходного каскада является конутр настроеный на частоту усилываемых колебаний.

Требования к усилителям мощности карактререзется двумя особеностьями:

1. Требуется получить большую выходную мощность при минимуме потерь.

2. Нет необходимости сохранять форму усиливаемых колебаний как в усилителях звуковой частоты.

Генератор с внешним возбуждением (ГВВ) состоит из преобразователя мощности источника постоянного тока (P₀) в мощность высокой частоты (P_к). Работа ГВВ возможна только при подаче на его вход внешнего сигнала от возбудителя.

Основные показатели работы ГВВ:

· Мощность радиочастоты в нагрузки Pк

· Коэффициент полезного действия

· Коэффициент усиления по мощности k

· Спектр колебаний в нагрузке внутри и вне занимаемой полосы частот

· Отсутствие самовозбуждения.

В качестве усилительных приборов ГВВ используются радиолампы, биполярные полевые транзисторы, а в ключевых генераторах тиристоры. Электронные лампы применяют благодаря их универсальности: они работают в широком диапазоне частот и обеспечивают выходную мощность от 1 Вт до нескольких МВт, устойчивы к внешним воздействиям (температура, давление, механические нагрузки) имеют срок службы до 5000 часов. Полупроходные приборы применяют в передатчиках малой и средней мощности.

В схеме генератора самовозбуждения при автотрансформаторной связи на вход усилителя VT подается часть напряжения с контура при помощи отвода от катушки к точки М.

В генераторе с емкостной связью полная емкость контура образована последовательно включенными конденсаторами C₁и С₂. на вход усилителя подается с С₂. Усиленные колебания подаются в контур через конденсатор С₃, питающее напряжение на усилительный элемент VT подается через резистор R₂. В этих схемах между управляющим электродом усилительного элемента (база VT) и общей точкой включено сопротивление R₁. Это сопротивление способствует стабилизации амплитуде генерируемых колебаний. Проходящий по нему ток создает падение напряжения. При возрастании амплитуды тока через резистор R₁ падение напряжения на нем увеличивается – изменение напряжения смещения на управляющем электроде уменьшает усиление. При уменьшении амплитуде колебаний это напряжение уменьшается, а усиление возрастает, что способствует восстановлению первоначальной амплитуды колебаний.

Генераторы с обратной связью для диапазонов дециметровых и сантиметровых волн в принципе не отличаются от описанных, они отличаются конструкцией колебательного контура; в случае более коротких волн генераторы отличаются типом усилительного элемента.

Генераторы с высокой стабильностью частоты предпочтения отдаются усилительным элементам минимальной мощности, в них выделяется мало тепла что облегчает стабилизацию температуры генератора которая представляет одно условий постоянства частоты.

Стабилизация частоты

Частота свободных колебаний в контуре зависит главным образом от индуктивности и емкости. Эти параметры связаны не только со свойствами катушки и конденсатора но и внешних цепей подключенных к контуру. Температура и другие параметры окружающей среды вызывают изменение результирующих индуктивности и емкости и влияют на частоту колебаний. Для улучшения температурной стабильности при изготовлении контуров выбирают материалы наименее подверженные влиянию температуры. Дополнительно применяют температурную компенсацию включая в состав контура компенсационный конденсатор емкость которого благодаря специально подобранному изоляционному материалу уменьшается при повышении температуры и вызывает повышение частоты что компенсирует его понижение из-за влияния температуры на другие элементы.

Эффективный способ получения колебаний стабильной частоты состоит во включении в генератор кварцевого резонатора. Резонатор представляет собой пластину вырезанную из кристалла кварца и помещённую между двумя металлическими обкладками. Кварцевые пластины обладают пьезоэлектрическим эффектом – при механической деформации пластины на ее поверхности возникают электрические заряды (прямой пьезоэлектрический эффект); при действии электрического поля пластина деформируется (обратный пьезоэлектрический эффект).

Эквивалентная электрическая схема представляет собой последовательно включенные индуктивной емкость и активное сопротивление параллельно которым включена емкость между выводами резонатора C_c. Кварцевый резонатор имеет две резонансные частоты:

· Частоту последовательного резонанса

· Частоту параллельного резонанса

Разница между этими частотами составляет несколько сотен Герц. Так как С₀ = С_си зависит от внешних цепей. Хорошим свойством кварцевого резонатора является его зависимость от изменения температуры и напряжения питания, например изменение частоты генератора с кварцевым резонатором при изменение окружающей температуры на 1 градус или питающего напряжения на 0,1 В не превышает 10^-8.

Кварцевый резонатор на частоте близкой частоте последовательного резонанса . Для коррекции частоты предусмотрена индуктивность Lвключенная последовательно с резонатором. Режим транзистора VTи рабочая точка определяется резисторами R₁и R₁. Конденсаторы C1 и С2 вместе с резонатором Zи индуктивностью L образуют схему емкостной трехточки.

Современный передатчики как правило предназначены для работы на нескольких частотах; при этом передатчик на какой частоте он бы не работал должен обеспечить требуемую стабильность частоты. Использовать для каждой частоты кварцевый генератор не целесообразно поэтому разработаны специальные устройства – синтезаторы частоты, в котором используются способы прямого или косвенного синтеза частоты на основе стабильного опорного генератора.

При прямом синтезе выходная частота синтезатора получается путем многократных последовательно проводимых операций деления, умножения, сложения и вычитания частоты колебания опорного генератора частот получающихся при этих операциях колебаний.

Деление частоты производится специальными каскадами – делителями частоты, в качестве которых используются триггеры.

В качестве умножителей обычно используются генераторы гармоник формирующие короткие импульсы из колебания частота которого подлежит умножению. Спектр этих импульсов богат гармониками; с помощью узкополосного полосового фильтра и спектра импульсов выделяется сигнал требуемой гармоники.

Сложение, вычитание частот получается в процессе преобразования частоты в преобразователях (смесителях). На входы преобразователя подаются с частотами которые надо сложить или вычесть. При взаимодействии этих сигналов в преобразователи возникают составляющие различных комбинационных частот в том числе суммарной и разностной, одна из которых выделяется фильтром.

Г – кварцевый генератор частоты (опорная частота);

D₁-D₃ – делитель частоты на 10;

У₁ – У₃ – умножители частоты с изменяемым коэффициентом умножения;

П_р1 – П_р2 – преобразователи частоты.

Выделение нужных частот после умножителей и преобразователей производится резонансными контурами или фильтрами; для уменьшения побочных составляющих (соседние гармоники, остатки слагаемых или вычитаемых в преобразователях сигналов, их комбинационных составляющих) необходимо использовать достаточно сложные фильтрующие устройства.

Синтезаторах косвенного синтеза источником колебаний рабочей частоты служит перестраиваемый по частоте управляемый напряжением генератор (УГ, или ГУН).

Текущая частота УГ преобразуется в частоту равную частоте опорного сигнала или частоте другого колебания полученного из сигнала опорного генератора и сопоставляется с ней в результате сравнения частот с точностью до фазы вырабатывается сигнал ошибки, который и подстраивает управляемый генератор (УГ). Цепь выполняющий эти операции называется системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Используются два типа систем фазовой автоподстройки: с делением частоты в цепи и приведение частоты управляемого генератора частоте опорного сигнала и суммированием или вычитанием сигнала в этой цепи, т.е. преобразованием частоты.

Принцип работы системы ФАПЧ первого типа состоит: в колебания управляемого напряжением генератора (УГ) подаются на один из двух входов фазового детектора (ФД) через делитель с переменным коэффициентом деления. Через делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) который делит частоту сигнала генератора в n раз.На второй вход фазового детектора (ФД) подается сигнал опорного генератора (ОГ) с частотой f₀. Выходное напряжение через фильтр нижних частот воздействует на управляемый генератор так что бы частота его сигнал поделённая в n раз будет равна частоте опорного генератора. Изменяя коэффициент деления ДКПД можно изменять частоту генератора с шагом равным частоте f₀. В качестве ДПКД используются счетчики импульсов на цифровых элементов.

Принцип работы систем ФАПЧ второго типа состоит: колебания управляемого генератора с частотой f_УГ и колебания генератора сдвига ГС с частотой fс подаются на входы преобразователя частоты fр с выхода которого сигнал подается на полосовой фильтр ПФ который выделяет сигнал разностной частоты или . Этот сигнал подается на один из входов фазового детектора (ФД). На второй вход ФД подается сигнал опорного генератора f₀. На выходе ФД образуется управляющее напряжение которое через ФНЧ подается на УГ и изменяет частоту управляемого генератора до получения равенства . В качестве генератора сдвига ГС используют синтезатор на основе метода прямого синтеза частоты.

Выходным сигналом синтезаторов косвенного синтеза частоты являются колебания управляемого генератора без каких-либо преобразований, обеспечивающий высокую спектральную частоту выходных колебаний (отсутствие побочных составляющих).

Что бы получить небольшой шаг перестройки синтезатора частота f₀ должна быть небольшой и равной этому шагу. Так как опорные генераторы обычно выполнены на кварцевых резонаторах с достаточно высокой частотой производят деление частоты до требуемого значения.

В реальных синтезаторах частоты применяют более сложные системы ФАПЧ что облегчает процессы перестройки и борьбу с побочными составляющими.

Год.

Радиорелейные линии связи

1. Общие принципы построения радио релейных линий связи.

2. Классификация радиорелейных линий.

3. Виды модуляций применяемых в радиорелейных системах передачи.

4. Аппаратура радиорелейных линий прямой видимости.

5. Передачи ТВ сигналов по радиорелейным линиям.

6. Тропосферные радиорелейные линии.

Общие принципы построения радиорелейных линии

Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой цепочку приемо-передающих станций (оконечных, промежуточных, узловых) которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов. В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы:

· Прямой видимости;

· Тропосферной.

РРЛ прямой видимости являются одним из основных наземных средств передачи сигналов телефонной связи, звукового вещания, ТВ вещания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Расстояние между соседними станциями (протяжённость полета) R зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимости R₀. Для сферической поверхности земли с учетом атмосферной рефракции

Где высота подвеса передающих и приемных антенн в метрах.

R₀ – расстояние между соседними станциями в километрах.

В реальных условиях R₀около 40-70 км в случае малопересеченной местности при высоте антенных мачт 60-100 м.

Комплекс радиопередающей аппаратуры РРЛ для передачи информации на одной несущей частоте (или на двух несущих частотах при организации дуплексных связей) образует широкополосный канал называемый стволом (радио стволом). Оборудование предназначенное для передачи телефонных сообщений и включающая в себя кроме радио ствола модемы и аппаратуры объединения и разъединения каналов называют телефонным стволом.

Соответствующий комплекс аппаратуры для передачи полных ТВ сигналов вместе с сигналами звукового сопровождения называют ТВ стволом.

Современные РРЛ являются многоствольными кроме рабочих стволом могут быть один или два резервных ствола, а иногда отдельный ствол служебной связи. С увеличением числа стволов соответственно увеличивается и объем оборудования.

ОРС – оконечная радиорелейная станция

ПРС – промежуточная радиорелейная станция

УРС – узловая радиорелейная станция

На ОРС производится преобразование сообщений поступающих по соединительным линиям от междугородних телефонных станций (МТС), междугородных ТВ аппаратных (МТВ), междугородных вещательных аппаратных (МВА) сигналы передаваемые по РРЛ, а так же обратное преобразование. На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов.

С помощью УРС разветвляются и объединяются потоки информации передаваемые по разным РРЛ. К УРС так же относится станция РРЛ на которых осуществляется ввод и вывод телефонных, ТВ и других сигналов. Посредством которых расположенный вблизи от УРС населенный пункт связывается с другими пунктами данной линии.

ПРС выполняет функции активных ретрансляторов без выделения передаваемых сигналов и введения новых. Как правило работают без обслуживающего персонала.

1, 10 – антенны;

2,6 – фидерные тракты;

3,7 –приемо-передатчик;

4,7 – приемники;

5,8 – передатчики.

При активной ретрансляции сигналов на ПРС используют две антенны расположенные на одной и той же мачте. Если не принять специальных мер, то связь между приемной и передающей антенной приведет к самовозбуждению ретранслятора. Эффективным способом устранения самовозбуждения является разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора, при этом на ретрансляторе приходится устанавливать приемники и передатчика работающие на разных частотах.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1472; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!