РПДУ шпоры для экзамена. 1. Классификация диапазонов рабочих частот
 Скачать 4.66 Mb.
|
|
50 Сложение мощностей на основе устройств квадратурного типа (мостовых устройств) в усилит каскадах. При современном состоянии техники используются несколько способов сложения сигналов. Их можно выразить в принципиальных схемах: 1) с последовательным включением активного элемента (АЭ); 2) с последовательным включением АЭ; 3)  мощности с помощью мостовых устройств; 4) мощности в усилителях; 5) мощности в пространстве. Для работы АЭ в схеме нужно: 1) полная передача Рген в нагрузку. Робщ=n*Рген. Взаимная независимая работа ГВВ, если рижим работы одного генератора нарушается, то остальные работают в номинальном режиме. 3) Схема должна обеспечить требуемые параметры и характеристики в требуемом режиме частот. В диапазонах метровых и дециметровых волн применяют мостовые устройства сложения мощности , в которых разность фаз Г1 и Г2= 90о. эти устройства – квадратурные мосты сложения , используются для устранения Rн отраженных сигналов. Рис1. Из-за разного прохождения пути, колебания к Rн приходят в фазе и , а к Rбал в противофазе. Отражаясь от Rн поступают на выход Г приходят к Rн в противофазе, а к Rбал в фазе. Рис 1. 52 принципиальные эл схемы умножителей на транзисторах в рпду. Определение коэф полезного действия умножителей. Использование умножителей в рпду дает следующие возможности: 1) понизить f опорного генератора при стабилизации частоты в СВЧ. 2) Расширить диапазон рабочих частот рпду, при меньшем диапазоне расстройки задающего генератора. 3) увеличение устойчивости работы рпду за счет ослабления паразитной ОС, т.к.вх и вых цепи настроены на разные частоты. 4) увеличить девиацию частоты при ЧМ. Для качественной оценки каскадов умножения: 1) Коэф умножения n; 2) Содержание и уровень побочных спектральных составляющих на выходе; 3) Коэф передачи по напряжению. В нелинейном режиме вых цепи АЭ присутствуют токи гармонических составляющих. Если нагрузочная система имеет большое Rое для n-гармоники, то на нем выделится напряжение n*w колебания. Мощность и КПД при умножении в n раз , меньше, чем при усилении. Это не дает возможности использовать большие Кр. На практике часто используются 2х и 3х кратные умножители частоты. Для получения нужного коэффициента последовательно включают несколько каскадов. Схемы VT-ого умножителя частоты: Ркол n гармоники будет определяться: 0.5*Imn*Umn ; iк(wt)=…an *Iмакс*cos(nwt); Рколеб=0.5*an *Iмакс *Umn ; Рколеб=0.5*an *Iмакс *Umn*(Uпит/ Uпит) ; Uпит/ Un=  ; Рколеб=0.5*an *Iмакс *Uпит* Р0= Uпит *I0*Iмакс *an  Кпд умножителя мало и увеличивается с увеличением частоты гармоники. Нужно отметить, что каскады до умножителя работают на более низких частотах, поэтому включение умножителей в начало тракта нецелесообразно.   Рис 1 Рис 2 53Антенные согласующие устройства. Принципиальная электрическая схема последовательного подключения к антенне согласующего устройстве при длине антенны меньше λ/4. принципиальная электрическая схема согласующего устройства при меняющемся характере сопротивления антенны. Элементы настройки. В VT передатчиках исп-ся в осн. широкополосные ГВВ вых каскадов, к-рые обесп практически одинаковое усиление во всем диап-не рабочих f. НС таких генераторов явл-ся апериодической и не обесп фильтрацию высших гармоник. Для под-ния высш гарм и согласования Rвых перед с Rвх ант исп-ся фильтры. Фильтры не перестраиваются, т.к ПП находится в диап-не рабочих частот. При этом обесп-ся подавление гармонич составл даже наименьшей частоты. В случае, когда длина антенны <λ/4 волны, Rан носит емкостной характер во всем диапазоне рабочих частот, а акт сост имеет малое значение. Это дает возможность использовать для согласования схему с подкл. к ант согл ус-ва изобр на рис1.  Рис1 Рис2 В  СУ исп ся контур с 2 ферровариометрами один из к-рых(В2)с плавной настройкой антенного к-ра в рез-с. Другой (В1) – для согл сопр.В перестраиваемых РПДУ работающих в КВ диап-не Rант может носить емк , инд или реакт хар-р. Фильтрация высш гарм в таких ант также ос-ся ферровариом-ми гарм, к-рые расч-ся на отд диап и они подк-ся в завис от поддиап-на с пом электромеханических приводов. В кач-ве примера СУ при меняющ-ся сопротивлении ант примен-ся следующая схема2. ВЧ трансформатор в этой схеме служит для согласования Rвых мощных к-дов РПДУ со входом антенны. Компенсация реактивного сопротивления различного характера осуществляется в зависимости от поддиапазона и обеспечивается дополнительным включением элементов: кат L1 и конденсаторов C1, C2. В начале рабочего диапазона, когда сопротивление антенны носит емкостной характер. Для компенсации исп-ся вариометр В2. иногда индуктивности вариометра В2 не хватает и тогда подкл-ся части индуктивности L1. Подкл осущ-ся контактом ВЧ реле к1-к4. В предварительно выбранном диапазоне настройки осуществляется с помощю вариометра В2, а согласование сопротивления осуществляется ферровариометром В1 за счет изменения тока подмагничивания 54 Способы суммирования мощностей сигналов однотипных ГВВ в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн. Метод сложения мощностей позволяет резко повысить надежность работы радиовещательной станции. При аварии в одном из модулей специальные автоматические устройства снижают питающие напряжения и ослабляют его связь с нагрузкой. Тем самым предотвращается возникновения электрических перегрузок и потерь колебательной мощности. Одновременно приводится в рабочую готовность резервный модуль и устанавливается оптимальная связь его с нагрузочной системой. Существует несколько способов сложения мощностей:1.сложение в пространстве – однотипные передатчики, работающие от одного возбудителя, подключены к одинаковым антеннам, разнесенным на расстояние, примерно равное ¾ волны. В пространстве формируется общая диаграмма направленности, причем напряженность поля в точке приема соответствует суммарной мощности РПДУ. ↑Р на 30-40 дБ. Недостаток необходимость использовать сложные и дорогостоящие антенны, постоянно контролировать форму диаграммы направленности и невозможность устранения заметного влияния передатчиков друг на друга. 2.с помощью мостовых устройств(квадратный мост) - состоит из 2 реактивных(Х1=Х2) и двух активных (Rбал=Rн) сопротивлений. При синфазной работе обоих генераторов (Г1 и Г2) токи в нагрузке Rн будут складываться, а в балласте Rбал вычитаться. Если Х1и Х2 не имеют потерь не имеют потерь, то суммарная мощность обоих генераторов выделяется на Rн. Поскольку произведения сопротивлений противоположных плеч равны между собой, то мост оказывается уравновешенным и генераторы, подкл к его разным диагоналям, не влияют друг на друга. При выходе из строя одного из строя мощность другого делится пополам между Rбал и Rн.3. многополюсных схем суммирования – к специальному многополюсному устройству подкл-ся большое число однотипных усилителей, мощность к-рых поступает в общий канал, связанный с нагрузкой. Дает возможность ↑Р РПУ по отнош к Р 1-го приб-ра на 15-20 дБ. 4.в общем рез-ре – сигналы генераторов подкл-ся к общей колебательной системе. Например в СВЧ диап-не – объемный резонатор в котором проходит суммирование мощностей сигнала. Позволяет ↑Р на 10-13 дБ.  55. Сложение мощностей ВЧ сигналов с использованием мостовых схем и ТДЛ. Принципиальная электрические схемы. Преимущества и недостатки. Весьма перспективным направлением в области сложения мощностей оказалось использование так называемых мостовых устройств, представляющих собой совокупность активных и реактивных элементов, объединенных в систему с осевой или лучевой симметрией. Правильный подбор и включение составных элементов обеспечивают суммирование токов в нагрузке и их взаимную компенсацию в балластном сопротивлении при практически полной взаимной развязке генераторов. Одним из достоинств мостовых устройств является способность не только суммировать, но и разделять РЧ энергию по нескольким нагрузкам, в роли которых обычно выступают входные цепи совместно работающих генераторов. Простейшим мостовым устройством явл-ся симфазный мост сост-ий из 2-х активных R и 2-х реактивных R. В соответствии с условием Х1· R1=X2· R2 (·) 3 и 4 явл-ся сбалансированными, т.е. потенциалы =0 => (·) не зависят от генератора и их можно замкнуть, разомкнуть или подключить ещё генератор. По аналогии с Г1 где (·)1 и 2 нах-ся под одинаковым потен-ом. (·)3и4 тоже. Т.о. обеспеч-ся развязка Г между собой. Если обозначить рав-во ампл-д и симфазность, то токи нагрузки положительны. Стремятся чтобы потери в реактивных R X1иX2 были небольшие, что бы можно было ими пренебречь, тогда сумма мощностей обоих Г пол-стью выделяется в RН. Исследования показывают что при разности амплитуд и фаз напряжений, КПД мостового устройства сниж-ся нез-но. При вых-де из строя одного из Г P другого делится пополам между RБ и RН. Работо-сть сох-ся и режим не изменяется. Что бы исключить нежелательные потери P при выходе из строя одного Г пред-ся возм-сть автом-ого перек-ия раб-его ген-ра непоср-но не нагрузку в обход моста. В диапазоне метр-ых и децим-ых волн прим-ся мост-ые устр-ва в кот-ых разность фаз суммы сиг-ов для Г=90˚(квадратурные мосты сложения). Эти устр-ва исп-ся для устр-ия в нагр-ке отраженных сиг-ов вызв-ых неполным согласованием RН с R мост-ого уст-ва. Из-за разной длины прох-ого пути кол-ия от Г-ов к нагрузке проходят в фазе и суммируются, а не бал-му R в противофазе. Отр-ые от наг-ки сиг-лы пост-ют на вых. Г-ов и отр-ся повт-но приходя к RН в противофазе, а к RБАЛ в фазе, скла-ся и погл-ся. Д  ля сравнения представлена схема выполненная на ТДЛ. Причём расположение элементов не повторяет в явом виде конфигурацию моста. Однако показанное на рисунке размещение плеч моста типично для реальных схем транзисторных РПдУ, что требует выработки определённых навыков в умении распознавать аналогичные устройства.56. Использование варакторов в каскадах умножения частоты метрового и дециметрового диапазонов волн. Последовательная и параллельная(||) схемы умножителей. В   тех-ке сущ-ют 2 схемы варакторных умн-лей: пос-ая и ||. В || схеме пред-ой на рис-ке исп-ся кон-ры имеющие посл-ый рез-нс на f-те входного сиг-ла ω, а так же требуемой гар-ки n ω. Кон-ры на этих f-ах имеют малое R. А для токов других f-от большое. В этом слу-е токи протек-ие через диод с f-ми ω или n ω будут иметь большую амплитуду, а ост-ые малую. Ток с f-ой n ω на наг-ке будет созд-ть вых-ое напр-ие пропо-но f-те n ω. В пос-ой схеме исп-ся || кол-ый кон-ра. Входной кон-р настр-ся на f-ту ω, вых-ой на f-ne выд-ой гар-ки n ω. Для токов этих f-тот кон-ры будут иметь большое R => на них будет соз-ся большое под-ие U. Для токов ост-ых гар-ик R кон-ов будет мало и напр-ие соз-ое ими можно пренебречь. Широкое применение вар-ые умн-ли получили в VT РПУ диап-на метр-ых и децим-ых волн. VT таких f-тот имеют огр-ые возм-ти по усил-ию колеб-ий на повыш-ых f-ах. Несколько VT кас-ов раб-их после АГ на пониженных f-ах пос-но усиливают P сиг-ла до некот-ых знач-ий в нес-ко раз прев-их зад-ую P уст-ва, т.е. в антенне должно быть P меньше но f-та кол-ий высока. После этого вкл-ся варакторные умножители, пов-ие f-ту до раб-его знач-ия. При этом знач-ая часть P рас-ся бесп-но, но с этим прих-ся мирится. Один из возм-ых вар-ов исп-ия варакторных умн-ях прим-ся а РПдУ радиотехнической сис-мы ближней радионавигации и она исп-ет полосковые линии. 57.Методы осуществления стабилизации частоты несущих колебаний в РПдУ. Д  естабилизир. Факторы действуюшие на РПдУ: 1)Климатические: темпер, давление, влажность; 2)Электрические: изменение напряжения ист. Питания из-за не постоянства нагрузки; 3)Механические: вибрация; 4)Временные: старение, износ. Под влиянием каждого из факторов изменяются параметры контура или энергетический режим генератора. В результате чего f-та генератора уходит. Цель параметрической стабилизации: чтобы ум. Диапазон изменения частотно-задающих параметров автогенератора и тем самым обеспечить стабильность частоты в пределах номинальной. Методы осуществления стабилизации: 1)Термостатирование – элементы задающего АГ помещают в термостат, где автоматически поддерживается температура с высокой точностью; 2)Термокомпенсация – исп. термокомпенсационные детали(конденсаторы); 3)Гермитизация – на блок ЗГ исключается влияние давления и влажности. 4)Стабилизация напряжения ист. Питания; 5)Экранирование от внешних ЭМП; 6)Применение буферных усилителей – для исключения влияния последующих каскадов; 7)Применение высокодобротных элементов контура. Благодаря использованию всех вышеперечисленных мер удаётся обеспечить 1*10-4, что не достаточно для современных РПдУ. Поэтому прибегают к использованию: кварцевых резонаторов и генераторов, у которых - 1*10-10.58 Функциональное назначение ответвителей, сумматоров, мостовых устройств, согласующих устройств, циркуляторов, аттенюаторов и балластных сопротивлений. Направленный ответвитель – служит для отбор части Р с-ла из основного канала распространения. Сумматор(делитель) – производит суммирование Р однотипных с-лов или деление Р сигнала в требуемое число раз. Мостовое устройство – разновидность сумматора, при сложении мощностей двух сигналов или делении Р с-ла в 2 раза. Согласующее устройство – согласует вых R РПДУ с вх R антенны. Аттенюатор – резистор с переменным сопротивлением, позволяющий контроливовать вых с-л передатчика, отслеживая его на входе. Балластное сопротивление - служить для рассеивания Р, при настройке 59.Струк. сх. РПдУ цифр. радиовещания.  Блок упр. – сост.:микропроцессор, клавиатура, дисплей. Кодер речи – кодир. сигнал. преобразуя цифровой сигнал по определённому закону, с целью ум. Его избыточности, с целью уменьшения скорости информации, передаваемой по каналу связи. Кодер канала – добавляет избыточную информацию, предназначенную для защиты от ошибок, при передаче сигнала по линии связи, с этой же целью инфа подвергается переупаковке(Вносимая информация управления: как декодировать сигнал в приёмнике). Модулятор осуществляет перенос информации кодированного сигналана несущую частоту. Логич. Блок – микрокомпьютер, имеющий ОЗУ и ПЗУ, осуществляет управление работой РПдУ(Пр: в GSM – SIM-карта. Антенный блок – четвертьволновой штырь передающ. антенны. Пример: сотовая связь Вопрос 60 Структурная схема ГВВ Цель анализа работы ВЧ генератора при подаче на вход синусоидального напряжения состоит в:
Классификация АГ: 1.по форме колебаний: -гармонические -импульсные -сложной формы колебания 2. по виду активного элемента: -транзисторные -ламповые 3.тип колебательной системы: -одноконтурные -многоконтурные 4.вид цепи обратной связи: -индуктивная трехточка -емкостная трехточка Вопрос 61 Генератор на п/п диодах. Диоды обладают преимуществом по fмах, Рвых на частотах выше 5ГГцЮ надежности, технологичночти и весогабаритным размерам. Также напряжение питания снижено в 20-50 раз. Диодный АГ состоит из п/п диода и внешней колебательной системы. Диод рассматривается как –R. Действие отрицательного сопротивления эквмвалентно включению источника ВЧ энергии, который компенсирует потери. Самовозбуждение возникает при малом эквивалентном сопротивлении колебат. контура (Rэо)→в АГ на туннельном диоде применяется неполное включение контура. Слабая связь диода с контуром повышает стабильность частоты. Вопрос 62. Пролетный клистрон – электровакуумный прибор, предназначенный для усиления СВЧ путем взаимодействия сгруппированного электрического потока с возбуждающими колебаниями объемного резонатора. Используется для усиления и генерирования СВЧ колебаний в диапазоне сантиметровых и дециметровых волн. Клистрон обеспечивает сотни киловатт мощности в непрерывном режиме и десятки мегаватт в импкльсном. Для поддержания режима генерации в клистроне осуществляется положительная обратная связь. Применение находят клистроны с 2 и более резонаторами. ПО ПОВОДУ СХЕМЫ (схема по ходу на плакате у Бердяева). Устройство пролетного клистрона РТПС «Ильмень» Клистрон состоит из :
Электрическая пушка создает пучок электронов. Электронный поток проходит через резонаторы. После прохождения последнего резонатора электроны попадают на коллектор, где выделяется остаток их энергии. Пространственно-временные диаграммы представляют собой прямые лини, наклон которых определяется величиной скорости электронов. Используются также отражательные клистроны с 1 резонатором (упрощается перестроика). схема также у Бердяева. |