Курсовая спутниковый конвертер. спутниковый конвертер курсовая основа. Устройство и принцип действия конвертера стр 3 Функции конвертера стр 4
 Скачать 347.5 Kb.
|
     Содержание Определение и назначение— стр 3 Устройство и принцип действия конвертера— стр 3 Функции конвертера— стр 4 Переключение диапазонов— стр 5 Этапы развития схемотехники конвертеров— стр 5 Схемы и принцип действия— стр 6 Особенности конструкции конвертеров— стр 9 Разводка сигнала на несколько ресиверов— стр 10 Определение и назначение Спутниковый конвертер – приемное устройство, объединяющее в себе два элемента: предусилитель сигнала LNA (Low-Noise Amplifier), принимаемого со спутника; понижающий конвертер (Downconverter), он же гетеродин (стабилизированный источник высокой частоты, вырабатывающий синусоидальный сигнал). Конвертер – это электронное устройство, которое служит для преобразования частоты электромагнитной волны Ku- или С-диапазона в промежуточную частоту от 950 до 2150 МГц, называемую L-диапазоном, с целью передачи с наименьшими потерями по коаксиальному кабелю до потребителя. Название устройства конвертер происходит от англ. low-noise block converter, дословно – малошумный конвертер-моноблок. Устанавливается конвертер в составе принимающей головки в фокусном центре спутниковой антенны (на выносном кронштейне). Конвертер и антенна определяют основные характеристики и профессиональной, и индивидуальной приемной системы. Устройство и принцип действия конвертера Конвертер – сложное радиоэлектронное устройство, входящее в своем состав принимающей головки вместе с облучателем и поляризатором. Если принимающая головка предназначена для приема сигналов круговой поляризации, то для деполяризации принятого сигнала в его конструкцию также добавляют деполяризатор. Современные конвертеры, предназначенные для приема сигналов Ku-диапазона, изготавливаются в виде монолитного герметичного блока. 
На рис. 1 показан разобранный конвертер (принимающая головка). Корпус пришлось разрезать болгаркой: настолько качественно был герметизирован корпус! На фотографии хорошо видны электронные компоненты, установленные на плате: Стабилизатор напряжения серии 780Х (в правом верхнем углу платы); Микросхема, сочетающая в себе усилитель сигналов, гетеродины и схему управления режимами работы конвертера; Два транзистора, в качестве усилителей сигналов (в верхней части платы); Полосковые линии связи в центре платы (в виде отрезков не соединенных между собой проводников); Другие необходимые для работы устройства компоненты. Правило – Чем меньше длина волны, тем больше ее затухание в кабеле. Для спутникового телевидения необходимо использовать специальный кабель с малым коэффициентом затухания. Но этого не достаточно. Передавать нужно по кабелю как можно более низкую частоту. А спутниковые телевизионные трансляции передаются на очень высоких частотах, т. е. на сантиметровых волнах. На сегодняшний день в спутниковом телевидении используются два диапазона: Ku-диапазон занимает область от 10.7 до 12.75 ГГц; С-диапазон ограничен полосой 3.5–4.2 ГГц. На СВЧ частотах (единицы-десятки гигагерц) электромагнитная волна, способная преодолеть 36000 км от спутника до приемной антенны, моментально затухает в кабеле снижения. Функции конвертера ПЕРВАЯ ФУНКЦИЯ конвертера – преобразование СВЧ в более низкую частоту, называемую промежуточной (900–2150 МГц). Сигнал на этой частоте и передается по кабелю к ресиверу и подается на его антенный вход. Для снижения принятого частотного спектра в конвертер встраиваются один или два гетеродина – стабилизированных источника высокой частоты. Снижение входной частоты происходит за счет вычитания из нее частоты гетеродина. ВТОРАЯ ФУНКЦИЯ конвертера – усиление принятого сигнала. Ведь сигнал со спутника принимается с очень малой мощностью, совершенно неприемлемой в трактах приемного оборудования. Поэтому второй, не менее важной, функцией конвертера является усиление.  Внешний вид платы конвертера.
Ширина Ku-диапазона (более 2 ГГц) не позволяет одновременно конвертировать его в промежуточную частоту, поэтому его разбивают на три поддиапазона: FSS (10.7–11.8 ГГц); DBS (11.8–12.5 ГГц); Telecom (12.5–12.75 ГГц).
Переключение диапазонов Для приема всего Ки-диапазон в конвертерах устанавливаются два гетеродина: один для преобразования нижнего диапазона 10.7–11.8 ГГц; второй для преобразования двух верхних диапазонов 11.8–12.75 ГГц. Переключение гетеродинов осуществляется с помощью тонового сигнала 22 кГц, передаваемым ресивером по тому же кабелю, по которому к нему поступает сигнал промежуточной частоты от конвертера. Ранее диапазоны переключались пороговым сигналом 13/18 В (с порогом переключения 15 ±0.2 В). В современных универсальных конвертерах диапазоны переключаются с помощью тонового сигнала 22 кГц Этапы развития схемотехники конвертеров
Устройство простейшего конвертера. Представленная для первого примера конструкция появилась в одном из болгарских журналов на «заре» развития массового приема спутникового телевидения в середине 80-х годов, явно не может иметь очень хороших характеристик (рис. 1.36). Использование ее может быть целесообразно только наглядного примера устройства простейшего конвертера или для экспериментов на СВЧ в диапазоне 10 ГГц.  Устройство простейшего конвертера  Структурная схема простейшего однодиапозонного конвертера.  Принципиальная схема конвертера Принцип действия Сигнал ПЧ через разделительный конденсатор С2 подается на малошумящий транзистор VT1, нагрузкой которого является индуктивность L2. Второй каскад на транзисторе VT2 является таким же усилителем сигнала ПЧ, как и первый на транзисторе VT1. Окончательное усиление сигнала ПЧ осуществляется в третьем каскаде на транзисторе VT3 до уровня те менее 25 дБ. Как и в первом каскаде, в усилителях ПЧ на транзисторах VT2 и VT3 в цепи коллектора используются индуктивности L3 и L4. На резисторе R9, установленном в эмиттерной цепи этого транзистора, создается отрицательная обратная связь по постоянному току, которая через резисторы R2, R4, R6 подается соответственно на базы транзисторов VT1–VT3. Резистор R10 ограничивает величину тока через диод VD2 типа КС162А, предназначенный для двустороннего ограничения напряжения. Постоянный ток транзисторов VT1–VT3 можно изменять путем подбора сопротивления резисторов R3, R5, R7. Величина тока коллектора определяет шумовые характеристики транзистора. Поэтому необходимо подбирать величину тока для каждого транзистора, что особенно важно для первого каскада усиления на транзисторе VT1. В принципиальной схеме приведены номиналы сопротивлений этих резисторов, которые являются оптимальными для транзисторов типа КТ3115 или КТ3132. Через индуктивность L1 и резистор R1 протекает постоянный ток сдвига рабочей точки смесительного диода VD2. Контрольная точка КТ1 предназначена для подключения миллиамперметра для измерения величины этого тока. Через индуктивность L5 протекает ток источника питания (напряжение питания – в пределах +9–15 В), поскольку СВЧ преобразователь питается по тому же коаксиальному кабелю, по которому поступает выходной сигнал ПЧ к входу ресивера. Параллельно проходным конденсаторам С4, С8, С13 желательно включить конденсаторы емкостью 4.7 пФ. Это улучшит блокировку эмиттеров транзисторов VT1–VT3. В усилителе ПЧ применены следующие радиодетали. Индуктивности L1 и L5 – катушки из медного провода длиной 65 мм, диаметром 0.1–0.2 мм, намотанного на оправке диаметром 4 мм. Индуктивности L2–L4 – медные посеребренные провода диаметром 1 мм и длиной 10 мм, которые находятся на высоте 2 мм от дна корпуса усилителя. Конденсаторы С2, С5, СП, С14 типа КД-1; конденсаторы С4, С8, С13 типа КТПМ; конденсаторы С16 типа К53-1 или аналогичный; конденсаторы С1, СЗ, С7, С9, С12, С15 типа КМ-5, у которых при монтаже оставлены минимальные выводы. Резисторы R2, R4, R6 типа С-23-06 или аналогичные; резистор R10 типа MAT-0,25, остальные резисторы – типа МЛТ-0,125. Соединитель XI любого типа для соединения с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом, например, СР-50. Схема простого многодиапазонного Ku-конвертера. Ku-конвертеры были созданы трех типов: однодиапазонные с полосой частот 10.7–11.8 ГГц; двухдиапазонные с полосой частот 10.7–12.5 ГГц; трехдиапазонные (Full Band) с полосой частот 10.7–12.75 ГГц. Важнейшим параметром каждого конвертера является частота гетеродина, которую кратко обозначают LOF (Local Oscillator Frequency). В однодиапозонных конвертерах частота гетеродина равнялась 10 ГГц. В современных полнодиапазонных конвертерах приняты другие значения частот гетеродинов. Для полнодиапазонных конвертеров дополнительно сообщают два параметра: LOF-1 (частота гетеродина 9.75 ГГц); LOF-2 (частота гетеродина 10.6 ГГц или 10.75 ГГц).  Рис 5 Структурная схема простого многодиапозонного конвертера Конвертер состоит из следующих основных узлов (рис.5). Малошумящий усилитель МШУ усиливает спутниковый сигнал в полосе частот 10.9–12.7 ГГц, который подается на делитель. После разделения на два канала сигналы подаются через полосно-пропускающий фильтр (ППФ) на смесители. На каждый из смесителей подается сигнал от гетеродина: Low – гетеродин с меньшей частотой; High – гетеродин с большей частотой. Переключение диапазонов происходит путем переключения только гетеродинов и первых каскадов УПЧ (6) каждого диапазона напряжением 13/18 В, поступающим по центральному проводнику коаксиального кабеля. Особенности конструкции конвертеров Конвертеры должны быть герметичными. В противном случае за счет суточного колебания температуры внутри конвертера образуется конденсат, который приводит к ухудшению его параметров и, в конечном итоге, к выходу из строя. Высокий уровень герметичности достигается у конвертеров, помещенных в запаянный, неразборный корпус. Такие модели выпускает, например, фирма MTI. Минусом такой конструкции является невозможность ремонта конвертера, однако конвертеры указанной фирмы отличают хорошие комплектующие и качественная сборка, так что выходят из строя они достаточно редко. Некоторые конвертеры изготавливаются в двойном кожухе – внутренний, металлический, кожух закрыт внешним кожухом, сделанным из пластмассы. Это приводит к тому, что большая часть конденсата выпадает между двумя оболочками и вытекает в предусмотренное для этого сливное отверстие. Помимо недостаточной герметичности, встречаются и другие варианты конструктивных дефектов, например, высокая повреждаемость при действии солнечных лучей или температурных перепадах. От таких подвохов при покупке застраховаться достаточно трудно. Разводка сигнала на несколько ресиверов. При разводке сигнала на несколько ресиверов удобно использовать Ku-диапазонный конвертер с двумя или четырьмя выходами. Как правило, он имеет встроенный поляризатор, управляемый напряжением 13/18 В. По характеру выходных сигналов такие конвертеры делятся на два типа: первый тип (для разводки сигнала на 2–4 ресивера) имеет два (Twin) или четыре (Quad) равноценных выхода с независимым переключением диапазонов и поляризации; второй тип (для разводки сигнала на большее число ресиверов). Если у такого конвертера два выхода, то на них выводятся соответственно сигналы вертикальной и горизонтальной поляризации, а если 4, то сигнал делится еще и по диапазонам. Такие конвертеры называют «Quattro». Универсальный конвертер имеет четыре режима работы: вертикальная поляризация, работает гетеродин нижнего поддиапазона; вертикальная поляризация, работает гетеродин верхнего поддиапазона; горизонтальная поляризация, работает гетеродин нижнего поддиапазона; горизонтальная поляризация, работает гетеродин верхнего поддиапазона. Головка первого типа можно рассматривать как два или четыре независимых конвертера в одном корпусе и одним облучателем (рис. 6). При использовании таких конвертеров никаких дополнительных настроек ресивера не требуется. A) Б)   Рис 6 Принимающие головки: а – с двумя независимыми выходами – Twin; б – с четырьмя независимыми выходами – Quad Двухвыходные головки второго типа удобно использовать, если планируется приемом лишь верхнего или нижнего поддиапазона. В таком случае на СВЧ-вход ресивера подается горизонтальная или вертикальная поляризация. Сигналы с четырехвыходных головок второго типа (рис 7) используются в кабельных сетях или при организации небольших систем коллективного приема. В последнем случае сигналы с выходов конвертера подаются на входы свитчеров, для дальнейшей разводки по квартирам.  Рис 7 Головка с четырьмя независимыми выходами – Quattro Источники информации Глава 1 из книги C. Л. Корякина-Черняка «Справочник по ремонту и настройке спутникового оборудования» Изм. Лист № докум. Подп. Дата КП.01.02.02 ТР-31.103718/18 ПЗ Лист        Формат A4   |