- •Оглавление
- •Спутниковое телевидение
- •1.1Стабилизация положения спутника на геостационарной орбите
- •1.2Структура спутников-ретрансляторов телевизионного вещания
- •1.3Антенны спутника-ретранслятора
- •1.4Приемопередающий блок спутника-ретранслятора
- •1.5Некоторые параметры типового спутника-ретранслятора
- •2Терминология, определения
- •2.1Структура ретрансляции телевизионного сигнала по спутниковым каналам
- •2.2Потери при распространении электромагнитных волн от спутника к Земле и обратно
- •2.3Плотность потока мощности и эквивалентная изотропная излучаемая мощность
- •2.4Требования к равномерности спектра передаваемого телевизионного сигнала.
- •2.5Преимущества телевизионного вещания на свч через спутники-ретрансляторы
- •2.6Правовые вопросы телевизионного вещания по спутниковым каналам
- •2.7Распределение частотных диапазонов для спутников-ретрансляторов
- •2.8Индивидуальный и коллективный прием спутникового телевизионного вещания
- •2.9Спутники фиксированных средств связи — распределительные спутники фсс
- •2.10Передача телевизионной цифровой информации по спутниковым каналам
- •3Телевизионные сигналы, передаваемые по спутниковым каналам
- •3.1Способы модуляции при передаче телевизионной информации по спутниковым каналам
- •3.2Частотная полоса сигнала яркости
- •3.3Частотная полоса спутникового телевизионного канала
- •3.4Цифровая обработка аналогового сигнала
- •3.5Преобразование аналогового сигнала в цифровой
- •3.6Коды кодирования источника информации
- •3.7 Коды кодирования данных канала
- •3.8Свертка, сверточный код (convolution code)
- •3.9Квадратурная фазовая манипуляция 4-фм (qpsk). Квадратурная амплитудная манипуляция кам (qam)
- •3.10Основной принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой код
- •3.11Частота дискретизации (частота отсчетов, выборок) видеосигнала
- •3.12Уровень отношения сигнал /шум для звукового сигнала в цифровом коде
- •4Устройства для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.1Выбор устройств для приема со спутников-ретрансляторов
- •4.2Состав и назначение узлов внешнего блока приемного устройства
- •4.3Преобразователь (конвертер) частот: смеситель, гетердин, предварительный усилитель сигналов промежуточных частот
- •4.4Особенности внешнего блока для приема телевизионной информации, передаваемой цифровым способом
- •5Антенны для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.1Требования, предъявляемые к антеннам для приема со спутников-ретрансляторов
- •5.2Основные определения параболоидных антенн для приема электромагнитных волн свч
- •5.3Основные параметры антенн для приема со спутников
- •5.4Наиболее распространенные типы параболоидных антенн для приема со спутников
- •5.5Антенны с передним питанием — прямофокусные, осесимметричные
- •5.6Направленные свойства параболоидных антенн
- •5.7Неосесимметричные (офсетные) антенны
- •5.8Активные фазированные антенные решетки (афаРы)
- •5.9Сферические антенные системы
- •5.9Первичные облучатели
- •5.10Требования, предъявляемые к собственной диаграмме направленности первичного облучателя
- •5.11Влияние положения первичного облучателя на направленность излучения антенны
- •5.12Поляризаторы электромагнитных волн
- •6Малошумящий предварительный усилитель сигналов свч
- •6.1Общие положения
- •6.2Требования по превышению уровня сигнала над уровнем шума
- •6.3Способы минимизации коэффициента шума
- •6.4Коэффициент усиления предварительного усилителя
- •6.5Структура предварительного малошумящего усилителя сигналов свч
- •6.6Особенности применения полевых арсенид-галлиевых свч транзисторов в малошумящем усилителе
- •7Преобразователь-конвертер внешнего блока
- •7.1Назначение
- •7.2Диоды в смесителе сигналов диапазона свч
- •7.3Физические процессы смешивания при частотном преобразовании сигналов
- •7.4Однодиодные смесители
- •7.5Двудиодные балансные смесители
- •7.6Смесители на транзисторах
- •7.7Гетеродин
- •7.8Усилитель сигналов промежуточных частот
- •7.9Результирующие коэффициенты шума и усиления внешнего блока
- •8Спутниковый телевизионный приемник аналоговых сигналов
- •8.1Основная структура
- •8.2Повышение помехоустойчивости чм сигналов при применении частотных демодуляторов
- •8.3Параметры и помехоустойчивость частотных демодуляторов
- •8.4Типовые, традиционные чм демодуляторы Частотный демодулятор с двухтактным дискриминатором на двух взаимно расстроенных контурах
- •8.5Частотные демодуляторы с фапч для выделения цифрового сигнала
- •8.6Частотно-обрабатывающие цепи видеосигнала и сигнала звука
- •8.7Способы выделения сигнала звукового сопровождения и другого звукового "материала"
- •8.8Недостатки аналоговых систем телевизионного вещания по спутниковым каналам
7.6Смесители на транзисторах
Особенности построения смесителей на транзисторах. Кроме смесителей на диодах, в устройствах преобразования для приема телевизионного вещания со спутников широко применяются смесители на арсенид-галлиевых полевых транзисторах. Смесители на полевых транзисторах относятся к активным преобразователям и называются смесителями с нелинейной характеристикой преобразования. Вольт-амперную характеристику транзистора, как нелинейного элемента, образованного встречно-параллельным включением двух диодов, которые в данном случае представляют схему замещения транзистора, приближенно можно описать уравнением кубической параболы:
i=S.u+V.U ...,
где S и V — постоянные коэффициенты.
Подставляя в него выражения для входного сигнала и сигнала гетеродина, воздействующих на нелинейный элемент,
u = Ас, cos ωс t+ Аrcos ωгt ,
получают ток на выходе в цепи нагрузки:
i =3\4VAcAr(cos ωс t+ cos ωгt ,)
Все остальные слагаемые — высокочастотные составляющие-
замыкаются конденсаторам на "общий" провод. Главным достоинством смесителей на транзисторах является то, что в нагрузке протекают лишь токи продуктов преобразования и отсутствует постоянная составляющая, т.е. постоянный ток, так как смеситель не детектирует ни входной сигнал, ни напряжение гетеродина, и для нормальной работы смесителя не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току. Поскольку сигналы в таком смесителе не детектируются, то ослабляются и сигналы-помехи от работающих поблизости передатчиков.
Двузатворные полевые транзисторы. Современные смесители в основном реализуются на двузатворных транзисторах с диодами Шотки. Использование в схемах смесителей полевого транзистора с двумя затворами Шотки позволяет полностью разделить цепи входного сигнала и цепи гетеродина, так как сигналы подаются на разные затворы транзистора.
Принцип работы смесителя на основе двузатворного транзистора заключается в следующем. На первый затвор транзистора подается входной сигнал, а напряжение местного гетеродина подается на второй затвор. Крутизна первого затвора зависит от напряжения на втором затворе и изменяется в соответствии с мгновенными изменениями напряжения на втором, что приводит к процессу смешивания сигналов. На выходе, в цепи стока будут возникать сигналы комбинационных частот. ФНЧ, включенный на выходе, выделяет из них сигналы ПЧ, а сигналы частот лежащие выше частоты "среза"— 1750 (2250) МГц, замыкаются на "общий" провод.
Характеристики смесителя — коэффициент преобразования (Кпр) и коэффициент шума (Кш), существенно улучшаются при согласовании сигнальных и гетеродинных входов транзистора. Улучшению параметров способствует также выбор оптимальной мощности гетеродина — около 10 мВт, после чего улучшения не наблюдаются.
Совмещенный усилитель — смеситель-гетеродин. Функциональные возможности полевого транзистора с двумя затворами Шотки позволяют создать совмещенный смеситель-гетеродин,
в котором гетеродин, смеситель и усилитель реализуются на одном транзисторе (рис. 7.6).
Представляя транзистор с двумя затворами в виде каскодного соединения двух обычных полевых транзисторов, можно увидеть следующее. Входной сигнал подается на первый затвор полевого транзистора, который включен для него по схеме с общим истоком, усиливается им и поступает на второй затвор этого же транзистора. Второй затвор соединен с "общим" проводом и, таким образом, транзистор по этому затвору представляет схему с общим затвором
и находится в режиме генерации, что изменяет крутизну всего транзистора в целом и приводит к появлению на выходе (стоке) множества сигналов комбинационных частот.
Необходимо отметить, что при подключении к "общему" проводу стока транзистора область неустойчивости по второму затвору охватывает всю диаграмму Смитта, в то время как для первого затвора область неустойчивости распределена по ее краям.
Это, с одной стороны, дает возможность проводить настройку на максимум коэффициента усиления по первому затвору без изменения условий генерации, с другой стороны — осуществить режим генерации по второму затвору.
У совмещенного смесителя-гетеродина на основе полевого транзистора с двумя затворами Шотки коэффициент шума на 4,2 дБ меньше, чем у обычного смесителя, выполненного на однозатворном транзисторе, а коэффициент преобразования на 1,5 дБ больше. Кроме того, он обеспечивает лучшую развязку между входом и: выходом, чем смеситель на однозатворном транзисторе.
Использование совмещенного смесителя-гетеродина дает возможность сократить количество активных элементов в преобразовательном блоке. Главное преимущество смесителя с двузатворным транзистором — это его простота при высоких электрических параметрах. В нем не требуется ответвителей, гибридных соединений, нужны лишь простейшие согласующие цепи, что особенно важно для построения смесителя на монолитных интегральных схемах, где согласующие цепи должны быть компактными.