2. Разработка схемы электрической структурной

При разработке структурной схемы передатчика будем исходить из назначения передатчика, условий его работы и заданных параметров:

1. Линия радиосвязи……………………. Бортовой ретранслятор

2. Мощность…………………………….. 10 Вт

3. Частота излучения…………………… 11 ГГц

4. Вид модуляции………………………..ФМ-2

5.Сигналы………………………………..Телевещание, телефония, многоканальная телефония с кодовым разделением каналов

6. Ширина полосы пропускания……….. 28 МГц

7. Излучение на гармониках……………. -60дБ

Структурная схема современного передатчика радиорелейной, тро­посферной и спутниковой связи с угловой модуляцией определяется основными требованиями: высокой несущей частотой; фазовой мо­дуляцией при малых допустимых искажениях и широкой полосе моду­лирующих частот; необходимостью иметь передатчики с разными значениями несущих частот; довольно высокой степенью стабильности средней частоты при ЧМ; определенной выходной мощностью; опти­мальным (по возможности максимальным) КПД для используемых каскадов обеспечивая работу на линейном участке АЧХ с целью получения минимальной паразитной АМ; высокой надежностью и др.

Необходимость в глубокой модуляции с малыми искажениями за­ставляет использовать прямой метод получения угловой (фазовой) модуляции. Для обеспечения заданной степени стабильности частоты.

Бортовой ретранслятор спутниковой системы связи близок по своей структуре к промежуточной станции радиорелейной линии прямой видимости, так как в нем, как правило, так же не производится выделение (детектирование) передаваемых сообщений. Передатчик ретранслятора решает две задачи: переносит сообщение с частоты приема на частоту передачи и обеспечивает необходимую мощность. Кроме того, к бортовому передатчику предъявляются повышенные требования в отношении: высокой надежности, большого срока службы; минимальных потребляемой мощности; массы и габаритов.

Принятый сигнал (9 ГГц) усиливается в общем радиоприемнике, а затем весь спектр переносится в диапазон 11 ГГц с помощью преобразователя частоты (смесителя). Разделительный фильтр пропускает сигналы на частотах транзитных каналов и запирает сигналы на частотах заканчивающихся на обходе каналов, после чего сигналы подводятся к общей антенне.

В состав ретранслятора входят также блоки питания и резервные комплекты. Возможно разведение выходного СВЧ сигнала по нескольким антеннам — с широко- и узкополосной диаграммой направленности.

В качестве оконечного усилителя мощности используется лампа бегущей волны, так как она может работать с СВЧ частотами в диапазоне от 0,5 до 20. . .40 ГГц, обеспечивают неплохой коэффициент усиления -30 дБ, полоса пропускания - от 10% до нескольких октав.

Рисунок 2 – Структурная схема бортового ретранслятора

3. Разработка функциональной схемы

Расчет функциональной схемы начинается с оконечного каскада усиления. В качестве активного элемента в настоящее время широко используется ЛБВ. При необходимости получения большой мощности широкополосного сигнала ЛБВ является основным активным прибором. Мощность таких приборов может достигать до 10кВт.

Главное достоинство ЛБВ по сравнению с другими приборами СВЧ – широкая полоса умеренно усиливаемых частот. Применительно к многоканальным системам связи это очень существенно. Коэффициент усиления ЛБВ достигает 30..35 дБ, в этом отношении лучше только многорезонаторные клистроны. КПД лежит в пределах 25..45%.

Используя табличные данные находим подходящую ЛБВ для проектируемого БР: VA-616L. Паспортные данные: =15 Вт,дБ.

Найдем мощность, подводимую к ЛБВ:

Вт, где

–КПД разделительного фильтра (0,7..0,9)

мВт

Данная мощность может быть снята непосредственно с ПЧ и поэтому нет необходимости использовать дополнительный тракт усиления мощности.

Умножители частоты в передатчиках используют для повышения частоты колебаний в целое число раз. Ламповые и транзисторные умножители частоты по существу являются генераторами с внешним возбуждением и отличаются от ГВВ только тем, что выходной контур умножителя настроен на n-ю гармонику частоты возбуждения, а режим ЭП выбирается таким, чтобы получить максимальные полезную мощность P_н и КПД.

В качестве стабильного автогенератора необходимо использовать кварцевый автогенератор. Обычно частота основных колебаний не выше 17…30МГц мощность не более 5мВт. Возбуждать кварцевый автогенератор будем на основной гармонике с частотой кварца 80 МГц.

Так как выходная мощность кварцевого автогенератора очень мала, нужно использовать тракт усиления мощности. В современных передатчиках используются транзисторные усилители. При условии надежной защиты от недопустимых напряжений, токов, температур транзисторы обеспечивают существенную большую долговечность, чем усилительные приборы.

Для каскада усиления выберем 2 транзистора ГТ362А с f=2,25 ГГц, К_У=4,5 дБ и получим мощность после ЛБВ:

После каскада усиления получим мощность:

Рассчитаем количество трактов умножения:

Частота, подходящая к смесителю, должна быть равной:

Чтобы получить нужную нам частоту, применим 2 умножителя с общим коэффициентом умножения 25 (5*5), тогда частота кварцевого генератора равна 80 МГц.

Рассчитаем частоты с учетом коэффициента умножения каждого умножителя:

Рисунок 3 – Функциональная схема бортового ретранслятора