Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 " Основы радиоэлектроники "


НазваниеКурс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 " Основы радиоэлектроники "
страница9/10
Дата публикации05.12.2013
Размер0.86 Mb.
ТипДокументы
vb2.userdocs.ru > Журналистика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

рис. 77

В состав модулятора входят:

  • автогенератор;

  • реактивный элемент;

  • усилитель.

Автогенератор генерирует незатухающее несущее колебание. Основным элементом автогенератора является колебательный контур. Параллельно контуру подключается реактивный элемент, например варикап, у которого изменяются электрические характеристики (емкость перехода) в зависимости от входного сигнала С(t) (рис.78).



рис. 78

Резонансная частота колебания в контуре определяется параметрами элементов контура:



где:

L - индуктивность контура;

C - емкость контура.

Из формулы видно, что для изменения параметров контура необходимо изменять или емкость или индуктивность.

Варикап - полупроводниковый элемент, у которого емкость перехода изменяется в зависимости от приложенного к нему напряжения. Т.к. он включен параллельно колебательному контуру и на него подается управляющее напряжение информационного сигнала, следовательно, будет скачкообразно изменяться емкость колебательной системы, а соответственно и частота колебания в контуре (рис.78 б).

^ Фазовый модулятор предназначен для изменения фазы несущего колебания на определенное значение  .

Простейшая схема фазового модулятора представлена на рис.79.



рис. 79

Принцип работы фазового модулятора заключается в следующем:

    генератор несущего колебания подключен к первичной обмотке (I) Тр1. При отсутствии информационного сигнала диоды VD1 - VD4 закрыты, следовательно, на выходе модулятора в обмотке (II) Тр2 никакого сигнала не будет. При поступлении положительного импульса на вход информационного сигнала VD1 и VD2 откроются, т.е. сопротивление переходов этих диодов будет стремиться к нулю. Через открытые диоды несущее колебание поступит на (I) Тр2 и на входе появится несущая частота. Как только на информационный вход поступит отрицательный импульс VD1 и VD2 -закроются, а VD3 и VD4 - откроются, следовательно, направление протекания тока несущей частоты через обмотку (I) Тр2 изменится на 180 , а равно и на выходе (II) Тр2 изменится фаза несущего колебания на 180 (рис.80).

Данный процесс объясняется графиками рис.80.



рис. 80

В приведенной выше схеме изменение фазы происходит при каждом переходе от "0" к "1" и от "1" к "0" (абсолютная фазовая манипуляция).

Для решения вопросов использования ОФМ пользуются следующей схемой (рис.81).



рис. 81

Принцип работы схемы объясняют графиком рис.82



рис. 82

Триггер переключаются каждый раз под воздействием ”1”, появляющейся на входе схемы “И” остается в прежнем состоянии - на его входе “0”.

Таким образом, прежде чем промодулировать несущее колебание, на входе триггера формируется относительно кодированная последовательность (рис.82в) под воздействием которой в кольцевом балансном преобразователе частоты фаза несущего колебания Ао(t) изменяется на 180 (рис.82г).

      8.2.2. Демодуляторы.

Демодулятор - радиотехническое устройство, предназначенное для выделения информационного сигнала из модулированного ВЧ колебания.

Процесс получения напряжения (тока), изменяющегося по закону модуляции, из модулированного напряжения высокой частоты называется демодуляцией(детектированием). В зависимости от вида модуляции в передающей части, в демодуляторе осуществляется амплитудная, частотная или фазовая демодуляция.

^ Амплитудные демодуляторы.

Амплитудные демодуляторы предназначены для преобразования ВЧ сигнала, модулированного по амплитуде, в напряжение, меняющееся по закону модуляции. Они применяются как основные детекторы принимаемого сигнала, и являются основной частью фазовых и частотных демодуляторов.

Амплитудная демодуляция осуществляется в нелинейных системах, которые состоят из резистивного нелинейного элемента (диода) и линейной пассивной цепи, являющейся нагрузкой демодулятора.

При демодуляции импульсов одной из задач является:

  • огибающей импульсов (рис.83);

  • выделение огибающей последовательности импульсов (рис.84).



                              рис. 83                                                                      рис. 84

В первом случае на выходе амплитудного демодулятора получаются импульсы постоянного тока (видеоимпульсы), поэтому такой модулятор называют ещё видеодетектором (видеомодулятором), во втором - выходное напряжение пропорционально максимальному значению амплитуды (пиковому) и демодулятор называют пиковым.

^ Частотные демодуляторы.

При демодуляции частотно-манипулированного сигнала используют частотные детекторы (демодуляторы). Типовая схема частотного демодулятора представляет собой совокупность разделительных фильтров и амплитудного детектора (рис.85).



рис. 85

Фильтры настроены на частоты ЧМ сигнала (f1 и f2), с выхода фильтра сигнал поступает на амплитудный видеодетектор, демодулируется и на выходе получается исходная (демодулированная) последовательность импульсов.

^ Фазовые демодуляторы.

При демодуляции фазово-модулированного сигнала используют фазовые детекторы (демодуляторы).

Фазовый детектор - это устройство, напряжение на выходе которого зависит от разности фаз двух сравниваемых напряжений одной частоты. Т.е. на вход детектора должны подаваться сигналы с одной и той же частотой. Одним сигналом является фазово-манипулированный сигнал (от корреспондента), а вторым - опорное колебание (формируемое на опорной станции).

Основу схемы фазового детектора (рис.86) составляют:

  • переключатель;

  • амплитудный детектор.



рис. 86

В схеме переключателя, при сравнении фаз Афм(t) и Ао(t) образуется амплитудно-манипулированное колебание, которое детектируется амплитудным детектором, на выходе которого появляется информационный сигнал.

ГЛАВА IX^ Антенно-фидерные устройства.

   9.1. Технические характеристики антенн.

Антенна является важнейшим элементом любой приемно-передающей радиостанции, в том числе и спутниковой, и в значительной мере определяет качество связи.

Антенной называется устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн.

Для оценки и сравнения между собой различных антенн вводится ряд характеристик, основными из которых являются:

  • диаграмма направленности (ДН);

  • ширина главного лепестка ДН (2 );

  • уровень боковых лепестков ДН;

  • коэффициент полезного действия ( );

  • коэффициент направленного действия (D);

  • коэффициент усиления (G).

Параметры антенн не зависят от способа их использования - на прием или передачу.

^ Диаграмма направленности - это зависимость напряженности поля от угловых координат в дальней зоне.

Дальняя зона - это такая область распространения радиоволн, где составляющие электромагнитного поля изменяются обратно пропорционально расстоянию от антенны.

Обычно ДН строят в полярной системе координат и нормируют к максимальной величине напряженности поля Е/Emax.



рис. 87

Направление максимального излучения антенны является главным, поэтому и лепесток ДН называется главным, остальные лепестки - боковыми. Направления, в которых антенна не принимает (не излучает) называются нулями ДН.

Ширина главного лепестка ДН - характеризует направленные свойства антенны. Как правило, для оценки берется угол, соответствующий уровню половинной мощности- 3 дБ (2 0,5).

Например, для параболических антенн ширина главного лепестка ДН прямо пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна диаметру зеркала.



Уровень боковых лепестков ДН характеризует:

  • степень помехозащищенности антенны

  • потери мощности на побочные излучения

и зависит от конструктивных особенностей антенны и конструктивных факторов.

Коэффициент полезного действия антенны - это отношение излучаемой антенной мощности к мощности, подводимой к ней:

.

Обычно для диапазона УКВ КПД составляет около 95-100%.

Коэффициентом направленного действия называют отношение мощности, излучаемое в данном направлении, к средней мощности излучения по всем направлениям:

.

Коэффициентом усиления антенны - называют отношение мощности, подводимой к ненаправленной (изотопной) антенне с КПД равным 1, к мощности, подводимой к данной антенне, при условии одинаковой напряженности поля в точке измерения:

.

Коэффициент усиления количественно оценивается в абсолютных или логарифмических единицах. Он всегда меньше КПД и позволяет оценить эффективность излучения и приема сигналов.

   9.2. Устройство и принцип действия параболических антенн.

Все антенны можно разделить на две большие группы: излучающие провода и излучающие поверхности. В системах передачи, работающих на частотах свыше 1 ГГц, в качестве антенн используются излучающие поверхности. К категории таких антенн относят однозеркальные и двухзеркальные параболические антенны, которые широко применяются в системе спутниковой связи.

Однозеркальная параболическая антенна имеет вид рис.88.



рис. 88

где:

1 - параболическое зеркало, выполненное из алюминиевого сплава;

2- облучатель (волноводно-рупорный, спиральный и др.);

3- волновод;

F- фокус;

OF - фокусное расстояние;

2 - угол раскрыва параболоида.

В данной антенне источником ЭМВ является облучатель, т.е. первичная антенна, создающая фронт волн, близкий к сферическому.

Параболический отражатель трансформирует фронт волны в плоский. Благодаря такому преобразованию формируется ДН с достаточно узким главным лепестком, ширина которого определяется:

,

т.е. чем больше диаметр зеркала da по сравнению с длиной волны  , тем выше направленные свойства антенны.

Кроме того, ДН зеркальной антенны зависит от ДН облучателя и формы параболоида (глубины зеркала). Коэффициент усиления такой антенны определяется:



где:

s- площадь раскрыва;

 - коэффициент использования поверхности антенны.



Т.о. G прямо пропорционален площади параболоида и имеет максимальное значение при углах раскрыва 2 = 120-130 и обратно пропорционален  2 .

В реальных параболоидах коэффициент усиления G снижается из-за ряда явлений:

  • наличие кросс-поляризации (паразитная поперечная поляризация, вызываемая кривизной силовых линий на зеркале);

  • затекание токов на теневую сторону зеркала;

  • затемнение зеркала элементами крепления;

  • паразитное излучение элементов крепления;

  • реакция параболоида (дополнительное рассогласование зеркала и облучателя за счет воздействия отраженной от параболоида волны на облучатель).

Подобные явления вызывают увеличение уровня боковых лепестков.

Частично некоторые из этих эффектов уменьшают за счет:

  • выбора оптимальных конструкций антенн:



рис. 89

  • применением двухзеркальных антенн.

Достоинством однозеркальной антенны являются ее относительная простота и малая стоимость.

Двухзеркальная антенна состоит (рис.90):



рис. 90

где:

1- основное зеркало;

2- облучатель;

3- дополнительный рефлектор (гиперболическое или эллиптическое зеркало);

4- волновод.

В станциях спутниковой связи получили распространение так называемые двухзеркальные антенны Кассегрена (Голландия, 1672 г.р.) - рис.91.

В этой конструкции 1 фокус гиперболы F1 совпадает с фокусом параболоида, а во 2-м фокусе гиперболы F2 расположен облучатель.

Преимущества двухзеркальной антенны Кассегрена:

  • облучатель расположен у вершины главного зеркала, поэтому уменьшается длина волновода (4), а значит, снижаются потери подводимой к облучателю энертгии, а также уменьшается шумовая температура антенн;

  • за счет двойного отражения ЭМВ возникает дополнительная степень свободы для формирования требуемой ДН;

  • по сравнению с однозеркальной антенной у двухзеркальной - ДН имеет вид рис.91:



рис. 91

т.е. повышен уровень боковых лепестков, но значительно уменьшен уровень задних лепестков, что снижает величину шумов, принимаемых антенной от земли.

Недостатки:

  • сложность конструкции;

  •  затемнение параболоида малым зеркалом;

  • значительная реакция малого зеркала на облучатель.

Применением специальных мер можно снизить степень воздействия этих негативных факторов.

   9.3. Антенно-фидерные устройства.

Электромагнитная энергия от передающего устройства к антенне и от антенны к приемному устройству передается с помощью фидерного тракта.

В спутниковых системах связи в качестве фидеров используют круглые, эллиптические и прямоугольные волноводы и коаксиальные кабели. Волноводы в качестве линий передачи СВЧ колебаний, как правило, применяют на частотах свыше 2 ГГц.

Круглые волноводы позволяют передавать две волны, имеющие ортогональные поляризации. Основным типом волн является волна Н01. В отечественной технике нашли применение волноводы диаметром 70 мм, используемые в диапазоне 4, 6, 8 ГГц. Затухание ЭМВ в круглом волноводе зависит от его диаметра и рабочей частоты.

Для волноводов эллиптических - волной основного типа является волна Н01. Конструктивно он представляет собой полую гофрированную трубу, изготовленную из медной отожженной ленты, на которую наложены защитные оболочки. Такие волноводы получили название ЭВГ (эллиптический волновод гофрированный). Они выпускаются для диапазонов 2, 4, 6, 8, 11 ГГц и отличаются друг от друга размерами и затуханием, изготавливаются требуемой длины без фланцевых соединений и, как правило, при транспортировке наматываются на барабан. Недостатком ЭВГ является относительно большое значение коэффициента отражения.

Широкое применение в качестве фидерных трактов нашли волноводы прямоугольного сечения. В них используется основной тип волны Н10. Такие волноводы могут быть жесткой или гибкой конструкции, различной длины. Соединение отрезков волновода осуществляется с помощью фланцев. Подобные волноводы используются в малоканальных СКС в тракте передачи.

Коаксиальные кабели обеспечивают передачу волны типа ТЕМ (плоская поперечная бегущая волна).

Коаксиальные кабели имеют маркировку:

РК-75-18-12 РК- радиочастотный кабель. Где:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconСправочнике приведены основные понятия и термины из курса лекций...
Чника использован опыт проведения лекций для студентов кафедры менеджмента факультета экономики и управления Северо-Осетинского государственного...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconДомашнее задание от оргкомитета «Привлечение практикующих pr-специалистов...
Онней, и при подготовке специалистов требуются как теоретические, так и прикладные знания. Вузы уделяют большое внимание комплексной...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций для студентов Психоло-педагогических специальностей
Данный курс лекций основан на материале прочитанных автором лекций в различных вузах Москвы и на материале учебной литературы, список...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКафедра патофизиологии патофизиология в схемах и таблицах (курс лекций)
Настоящее учебное пособие подготовлено коллективом высококвалифицированных патофизиологов, сотрудников кафедры патофизиологии Казахского...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций Красноярск 200 министерство внутренних дел российской федерации
Теория государства и права: курс лекций по специальности 030501. 65 Юриспруденция. – Красноярск: Сибирский юридический институт мвд...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconКурс лекций по общему языкознанию с
Курс лекций по общему языкознанию. Научное пособие. К.: Освита Украины, 2006. 312 с
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" icon«Философские проблемы математики» Курс лекций
Курс лекций «Философские проблемы математики» посвящен философии тех основных проблем, с которыми столкнулась математика в ХХ веке,...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Курс лекций по военно-технической подготовке специалистов вус-121800 \" Основы радиоэлектроники \" iconПрограмма итоговой аттестации выпускников по военной подготовке учебного военного центра
Итоговая государственная аттестация в части военно-профессиональной подготовки выпускников проводится в целях определения уровня...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
vb2.userdocs.ru
Главная страница