Бортовые радиопередающие устройства

Выходная мощность передатчика – главный параметр БРТР, определяющий возможности и качественные характеристики системы связи.

Максимальная мощность передатчика ограничена несколькими факторами:

- максимальной мощностью первичных источников питания ИСЗ;

- возможностью отвода рассеиваемого тепла за пределы спутника;

- снижение долговечности и надежности электронных приборов при повышении их мощности;

- заданными габаритными размерами и массой самого спутника;

- регламентированной плотностью потока мощности, создаваемой излучением спутника на поверхности Земли, которая не должна превышать – 152 дБВт/м² в полосе 4 кГц.

Передатчики большинства Бртр гетеродинного типа строят по традиционной схеме, состоящей из мощного преобразователя частоты и мощного усилителя с необходимым набором фильтрующих и согласующих элементов.

Рисунок 5.7 Структурная схема передатчика БРТР

Чаще всего передатчики усиливают сигналы в полосе одного ствола, но иногда используются и для одновременного усиления сигналов нескольких стволов.

Главным элементом передатчика является мощный выходной усилитель (в стволах с прямым переносом под передатчиком понимают мощный усилитель), так как именно на него падает значительная часть потребляемой энергии всего БРТР, массы и объема. В качестве собственно усилительного элемента в зависимости от назначения, требуемой мощности, диапазона частот, массы, габаритных размеров, КПД, срока службы и т.п. используются различные СВЧ приборы: ЛБВ, клистроны, твердотельные приборы (транзисторы, туннельные, лавинно-пролетные диоды).

ЛБВ составляют наиболее многочисленный и быстроразвивающийся класс электровакуумных приборов СВЧ для бортовой техники. Достоинства ЛБВ: высокий коэффициент усиления, широкополосность, возможность работы в импульсном и непрерывном режимах в широком интервале выходных мощностей.

Применяемые в БРТР ЛБВ отличаются высоким КПД, компактностью, малой массой, высокой долговечностью (до 150000 час) и надежностью. Эти приборы работают при напряжениях менее 6500В, их конструкция обладает достаточной жесткостью и способна выдерживать сильные вибрации и ударные нагрузки.

Для бортовой аппаратуры ЛБВ изготавливают на отдельные специально выделенные полосы частот в диапазоне 1,8...12,7 ГГц. В связных ИСЗ уровень выходной мощности ЛБВ в непрерывном режиме составляет 30...75Вт, а в вещательных – 50...150Вт.

В оконечных усилителях БРТК используются и клистроны. В системе СТВ «Экран», работающей в диапазоне 702...726МГц использован прямопролетный клистрон с выходной мощностью 200...300Вт с полосой пропускания около 24 МГц по уровню 2 дБ. Недостаток клистронов – узкополосность, достоинства: простота конструкции, меньшее число номиналов питающих напряжений, высокий КПД.

Твердотельные приборы в качестве выходных усилителей мощности БРТР стали использоваться только в последнее время в связи с успехами полупроводниковой электроники, позволяющими значительно повысить мощность СВЧ передатчиков.

Преимущества твердотельных передатчиков БРТР по сравнению с электровакуумными:

- существенно большая долговечность;

- низкие значения питающих напряжений;

- применение полупроводниковых приборов позволяет воспользоваться методами микроэлектроники при изготовлении различных узлов и блоков, входящих в передатчики БРТР, это вызывает уменьшение массы и габаритных размеров;

- мощные полупроводниковые приборы обладают практически мгновенной готовностью к работе по сравнению с электровакуумными, у которых цепь накала требует предварительного прогрева.

Недостатки таких передатчиков:

- полупроводниковые приборы чувствительны к отклонениям (даже кратковременным) от допустимого эксплуатационного режима работы, что может привести к пробою р-n перехода и полному отказу прибора, поэтому в передатчике приходится принимать специальные меры для защиты от случайно возникающих неблагоприятных факторов;

- мощность полупроводниковых приборов ограничена, причем для большинства из них с повышением частоты она уменьшается по закону f².

для существенного увеличения выходной мощности передатчика используют специальные схемы сложения (суммирования) мощностей большого числа однотипных усилителей, обеспечивающих попарное сложение мощностей.

Необходимо выполнение требования по фазированию складываемых сигналов. Практически с помощью многополюсных сумматоров осуществляется сложение мощностей 50...100 полупроводниковых приборов, обычно сначала объединяют в модуль четыре транзистора, а затем складываются мощности 8...16 таких модулей в зависимости от требуемой выходной мощности усилителя.

В реальных условиях при суммировании мощностей сигналов неизбежны потери, связанные с разбросом параметров отдельных усилителей.

Дата добавления: 2015-10-31