Структурные схемы передатчиков с АИМ

1.Структурные схемы передатчиков на основе мощных автогенераторов.

При подаче импульса на АГ в нем начинают нарастать высокочастотные колебания. На начальном этапе процесс нарастания колебаний происходит по закону

,

где - амплитуда начального напряжения на контуре АГ, - затухание контура АГ, регенерированного активным элементом.

Амплитуда начального напряжения на контуре является результатом шумового процесса обусловленного наличием дробового эффекта в токе АЭ АГ и различными электромагнитными наводками. Величина начальной амплитуды носит случайный характер и подчиняется закону Релея. График распределения плотности вероятности начальной амплитуды имеет вид

- математическое ожидание.

Меняющиеся начальные условия запуска приводят изменению длительности переднего фронта радиоимпульса от периода к периоду. На осциллограмме это явление проявляется в виде размытости переднего фронта, и получило название «дрожание» переднего фронта. Изменение местоположения переднего фронта снижает точность измерения координат объектов в радиолокации, повышает уровень шумов в системах многоканальной связи с временным уплотнением каналов.

«Дрожание» фронта радиоимпульса

Для снижения нестабильности времени установления в контур мощного АГ вводят регулярное колебание, уровень которых превышает уровень шумового напряжения в сто и более раз. При этом примерно во столько раз уменьшается нестабильность времени установления ВЧ колебаний и величина погрешности в определении координат объектов. Источником регулярных колебаний может служить дополнительный генератор небольшой мощности. Структурная схема такого передатчика показана на рисунке.

В диапазоне СВЧ требования к нестабильности частоты генерируемых колебаний менее жесткие, чем в низкочастотных диапазонах. Однако усложнение решаемых задач, которые ставятся перед современными радиоэлектронными системами, неизбежно приводят к необходимости получения более высокой стабильности частоты передатчиков и гибкости его структуры. Это можно достигнуть, если строить передатчики по классической схеме: высокостабильный электронно – управляемый возбудитель, блок предварительного усиления, выходной усилитель мощности.

2.Структурные схемы импульсных передатчиков, построенных

по классической схеме усиления.

Структурные схемы импульсных передатчиков, построенных по классической схеме, отличаются большим многообразием. Это связано с многообразием радиоэлектронных систем, в состав которых входит данный радиопередатчик, и задачами, которые они решают. Импульсная модуляция широко используется в системах радиолокации, радионавигации, радиотелеуправления, радио телеметрии, радиорелейных линиях связи, системах оптической связи и ряде других систем. Большое значение при построении передатчиков приобретает величина скважности , которая является обратной величиной коэффициента заполнения

.

В системах радиолокации и радионавигации величина скважности может принимать значения то нескольких сотен до нескольких тысяч единиц. В системах радиотелеуправления и радиорелейных системах связи величина значительно меньше и составляет величину от трех до десяти единиц. В системах с большой скважностью используются специальные импульсные модуляторы: модуляторы с накоплением энергии, которые играют роль источников питания.

Рассмотрим некоторые возможные схемы построения радиолокационных передатчиков, работающих с достаточно большой скважностью.

Такая схема передатчика используется в том случае, когда частота заполнения радиоимпульса не меняется, т.е. внутриимпульсная модуляция не используется. Из приведенного рисунка видно, что в импульсном режиме работает только выходной усилитель мощности. Предварительный усилитель и возбудитель передатчика работают в непрерывном режиме. Следовательно, промышленный КПД передатчика будет определяться отношением

,

где - КПД импульсного модулятора.

При большой скважности мощность, потребляемая возбудителем и ПУМ, будет незначительной только в том случае, если коэффициент усиления по мощности ВУМ существенно превышает величину скважности, т.е. . Это условие можно выполнить только при использовании в ВУМ электронных приборов СВЧ, таких как ЛБВ, многорезонаторных клистронов, амплитронов и других подобных АЭ. При использовании полупроводниковых приборов и генераторных ламп таких коэффициентов по мощности достигнуть не возможно.

При использовании в ВУМ генераторных транзисторов или ламп с относительно малым коэффициентом усиления по мощности структурная схема передатчика выполняется с двумя импульсными модуляторами на большой и средней уровнях мощности. Если осуществить модуляцию на малом или среднем уровнях мощности, то все последующие каскады работают в режиме усиления радиоимпульсов. При наличии избирательных цепей согласования за счет их инерционности происходит увеличение длительности переднего и заднего фронтов радиоимпульса. Это может привести к сильному искажению излучаемых радиоимпульсов.

Характер искажений показан на рисунке. От каскада к каскаду длительность переднего и заднего фронтов радиоимпульса увеличиваются, а сам импульс теряет свою исходную форму. Амплитуды радиоимпульсов приведены к относительной величине, равной единице.

Чтобы избавиться от таких искажений радиоимпульсов импульсную модуляцию на среднем (или малом) уровне мощности осуществляют более широким импульсом, а на большом уровне мощности – импульсом требуемой длительности с задержкой по времени .

В радиолокационных передатчиках часто используется внутри импульсная модуляция, такая как линейно-частотная модуляция (ЛЧМ) или фазо-кодовая манипуляция. Встречаются также модуляция частоты по синусоидальному закону, двойному синусоидальному закону, модуляция амплитуды шумоподобным сигналом и другие. Любой из перечисленных видов модуляции осуществляется в возбудителе передатчика, а именно в блоке формирования видов работ (БФВР). В результате в передатчике появляется третий модулятор. Структурная схема такого передатчика представлена на рисунке.

ФМИ1, ФМИ2 – формирователи модулирующих импульсов (импульсные модуляторы); ФВИМ – формирователь сигнала для внутриимпульсной модуляции.

Дата добавления: 2015-07-24