Реферат: Розробка схеми приймача цифрової тропосферної станції

Рис. 8,б. Прийомо-передавальний модуль АФАР

Розглянемо особливості побудови функціональних схем прийомо-передаючих модулів АФАР. На рис. 8. зображено схеми прийомо-передаючих модулів з перетворенням і без перетворення частоти відповідно.

Особливістю модуля виконаного по схемі рис. 8,а, являється застосування множників частоти на чотири як в приймальній так і в передаючій частині. Це в свою чергу дозволяє, по-перше, підвищити діапазон робочих частот модуля, по-друге, реалізувати фазоповертачі на більш низькій частоті і з меншими фазовими зсувами. Як видно зі схеми, в приймальній частині модуля відсутній МШП. Принцип роботи такого модуля заключається в слідуючому: в режимі прийому за допомогою двох перемикачів на змішувач подаються потужності вхідного сигналу і гетеродину, а в режимі передачі за допомогою цих же перемикачів на випромінювач подається потужний вихідний сигнал модуля. Недоліком модуля являється те, що перемикач, підключений до випромінювача, в режимі передачі працює на високому рівні потужності, що знижує ККД модуля. Даний недолік відсутній в модулі, що зображений на рис. 8,б, за рахунок введення циркулятора. Перемикач винесений в приймальну частину модуля, яка крім нього мітить в своєму складі діодний обмежувач, МШП, фільтр і дискретний атенюатор. Фазоповертач в ній використовується і на прийом і на передачу. Так як обидва перемикачі працюють на низькому рівні потужності, вони можуть бути уніфікованими. Дискретний атенюатор дозволяє синтезувати діаграму направленості АФАР в режимі прийому.

Розглянемо особливості приймальних модулів АФАР. В модулі по схемі рис. 9,а сигнал приймається випромінювачем, підсилюється, фазується і поступає в систему первинної обробки синалів, яка в найпростішому випадку представляє собою багатоканальний суматор, на інші входи якого поступають вихідні сигнали інших модулів.

а)

б)

Рис. 9. Приймальні модулі АФАР

В модулі по схемі рис. 9,б додатково включено змішувач і ППЧ, що з одного боку вимагає в складі АФАР ще однієї розподільчої системи для підведення потужності гетеродина до всіх модулів, а з іншого боку, розподільча система для підключення виходу кожного модуля до системи первинної обробки сигналів виявляється простіша, так як на проміжній частоті неточності довжин ліній передачі значно менше впливають на ідентичність фазочастотних характеристик модулів [14]. Крім того, фазоповертачі можуть розташовуватися в тракті гетеродина і відповідно, виконуються на фіксованій частоті або в тракті проміжної частоти і виконуються більш точними і дешевими. Чутливість АФАР повинна бути більша за чутливість пасивної ФАР, в противному випадку АФАР не буде мати одної з основних переваг у порівнянні з пасивною ФАР. Це обмеження пред’являє певні вимоги до підсилювачів і шумових властивостей вузлів приймального модуля. Для коефіцієнта шуму модуля по схемі рис. 9:

( 6)

і – коефіцієнт шуму і коефіцієнт потужності МШП;

– коефіцієнт шуму вхідного пристрою підлюченого до виходу системи первинної обробки;

і – втрати на фазоповертачі та суматорі (в системі первинної обробки сигналів).

Аналогічно для коефіцієнта шуму модуля пасивної ФАР:

( 7)

Поділивши рівняння ( 7) на ( 6) ми одержимо енергетичний виграш, який забезпечить АФАР у порівнянні з пасивною ФАР:

( 8)

Максимально великий виграш реалізується при достатньо великому коефіцієнті :

( 9)

Відповідний виграш можна одержати при:

, ( 10)

Наприклад:

;

;

.

Максимальний виграш при (17 дБ), а оптимальний виграш . Для модуля з перетворенням частоти максимальний виграш також оцінюється по формулі ( 9). Ідентичність фазочастотних характеристик модулів зазвичай досягається відомими прийомами гібридно-інтегральних технологій. Але вона ще може досягатися також раціональною будовою функціональних схем модулів, в основі яких закладені різні методи самокомпенсації нестабільних фазових відхилень. Наприклад, в приймальних модулях по схемі рис. 10 ідентичність фазових відхилень здійснюється за допомогою відомого методу «подвійного частотного переносу». Як відмічалось нестабільність частоти та фази допоміжного генератора в фільтрах побудованих на основі цього методу, компенсується. Якщо джерело сигналу та гетеродина поміняти місцями, тобто напругу корисного сигналу подати синфазно на обидва змішувачі, а напругу гетеродина тільки на один змішувач, то напруга на виході другого змішувача буде залежати від фазових зсувів МШП. Крім того, в такому модулі не потрібен керуючий фазоповертач, так як незалежно від фази сигналу на виході модуля фаза вихідного сигналу буде визначатися фазою гетеродину [14].

Рис. 10. Приймальний модуль АФАР

Однак певна будова модуля АФАР може бути використана тільки для певного класу приймальних сигналів. Як наголошувалось, призначення АФАР в багатьох випадках виявляє схемну побудову модуля. Наприклад, в самофазуючихся антенних решітках (додавання всіх елементів в них відбувається незалежно від фазового фронту падаючої хвилі) приймальні модулі побудовані з використанням фазової автопідстройки частоти. На рис. 11 представлені дві функціональні схеми таких модулів.

Рис. 11,а. Схема модуля АФАР

Рис. 11,б. Схема модуля АФАР