книги / Устройство, эксплуатационно-техническое обслуживание и ремонт станционного оборудования радиорелейных линий связи

нал из УПЧ приемника направляется в передатчик. Малошумящий усилитель установлен в РРС третьего поколе­

ния (РАДАН, ЭЛЕКТРОНИКА-СВЯЗЬ-1 1-Ц). Обычный усили­ тель СВЧ здесь применять нельзя, так как на таких высоких час­ тотах (до 11 МГц) и в такой широкой полосе пропускания (до 20 МГц), на которых работают современные РРС, кроме усиления полезного сигнала заметно усиливаются его собственные шумы, обусловленные хаотичным движением зарядов в резисторах, коле­ бательных контурах и других элементах.

Малошумящий усилитель имеет очень низкий уровень собст­ венных шумов. В РРС наибольшее распространение получили

транзисторные МШУ на полосковых линиях. Принципиальная схема одного каскада такого усилителя представлена на рис. 144, а. Он построен на основе полевого арсенид-галлиевого транзистора

Рис. 144. Принципиальная схема каскада (а) и эквивалентная схема входной цепи (б), а также топология малошумящего усилителя (в)

с барьером Шотки и с я-каналом V и полосковых линий W\, Wg. Бескорпусный транзистор VI включен по схеме с общим истоком, что обеспечивает наилучшее усиление по мощности. Заземление истока и по высокой частоте обеспечивается полосковыми линиями V/7, Wg, разомкнутыми на конце. Каждая из этих линий имеет длину Х/4, что соответствует короткому замыканию (для рабочей частоты) в точке их подключения (И). Индуктивность L\ пред­ ставляет собой большое сопротивление для рабочей частоты. Ее выполняют в виде кусочка провода, с помощью которого на затвор 3 транзистора подается постоянное напряжение авто­ матического смещения, получаемого на резисторе /?2 .

Входная цепь усилителя состоит из полосковых линий W\, W2, Wg, которые обеспечивают согласование входа усилителя с антен­ но-волноводным трактом. Линия W\ замкнута на конце, благода­ ря чему обеспечивается соединение затвора транзистора с корпу­ сом схемы. Длина этой линии немного меньше Х/4, что соответ­

Длина линии W2 также меньше Х/4, но она разомкнута на конце, что соответствует емкостному сопротивлению на ее входе. Длина разомкнутой на конце линии Wg несколько больше Х/4, что соответствует индуктивному сопротивлению в точке ее под­ ключения к затвору транзистора.

Эквивалентная схема входных цепей усилителя показана на рис. 144, б. Следует помнить, что эта схема действительна только для рабочей частоты, а не для постоянного тока. По постоянному току затвор транзистора соединен с землей, так как полосковая линия W2 является для него прекрасным проводником.

Усиленный сигнал выделяется на нагрузке стока С. Нагрузкой является разомкнутая на конце полосковая линия №5 , длина кото­ рой Х/2, что соответствует параллельному колебательному контуру. С нагрузки сигнал снимается через полосковую линию We, разомкнутую на конце. Длина этой линии меньше Х/4, что соот­ ветствует подключению емкостного сопротивления в точке С. Конденсатор С2 является разделительным: он не пропускает по­ стоянное напряжение + £ на выход схемы, т. е. в следующие каскады. Конденсатор Ci отфильтровывает низкочастотную со­ ставляющую питающего напряжения.

Электропитание транзистора VI осуществляется от стабили­ трона V2. Разомкнутая на конце полосковая линия W4 длиной Х/4 эквивалентна последовательному колебательному контуру. Она служит для широкополосного заземления нагрузки W5, стабилитрона и источника питания по высокой частоте.

Конструктивно каскад выполнен по специальной технологии, на керамичес­ кой подложке, размером 24X15X1 мм и ремонту не подлежит.

Расположение элементов каскада на подложке (топология)

Рис. 149. Функциональная схема передатчика

нормальной работы смесителя передатчика СмПд (до 2 0 В в РРС второго поколения и до 3 В в РРС третьего поколения, где на вы­ ходе передатчика имеется УСВЧ).

В приемно-передающей аппаратуре РРС имеется два гетеро­ дина: приемника (ГтПм) и передатчика (ГтПд) (рис. 149). Это высокостабильные источники колебаний СВЧ, отличающиеся лишь тем, что ГтПд более мощный, чем ГтПм, и в нем предусмотре­ на возможность частотной (или фазовой) модуляции основного сигнала вспомогательными.

Основу гетеродина составляет кварцевый генератор, работаю­ щий на сравнительно низкой частоте (ПО МГц) и имеющий не­ большую мощность (0,1 Вт).

В гетеродинах ГтПм напряжение сигнала кварцевого генера­ тора усиливается, а частота его умножается последующих кас­ кадах до нужных значений. В гетеродинах ГтПд устанавливают еще один генератор, который и создает СВЧ-колебания номиналь­ ной частоты и мощности.

Частоту такого генератора стабилизируют системой автома­ тической подстройки с помощью кварцевого (опорного) генера­ тора. Конструкция колебательных контуров гетеродинов зависит от их рабочей частоты: на частотах 1—3 ГГц применяют коакси­ альные резонаторы, на более высоких частотах —объемные ре­ зонаторы или микрополосковые линии. Во всех случаях к доброт­ ности контуров предъявляются высокие требования и, кроме того, для ослабления влияния изменений окружающей температуры на частоту сигнала кварцевый резонатор обычно заключают в термостат.

Структурная схема гетеродина передатчика, работающего в диапазоне 6 ГГц, представлена на рис. 150. В качестве задаю­ щего генератора здесь используют кварцевый генератор Гкв, за­ ключенный в термостат. К его выходу подключен фазовый моду-

Рис. 150. Структурная схема гетеродина передатчика

лятор ФМд, в который вводят сигналы телеобслуживания (ТО). Сигнал с выхода ФМд, модулированный по фазе сигналами ТО, подается на первый и далее на второй умножители частоты, об­ щий коэффициент умножения которых 6 .

Следует отметить, что при каждом умножении частоты теря­ ется часть мощности сигнала, однако если в умножителях имеются усилители, то мощность на выходе умножителя может быть боль­ ше, чем на его входе (значения частоты, МГц, и мощности, Вт, на выходе некоторых элементов указаны под их обозначением). После умножения частоты сигнала гетеродина на 6 (в первом умножи­ теле на два, во втором — на три) колебания с частотой 660 МГц проходят коаксиально-ферритовый вентиль и узкополосный тер­ мостабильный фильтр умножителя ФУм, который хорошо пропус­ кает колебания с частотой 660 МГц и ослабляет фазовые шумы гетеродина, а также гармоники умножтелей. После ФУм коле­ бания усиливаются в усилителе мощности УМ и снова умножа­ ются в двух умножителях (в каждом на три) с общим коэффици­ ентом умножения 9.

Так как частота уже довольно высокая, то для умножения при­ меняют варакторные умножители частоты. Между умножителями включают ферритовый вентиль, ослабляющий отражения элек­ тромагнитной энергии от входа последнего умножителя частоты. Полученные таким образом после многократного умножения ко­ лебания частоты /г = 5,94 ГГц подаются через волноводный фильтр узкой полосы ФУП на смеситель передатчика СмПд.

В радиорелейных станциях третьего поколения для генерации частот ~ 1 1 МГц в качестве гетеродина используют генератор на лавинно-пролетном диоде (ГЛПД) (рис. 151, а). Известно, что при определенных значениях обратного напряжения в некоторых типах диодов возникает оригинальный пробой р-я-перехода. Оригинальность заключается в том, что при незначительных увеличениях напряжения, вызвавшего пробой, количество за­ рядовкоторые участвуют в переносе энергии, возрастает лавино­ образно, а при уменьшении напряжения до значений, при которых

Рис. 151. Упрощенная принципиальная схема генератора на ЛПД (а) и его вольтамперная характеристика (б)

-=zn\C84 a |W

I

Рис. 154. Структурная схема усилителя мощности СВЧ

транзисторах и может состоять из 5 каскадов (рис. 154). Развязка между ними осуществляется с помощью микрополосковых вен­ тилей. Коэффициент усиления такого каскада достигает 30 дБ, и если мощность сигнала на выходе усилителя около 2 Вт, то для некоторых типов РРС предварительный каскад усиления можно использовать и как выходной.

Коэффициент усиления первого каскада 14 дБ, второго — 6 дБ, третьего и четвертого — по 3,5 дБ и оконечного — 3 дБ. В сумме получается 30 дБ. Оконечный каскад представляет собой усили­ тель мощности, поэтому собран по балансной схеме, в которой два кремниевых биполярных транзистора обеспечивают выходную мощность по 1 Вт каждый. На входе этого каскада установлен делитель мощности, распределяющий энергию входного сигнала на два транзистора поровну, а на выходе — сумматор, суммирую­ щий мощности выходных сигналов транзисторов (делитель и сумматор на схеме не показаны).

Конструктивно каждый каскад выполнен по тонкопленочной технологии совместно с микрополосковыми вентилями на отдель­ ной керамической плате с экранировкой. Весь усилитель размещен в герметичном корпусе.

Если выходная мощность РРС должна быть 10 Вт и более, то устанавливают еще один усилитель. В тех РРС, где на выходе нужно получить сигнал