- •Современные методы формирования радиосигналов
- •Введение
- •1. Стабильность частоты автогенераторов гармонических колебаний
- •1.1. Мгновенная частота и ее статистические характеристики
- •1.2. Усредненная частота и ее статистические характеристики
- •1.3. Кратковременная и долговременная нестабильности частоты аг
- •1.4. Влияние нестабильности частоты на характеристики радиотехнических устройств и систем
- •2. Синтезаторы частоты
- •2.1. Основные характеристики синтезаторов
- •2.2. Пассивные цифровые синтезаторы
- •2.4. Методы формирования модулированных сигналов в цифровых синтезаторах
- •3. Функциональные узлы цифровых синтезатороворов с фап
- •3.1. Импульсно-фазовые детекторы
- •3.2. Фильтры нижних частот
- •3.3. Генераторы, управляемые напряжением
- •4. Квантовые стандарты частоты
- •4.1. Источники опорных высокостабильных колебаний
- •4.2. Принцип действия и особенности конструкции квантовых генераторов и дискриминаторов
- •4.3. Активные квантовые стандарты частоты
- •5 000 002.65… Гц.
- •4.4. Пассивные квантовые стандарты частоты
- •5. Усиление сигналов с изменяющейся амплитудой
- •5.1. Нелинейные искажения в усилительных трактах
- •5.2. Особенности использования отрицательной обратной связи для повышения линейности усилительных трактов
- •5.3. Усилительные тракты со связью вперед
- •5.4. Усилители с цифровым формированием огибающей
- •Контрольные вопросы и задания
- •1. Стабильность частоты генераторов гармонических колебаний
- •2. Синтезаторы частоты
- •3. Функциональные узлы цифровых синтезаторов с фап
- •4. Квантовые стандарты частоты
- •5. Усиление сигналов с изменяющейся амплитудой
- •Список литературы
- •7. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: учеб. Пособие / под ред. В. Н. Кулешова и н. Н. Удалова. М.: Изд. Дом мэи, 2008.
- •Оглавление
- •Современные методы формирования радиосигналов
- •1 97376. С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
5. Усиление сигналов с изменяющейся амплитудой
5.1. Нелинейные искажения в усилительных трактах
В подавляющем большинстве практических случаев напряжение сформированного в ССЧ радиосигнала не превышает 1…3 В на нагрузке 50 или 75 Ом. Мощность такого сигнала оказывается недостаточной для его непосредственного использования в том или ином радиоустройстве и требует дальнейшего значительного увеличения. Типичным примером подобных устройств служат передатчики радиотехнических систем различного назначения, мощность выходного сигнала которых может достигать десятков и сотен киловатт и более.
Одним из основных требований, предъявляемых к трактам усиления мощности (ТУМ), является обеспечение высокого КПД, что возможно только при использовании нелинейных режимов работы генераторных приборов, входящих в их состав . При этом нелинейные преобразования усиливаемого сигнала приводят к искажению его спектра и появлению в выходном сигнале ТУМ спектральных составляющих, отсутствующих во входном воздействии.
Изменение спектра внутри полосы усиливаемого радиосигнала связано с тем, что комплексная амплитудная характеристика ТУМ, под которой будем понимать зависимость комплексной амплитуды первой гармоники выходного сигнала от амплитуды входного воздействия, становится нелинейной. Поэтому при усилении сигналов с изменяющейся амплитудой (например, сигналов с амплитудной, балансной и однополосной модуляциями) возникают нелинейные искажения, проявляющиеся не только в искажении огибающей радиосигнала, но и в возникновении паразитной угловой модуляции, связанной с явлением амплитудно-фазовой конверсии. При этом снижаются качественные характеристики передаваемого сообщения, а при
большом уровне искажений может произойти частичная или даже полная потеря передаваемой информации. Аналогичная ситуация возникает и при многоканальном режиме работы ТУМ, даже если в каждом из каналов присутствует сигнал только с угловой модуляцией.
Спектральные составляющие, возникающие в области частот, непосредственно примыкающей к полосе радиосигнала, увеличивают уровень внеполосных колебаний, а в областях, соответствующих гармоникам усиливаемого сигнала, – уровень побочных колебаний. Допустимый уровень как внеполосных, так и побочных колебаний регламентирован требованиями электромагнитной совместимости данного устройства с другими радиоэлектронными средствами, устанавливается на основе рекомендаций МККР и зависит от назначения и мощности радиопередатчика.
Несмотря на то, что реальные усиливаемые сигналы случайно изменяются во времени и имеют непрерывный спектр, нелинейные искажения, возникающие в ТУМ, и уровни внеполосных и побочных колебаний определяются с помощью измерительных сигналов с дискретным спектром.
Так, для определения уровня побочных колебаний на частотах гармоник достаточно подать на вход ТУМ моногармонический сигнал заданной амплитуды и измерить абсолютный или относительный уровень высших гармоник в выходном сигнале.
Качество усиления однополосного сигнала и уровень комбинационных составляющих при многоканальной работе можно оценить с помощью испытательного сигнала, состоящего из двух или более синусоидальных колебаний с равными амплитудами. Нелинейные искажения в данном случае характеризуются относительным уровнем возникающих комбинационных составляющих нечетных порядков.
Оценка нелинейных искажений при усилении амплитудно-модулиро-ванных колебаний производится при подаче на вход ТУМ сигнала с дискретным спектром, получающегося в результате амплитудной модуляции колебания несущей частоты одним или двумя низкочастотными синусоидальными сигналами. Выделив с помощью амплитудного детектора огибающую усиленного сигнала, можно определить амплитуды спектральных составляющих, отсутствующих во входном сигнале и характеризующих нелинейность ТУМ.
Паразитные спектральные компоненты, возникающие в области спектров высших гармоник, даже в широкодиапазонных передатчиках могут быть подавлены с помощью коммутируемых фильтров. Восстановление спектра внутри полосы усиливаемого сигнала и подавление внеполосных колебаний требует использования специальных технических решений. К таким решениям в первую очередь относятся введение различных видов отрицательной обратной связи (ООС) и применение связи вперед. Отдельным классом устройств, одновременно обеспечивающих и высокое значение КПД и малый уровень искажений сигнала с изменяющейся амплитудой, является усилитель с цифровым формированием огибающей, рассматриваемый в 5.4.