Розділ 1. Взаємні нерегулярні елементи і
пристрої хвилевідних трактів телекомунікаційних систем
1.1. Загальні характеристики хвилевідних трактів ткс
1.1.1. Призначення і склад типового хвилевідного тракту телекомунікаційних
систем.
Хвилевідни тракті сучасніх безпроводовіх телекомунікаційніх систем, що працюють у діапазоні 300 МГц<f<30 ГГц можна представити у виді деяких функціональних пристроїв (вузлів), з'єднаних відрізками ліній передачі (наприклад, на рис. 1.1).
Тому трактом НВЧ чи ланцюгом НВЧ.
називають сукупність функціональних
пристроїв НВЧ, зчленованих між собою
таким чином, щоб забезпечити передачу
й обробку
радіосигналів. Найбільш розпов-сюдженими функціональних
в
Рис. 1.1
Частина перерахованих функціональних вузлів НВЧ тракту є, у свою чергу, складними пристроями які містят сукупність елементїв (наприклад, елементи зв’язку, настраювальні елементи, феритови, напівпровідникові елементи та інш).
1.1.2. Загальні принципи конструювання пристроїв і трактів нвч
Створюючи функціональні вузлі НВЧ тракту (ПНВЧ), зазвичай дотримуються таких загальних правил.
1. Контактні з’єднання окремих елементів деталей ПНВЧ мають бути стійкі, з малим перехідним опором за будь-яких умов експлуатації. Кількість таких з’єднань має бути мінімальною. Це зменшує нестабільність параметрів ПНВЧ, а також запобігає появі «наведень» і зменшує ступінь їх впливу.
2. Довжина відрізків ЛП, що з’єднують елементи ПНВЧ, має бути малою для мінімізації внесених ними втрат і частотної залежності параметрів ПНВЧ.
3. Електрогерметичність ПНВЧ має бути високою для розв’язки електромагнітних полів усередині й поза ПНВЧ.
4. До елементів регулювання ПНВЧ (змінних атенюаторів, гвинтів настройки та ін.) має бути зручний доступ у робочих умовах. У разі потреби передбачається можливість настройки чи перевірки параметрів основних елементів ПНВЧ (мостів, змішувальних камер і т. ін.), а також заміни електровакуумних і напівпровідникових приладів (ЛБХ, клістронів, ЛПД і т. ін.).
5. Зазвичай у ПНВЧ приймача (прийомопередавача) мають бути малі габарити, маса та об’єм.
6. У більшості випадків конструкція ПНВЧ має бути механічно міцною та жорсткою, щоб забезпечити задані високу вібростійкість, ударостійкість і збереження електричних параметрів пристрою в умовах підвищеної вологості, зниженого тиску, а також у разі змін температури навколишнього середовища. .Для цього ПНВЧ та окремі його вузли й елементи амортизують, герметизують і в разі потреби термостабілізують (термостатують).
7. Хвилевідні й коаксіальні елементи ПНВЧ найчастіше виготовляють із латуні чи алюмінію з подальшим нанесенням на їх поверхні металевих і неметалевих антикорозійних покрить (лакофарбових і окисних плівок). Застосування алюмінію та його сплавів зменшує масу ПНВЧ. Хвилевідні елементи складної конфігурації (наприклад, згорнуті Т-мости) із жорсткими допусками на розміри, особливо елементи міліметрових хвиль, виготовляють методами гальванопластичного нарощування на спеціальні оправки.
8. Для підвищення електрогерметичності й широкосмуговості, а також для зменшення втрат у ПНВЧ кількість фланцевих з’єднань дросельного чи контактного типу має бути мінімальною. Дросельно-фланцеві з’єднання рідко застосовують у ПНВЧ через низьку електрогерметичність (близько 60 дБ у 3-сантиметровому діапазоні) та обмежену широкосмуговість. Їх використовують, наприклад, для з’єднання елементів, вікна зв’язку яких трохи виступають чи заглиблені щодо площини флан-ців, а також у хвилевідних конструкціях змішувачів.
Завдяки простоті конструкції, широкосмуговості та високій електрогерметичності в ПНВЧ ширше застосовуються контактні фланцеві з’єднання, іноді зі спеціальною бронзовою контактною прокладкою. З’єднання з контактними прокладками забезпечують найменші втрати та максимальну електрогерметичність. Зокрема, у 3-сантиметровому діапазоні (для хвилеводу 10 23 мм) електрогерметичність стандартних контактних фланцевих з’єднань становить 70 дБ без прокладки та 90...100 дБ із бронзовими розсіченими прокладками.
9. Компонування елементів ПНВЧ у єдину конструкцію залежить від складності схеми та вимог щодо її розміщення в блоці. У багатьох випадках ПНВЧ має найменший об’єм, якщо його елементи розташовано в площині (у деяких випадках у двох площинах), паралельній широкій стінці хвилеводу, а органи регулювання й доступ до активних приладів – з одного боку від цієї площини. При цьому для зменшення габаритів ПНВЧ окремі хвилевідні елементи (змішувачі, мости, фільтри тощо) розміщують упритул один до одного вузькими стінками.
10. Однак, як уже було зазначено, потреба в доступу до високопотужних ЕВП з обмеженим терміном служби, забезпеченні регулювання, відведенні тепла та інші фактори змушують у багатьох випадках використовувати просторово розподілені конструкції.
Прикладом може бути показана на рис. 1.2 компоновка тракту НВЧ потужної станції зв’язку сантиметрового діапазону, що працює на спільну приймально-передавальну антену.
Сигнал з виходу збудника 4 підсилюється двома лампами біжучої хвилі (ЛБХ1 з великим коефіцієнтом підсилення виконує роль попереднього підсилювача, а ЛБХ2 – потужний вихідний каскад передавача) і по прямокутному хвилеводу 5 надходить у круглий рупорний опромінювач 8 параболічної антени 7. Антена може обертатися за азимутом (Аз) та кутом місця (КМ), тому для з’єднання її з жорстким і нерухомим хвилевідним трактом використовуються обертові з’єднання хвилеводів 10.
Для розв’язки входів і виходів підсилювачів застосовуються феритові циркулятори 1, а для контролю рівня потужності у хвилевідному тракті використані спрямовані відгалужувачі з детекторними секціями 11.
Хвилевідний перемикач 3 призначений для підключення до виходу передавача антени чи її еквівалента (охолоджуваного рідиною узгодженого навантаження) 2. Другий хвилевідний перемикач 12 забезпечує підключення до антени основного чи резервного передавача 13.
Одночасна робота передавача та приймача на одну антену забезпечується диплексером 9. До прямокутного хвилеводу, котрий є ортогональним плечем диплексера, приєднано коаксіально-хвилевідний перехід, від якого коаксіальний кабель 6 подає прийнятий дводзеркальною параболічною антеною сигнал на приймач.
Рис. 1.2