Задание на самостоятельную подготовку.
Перед выполнением лабораторной работы необходимо:
1. Изучить инструкции по эксплуатации приборов;
2. Ознакомиться по методическим указаниям с устройством и принципом работы приемника Пм-1.
3. Повторить из курса теории нелинейных цепей принципы работы и возможные варианты построения нелинейных усилителей, резонансных умножителей частоты, смесителей, кварцевых автогенераторов.
4. Пользуясь методическими указаниями к работе, изучить функциональную схему лабораторной работы и порядок выполнения работы.
Введение.
Принцип построения и функционирования ЗССС «КРОСНА-А»
Земная станция спутниковой связи (ЗССС) «КРОСНА-А» (в дальнейшем – станция) предназначена для передачи информационных данных между пользователями в единую сеть с помощью искусственного спутника Земли в диапазоне частот 4/6 ГГц. Диапазон разбит на шесть стволов.
Средние частоты стволов на передачу (МГц):
6000, 6050, 6100, 6150, 6200, 6250
Средние частоты стволов на прием (МГц):
3675, 3725, 3775, 3825, 3875, 3925.
Станция состоит из следующих функциональных составных частей:
· Антенны приемно-передающей АПП-2,5
· Приемника Пм-1
· Передатчика Пд6-20
· Устройства наведения на спутник ДЭКА-М и УПН-1
· Блока обработки и сопряжения сигналов БОС
· Модема.
Структурная схема станции представлена на рис.1. Антенна приемно-передающая, состоящая из параболического зеркала диаметром 2,5м, облучающей системы и антенно-волноводного тракта АВТ, устанавливается, как правило, на крыше здания. На антенне крепится малошумящий усилитель (МШУ). Внутри здания размещены стойки с входящими в них радиотехническими устройствами и блоки сопряжения с ЭВМ и телефонными линиями. Антенная система соединена с оборудованием станции НЧ и ВЧ кабелями.
Принятый антенной сигнал частотой 3675¸3925 МГц усиливается с помощью МШУ и поступает по ВЧ кабелю на вход приёмника ПМ-1, где преобразуется в сигнал с промежуточной частотой 70±18 МГц, усиливается до необходимого уровня и подаётся на МОДЕМ. Здесь радиосигнал декодируется. Выделенное сообщение в цифровой форме поступает на БОС, где происходит окончательная обработка сигналов, разделение их по линиям и сопряжение с внешними устройствами: ЭВМ, телексом, телефаксом, телефоном. Телефонные сообщения приводятся к аналоговому виду.
На станции имеется устройство управления наведением антенны на ИСЗ. Необходимость в этом устройстве обусловлена тем, что угловые перемещения ИСЗ на орбите превышают ширину диаграммы направленности антенны. Слежение антенны за ИСЗ осуществляется по максимуму принимаемого сигнала путем качания зеркальной системы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Устройство управления включает в себя блоки ДЭКА–М, УПН–1 и исполнительные двигатели ИД и датчики поворота антенны ПР.
В режиме передачи станция работает следующим образом. Сообщение с телефона, телекса, факса или ЭВМ поступает на БОС, преобразуется в цифровую форму и переносится в МОДЕМе на частоту ПЧ 70±18 МГц. Этот сигнал подается на передатчик Пд6-20, в котором с помощью гетеродина Гт-Пд преобразуется в сигнал частотой 6000¸6250 МГц, усиливается до требуемого уровня мощности усилителем СВЧ6-20 и по гибкому волноводу подается в антенну. Коэффициент усиления антенны на передачу составляет 40,8 дБ, ширина диаграммы направленности по уровню минус 3дБ – 80 угловых минут.
В данной лабораторной работе изучаются устройство и принцип работы приемника Пм-1.
Устройство и принцип работы приемника Пм-1
4.1 Назначение приёмника
Приемник Пм-1 предназначен для приема СВЧ сигналов в диапазоне 3650¸3950 МГц в одном из шести стволов с центральными частотами 3675, 3725, 3775, 3825, 3875, 3925 МГц и дальнейшего преобразования СВЧ сигнала в сигнал промежуточной частоты 70 ±18 МГц.
4.2 Технические данные
Напряжение сигнала на выходе приемника при номинальном входном сигнале минус 85 дБ Вт и согласованной нагрузке 75 Ом должно быть 275 мВ или 0 ± 1 дБ мВт.
Рис.1 Структурная схема ЗССС КРОСНА-А
Неравномерность АЧХ любого ствола в полосе ±20МГц относительно центральной частоты ствола не более 1дБ.
Уровень дискретных помех в полосе любого ствола должен быть ниже уровня выходного сигнала, измеренного в односигнальном режиме, не менее чем на 50 дБ.
Уровень сигнала наведения при номинальном входном уровне СВЧ сигнала минус 85 дБ Вт на нагрузке 510 Ом должен быть (1,0 ± 0,1) В.
Изменение выходного уровня сигнала любого ствола в режиме АРУ при изменении сигнала на входе приемника Пм-1 от минус 8 до +8 дБ относительно номинального уровня минус 85 дБ Вт должно быть не более ± 0,5дБ.
Мощность, потребляемая приемником от сети переменного тока напряжением 220 В должна быть не более 80 ВА.
4.3 Состав приёмника и работа его частей
В состав приемника входят следующие функциональные узлы:
· Блок Гт-Пм-08;
· Блок ПрЧ 4 / 70.
4.3.1 Описание работы блока Гт-Пм-08
Блок Гт-Пм-08 предназначен для формирования сигналов гетеродина «Гетеродин 1» и «Гетеродин 5».
Функциональная система блока ГТ приведена на рис.2 (значения частот указаны для восьмого частотного ствола).
Формирование сигнала «Гетеродин 1» происходит следующим образом. Блок ГКвП представляет собой термостатированный высокостабильный кварцевый генератор. Термостат, в котором находится генератор, имеет аналоговое управление. Это позволяет избежать паразитной модуляции при регулировании температуры. В генераторе предусмотрена коррекция частоты в небольших пределах с помощью включенного в базовую цепь транзистора варикапа. Коррекция производится подстроечным резистором, выведенным на переднюю панель блока. С выхода ГКвП сигнал частотой 122 МГц напряжением 400 мВ поступает на вход блока УМЧ.
Блок УМЧ - умножитель частоты, представляет собой генератор гармоник на транзисторах. Необходимая десятая гармоника сигнала выделяется полосовым фильтром АЗ.
Фильтр имеет АЧХ, изображенную на рис.3. Затухание в полосе прозрачности не более 0,5 дБ. С выхода фильтра выделенный сигнал частотой f = 1220 МГц и мощностью 5 * 10-6 Вт поступает на модуль УСВЧ 2-2.
Усилитель мощности УСВЧ 2-2 выполнен на двух микросхемах и имеет коэффициент передачи Кр» 40 дБ.
Для согласования выхода усилителя с входом блока ПрЧ 4/ 70 на выходе ГТ устанавливают развязывающий вентиль А6. Мощность выходного сигнала на согласованной нагрузке 50 Ом составляет 1мВт.
Сигнал «Гетеродин 5» формируется аналогично до выхода фильтра А10.
 |
Рис.2 Функциональная схема блока Гт Пм.
Рис. 3 Амплитудно-частотная характеристика полосового
фильтра 1220 МГц.
Рис. 4 Амплитудно-частотная характеристика полосового
фильтра 4925 МГц.
Для обеспечения нормальной работы умножителя А14 необходимо усилить сигнал до 8¸10 мВт, для чего ставится цепочка усилителей.
А11–усилитель мощности, имеющий коэффициент усиления Кр=25дБ. Для того, чтобы усилитель А13 работал в линейном режиме, устанавливают полосковый аттенюатор А12. Усилитель А13 обеспечивает на выходе мощность 8¸10 мВт.
Модуль УмЧх4 представляет собой пассивный варакторный умножитель частоты с коэффициентом умножения 4.
Для подавления паразитных гармоник на выходе умножителя применен полосовой фильтр А15. Фильтр имеет АЧХ, изображенную на рис.4. Затухание фильтра в полосе прозрачности порядка 1 дБ.
С фильтра сигнал мощностью 30¸100 мкВт подаётся на вход усилителя А16, коэффициент усиления которого Кр = 20 дБ. Усиленный до 3¸5 мВт сигнал частотой 4925 МГц поступает затем на выход «Гетеродин 5».
На блоке ГТ использованы коаксиальные разъемы типа «Экспертиза».
При смене ствола приемопередатчика производят замену блока А8 в приемном и передающем тракте на соответствующий стволу генератор. Для исключения паразитной модуляции по цепям питания, термостат блока ГКвП питается от отдельного источника, а также для питания узлов блока ГТ применяют дополнительный блок активных фильтров А20.
4.3.2 Описание работы блока ПрЧ 4/ 70
Блок преобразователя частоты ПрЧ 4/70 предназначен для усиления сигнала МШУ и переноса спектра колебаний из области СВЧ (4000 МГц) в область ВЧ (70 МГц), усиления модулированных колебаний ПЧ до уровня 1 мВт.
В преобразователе частоты ПрЧ 4/70 используется вариант с двойным преобразованием частоты. При этом спектр сигнала ПЧ 4000 МГц переносится в диапазон 1000 МГц в первом преобразователе, а затем в диапазон 70 МГц во втором преобразователе.
Функциональная схема ПрЧ 4/70 приведена на рис.5.
С входа приёмника «СВЧ» сигнал уровнем ~ 10-11 Вт частотой 3775±18 МГц подаётся на вход полосового фильтра W1. Фильтр имеет АЧХ, изображенную на рис.6. Затухание в полосе прозрачности не превышает 2 дБ.
Прошедший через фильтр СВЧ сигнал поступает на усилитель А1 и усиливается до уровня 10-9 Вт. Усиленный сигнал подается на вход смесителя А2. На второй вход смесителя через вентиль W2 и разъём «Гетеродин 5» поступает сигнал гетеродина частотой 4925 МГц мощностью 3 мВт. На выходе смесителя получается сигнал частотой 1150±18 МГц мощностью порядка 1мкВт, который через полосовой фильтр W3 проходит с ослаблением 1 дБ на усилитель А4. Фильтр имеет АЧХ, изображенную на рис.7.
В усилителе А4 сигнал усиливается до уровня 200 мкВт и поступает на вход второго смесителя А5. На вход «Гетеродин 1» через вентиль W4 поступает сигнал гетеродина с частотой ~1220 МГц мощностью 1 мВт. На выходе смесителя получается сигнал с частотой 70±18 МГц и мощностью порядка 1 мВт, который подается на переход А6, осуществляющий согласование цепей сопротивлением 75 Ом и 50 Ом. Ослабленный на 6 дБ сигнал мощностью 0,25 мВт приходит на вход активного фильтра А7, где усиливается до уровня 1 мВт.
 |
Рис.6 Амплитудно-частотная характеристика полосового
фильтра 3775 МГц.
Рис.7 Амплитудно-частотная характеристика полосового
фильтра 1150 МГц.
Далее сигнал поступает на усилитель ПЧ А8, в состав которого входит система АРУ, поддерживающая выходной сигнал преобразователя частотой 70±18 МГц на уровне 1 мВт (0дБм). Глубина регулировки АРУ лежит в пределах (-10¸+6) дБ.
