Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 92

Для обеспечения ТВ вещанием населенных пунктов расположенных вне зон обслуживания мощных телецентров, применяются ретрансляторы. Рассмотрим структурную схему ретранслятора с непосредственным переносом спектра.

Рис. 7. Наземный ретранслятор.

При переходе с более низкой частоты на высокую  частота гетеродина выбирается равной  и после смесителя выделяется суммарная частота . При преобразовании сигналов более высокой частоты , частоте гетеродина, выбирается ниже частоты принимаемого сигнала и на выходе смесителя выделяется разностной частота . Для стабилизации выходного сигнала в ретрансляторах вводится АРУ. Ретрансляторы выполняют полностью на п/п приборах. Мощность их до 100Вт.

Рис. 8. Бортовой ретранслятор прямого усиления.

На рис.8 приняты обозначения: 1 – полосовой фильтр; 2 – малошумящий усилитель; 3 – смеситель; 4 – полосовой фильтр; 5, 7 – ферритовый вентиль; 6 – усилитель мощности; 8 – фильтр; 9 – умножитель частоты; 10 – усилитель мощности; 11 – умножитель частоты; 12 – кварцевый автогенератор.

Бортовой ретранслятор спутниковой системы близок по своей структуре к промежуточной радиорелейной станции и в нем, как правило, не производится выделение передаваемых сообщений. Передатчик ретранслятора решает две задачи: переносит сообщение с частоты приема на частоту передачи и обеспечивает необходимую мощность. Он должен надежно работать, иметь малый вес и габариты, потреблять небольшую мощность. Различают два варианта построения: в двойным преобразованием и однократным преобразованием (линейного усиления). Ретранслятор с одним преобразованием проще и надежнее. При объединении в одном общем канале нескольких независимых сообщений получается суммарное колебание с меняющейся амплитудой. Для усиления такого суммарного сигнала и изменяющейся амплитудой необходимы усилители с линейной амплитудной характеристикой.

Нелинейность режимов и амплитудных характеристик тракта умножения и усиления мощности передатчиков не оказывают существенного влияния на качество усиливаемых сигналов. Однако неравномерность АЧХ и нелинейность ФЧХ звеньев тракта РЧ в пределах полосы частот П усиливаемого сигнала могут вызвать значительные искажения. Последние на возникают в том случае, когда амплитудно-частотная характеристика  равномерна, а фазовая  вида 1 и симметрична относительно , как показано на рис.9.

Рис. 9. АЧХ и ФЧХ тракта усилителя мощности.

Рассчитать эти характеристики можно различными методами. Для оценки искажений используем приближенный метод мгновенной частоты, который особенно применим, когда выполняется условие квазистационарности (медленного изменения частоты) .

Пусть на входе УМ с АЧХ равномерной и независимой от  и ФЧХ вида 2 действует колебание, фаза и частота которых изменяется в соответствии с выражением:

;                               (1)

Тогда на выходе будет колебание с фазой и частотой:

;     .

Поскольку , функция  можно представить рядом Тейлора:

             (2)

где  - мгновенное отклонение частоты;  - время задержки  сигнала; ,  - первая и вторая производные.

Подставив эти выражения в (2) и продифференцировав его, получим:

Частоту на выходе можно представить в виде:

, тогда коэффициент нелинейных искажений по второй и третьей гармоникам определяются (при ) как:

;

.

Если усилитель линеен и имеет место точная настройка , то искажений нет во второй и третьей гармоникам. Искажения по четным гармоникам не будет в резонансном усилителе, имеющем ФЧХ вида 2, если он точно настроен на среднюю частоту .

В реальном одноконтурном резонансном усилителе мощности с полосой пропускания П (по уровню – 3 дБ) обеспечивается , при точной настройке контура возникают искажения по третьей и пятой гармоникам. Обычно , поэтому необходимую полосу усилителя можно определить, исходя из искажений по 3 гармонике:

.

Если тракт усиления содержит несколько ступеней, то их искажения суммируются.

В резонансных ступенях усилителей мощности и умножения для уменьшения искажений необходимо обеспечить точную настройку на среднюю частоту, а также необходимые полосы пропускания.