Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, страница 16

В оборудовании преобразования групповых сигналов применяют двойные балансные активные преобразователи, что диктуется необходимостью подавлять исходный сигнал в нагрузке.  На рис. 6.40 приведена схема такого преобразователя. Отличие его плеч от плеч балансного преобразователя (см. рис. 6.39, а) заключается в том, что подача сигнала несущей частоты осуществляется посредством трансформатора Тр3 в цепи эмиттеров транзисторов, а не в базовые цепи. Это требует несколько большей мощности сигнала несущей частоты, но дает возможность упростить конструкцию трансформатора Тр1. При прохождении полуволны сигнала несущей частоты полярности, отмеченной на рис.6.40, транзисторы Т1 и Т2 открыты и работают в режиме усиления. При прохождении следующей полуволны они закрываются, но открываются прежде закрытые транзисторы Тз и Т4. При этом направление тока в выходной обмотке трансформатора Тр2 меняется на обратное.

Таким образом, эквивалентная схема этого преобразователя может быть представлена эквивалентной схемой двойного балансного диодного преобразователя (Рис. 6.36, а), к которой подключен усилительный каскад. С целью выравнивания параметров плеч в данном преобразователе, как и в активном баланоном, используются резисторы в эмиттерных цепях. Кроме того, транзисторы обычно выполняются в виде единой микросборки.

Рис. 6.40. Схема двойного балансного активного преобразователя

Эксплуатационные особенности работы преобразователей

При эксплуатации преобразователей частот приходится учитывать реальные условия, влияющие на спектральный состав выходных сигналов и величину рабочего затухания. Важнейшими из этих условий являются: относительно небольшая глубина модуляции и неидеальность амплитудных характеристик нелинейных элементов. В некоторых случаях приходится учитывать потери полезного сигнала в трансформаторах, особенно при минимизации их габаритных размеров и массы, и в резисторах, подключаемых к нелинейным элементам с целью улучшения балансировки преобразователя.

Рассмотрим реальные условия работы последовательного балансного преобразователя на диодах. На рис. 6.41 приведены вольт-амперная характеристика диода (1) и зависимость его дифференциального сопротивления от приложенного напряжения (2). Будем считать, что при напряжении u₀ диод переходит из  закрытого состояния в открытое, а дифференциальное сопротивление закрытого диода г_закр много больше открытого r_откр. В этом случае эквивалентная схема, показанная на рис. 6.31, переходит в схему, представленную на рис. 6.42.

Рис. 6.41. Вольт - амперная характеристика диода (1) и зависимость

его дифференциального сопротивления от приложенного напряжения (2)

рис. 6.42.Эквивалентная схема последовательности балансного преобразователя на диодах с учетом дифференциальных сопротивлений открытого и закрытого диода

Рис.6.43. Временные диаграммы

               работы реального преобразователя

На рис. 6.43 приведены временные диаграммы работы реального преобразователя, из которых видно, что ширина импульсов функции включения Нw (t) несколько меньше половины периода несущей частоты из-за наличия напряжения u0 и, кроме того, переменна (зависит от отношения амплитуд напряжений сигналов несущей частоты и преобразуемого сигнала на данном диоде). Первое обстоятельство приводит к тому, что в спектральном составе  Нw (t) будут содержаться четные гармоники w и, следовательно, в выходном сигнале появятся ранее отсутствующие паразитные составляющие вида , где п = 1, 2, 3,…  Второе обстоятельство приводит, во-первых, к продольной разбалансировке схемы, поскольку токи, протекающие через диоды, будут отличаться друг от друга. Вследствие этого на выходе преобразователя появятся сигнал несущей частоты и его гармоники. Во- вторых, переменная ширина импульсов включения является причиной возникновения паразитной широтной модуляции импульсов выходного тока. При этом появляются паразитные составляющие спектра, соответствующие модуляции несущего сигнала гармониками исходного.

С учетом сказанного спектр выходного сигнала реального преобразователя имеет вид, показанный на рис. 6.44, а (спектральные составляющие идеального балансного преобразователя на рисунке отмечены точками, а число гармоник исходного сигнала ограничено тремя). Как видно, паразитных составляющих здесь намного больше. Из них особенно опасны составляющие вида   w ±2W, и w ±3W, так как при конечной ширине полосы частот исходного сигнала они попадают в полосу пропускания фильтра, выделяющего полезные составляющие (Рис. 6.44, б), существенно увеличивая нелинейные искажения сигнала. Расчет нелинейных искажений реальных преобразователей затруднителен, поэтому обычно прибегают к их экспериментальному определению на действующих макетах.

Рис.6.44. Спектр выходного сигнала реального балансного преобразователя (точками отмечены состояния на выходе идеального преобразователя)

Конечные значения сопротивлений открытых и закрытых диодов вызывают изменения временной диаграммы выходного тока, показанные на рис. 6.43. Применительно к схеме на рис.6.42 можно показать, что эти изменения уменьшают величину полезных составляющих, причем их снижение минимально при r_откр>> r_закр = R ²  , где и равно, если т>>1. Обычно в современных диодных преобразователях h_D 1,02, что соответствует дополнительному увеличению рабочего затухания не более чем на 0,2 дБ/

Сравнивая временные диаграммы выходных токов идеального (рис. 6.32) и реального (см. рис. 6.43) преобразователей, можно предположить, что в последнем случае должно наблюдаться некоторое снижение амплитуд полезных составляющих за счет снижения ширины импульсов выходного тока. Действительно, это снижение имеет место и может быть определено по формуле, найденной на основе разложения функции выходного тока в ряд Фурье:  Для современных диодных преобразователей hн 1,06, что соответствует дополнительному увеличению рабочего затухания не более чем на 0,5 дБ.