Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК

ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ АППАРАТУРЫ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

ПЕРЕДАЧИ С ЧРК

6.1. УСИЛИТЕЛИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Назначение и типы усилителей

Передача электрических сигналов по различным направляющим средам сопровождается их ослаблением, т.е. рассеянием их энергии. При этом часто оказывается, что энергия сигнала недостаточна для его приема или что мощность сигнала сравнима с мощностью помех. В данных случаях возникает задача усиления сигналов, т. е. увеличения их мощности. Усиление электрических сигналов осуществляется усилителями, которые удобно представлять в виде четырехполюсников (рис. 6.1), т.е. устройств, имеющих пару входных клемм 1—1 для подключения источника сигнала и пару выходных клемм 2—2 для подключения нагрузки (приемника усиленного сигнала). Очевидно, что эти четырехполюсники являются активными, т. е. содержат источники энергии, поскольку мощность сигнала в нагрузке значительно больше мощности входного сигнала.

Каждый конкретный усилитель должен обладать вполне определенными параметрами и характеристиками, зависящими от свойств усиливаемых сигналов и особенностей аппаратуры, в состав которой он входит.

Рис. 6.1. Усилитель как четырехполюсник

Принцип работы усилителя заключается в том, что слабый сигнал, который подлежит усилению, управляет потоком энергии, поступающим, от источника питания в нагрузку, подключенную к усилителю. В усилителях электрических сигналов энергия от источника питания (аккумулятора, выпрямителя и т.д.) передается в нагрузку по электрической цепи, а следовательно, усиливаемый сигнал должен соответствующим образом изменять параметры какого-либо элемента этой цепи. Следует отметить, что часть энергии, потребляемой от источника питания, рассеивается в усилителе, вызывая нагрев его элементов.

По своему назначению усилители МСП можно разделить на следующие основные группы:

Индивидуальные, усиливающие одиночные канальные сигналы или первичные информационные сигналы;

Групповые, усиливающие групповые сигналы, которые представляют собой совокупность либо канальных, либо групповых сигналов более низкой ступени иерархии;

Линейные, усиливающие сигналы, передаваемые по линейным трактам.

вспомогательного назначения, усиливающие сигналы несущих и контрольных частот, а также сигналы систем телеконтроля, телесигнализации, служебной связи и т. д.

Наиболее сложными и одновременно наиболее массовыми являются линейные и групповые усилители. Одни из них предназначаются для обеспечения заданных измерительных уровней на выходе оконечных станций и носят название усилителей передачи, другие компенсируют затухание участков линии передачи и являются промежуточными (линейные усилители), а третьи, устанавливаемые на входе оконечных станций, называются усилителями приема. Сложность реализации групповых усилителей, и прежде всего линейных промежуточных, определяется следующими предъявляемыми к ним требованиями, малые нелинейные искажения и собственные помехи, высокие стабильность коэффициента усиления и надежность, малая мощность, потребляемая от источников питания, и др.

Комплекс перечисленных требований определяется в основном требованиями к линейному тракту С,^ в состав которого могут входить тысячи линейных усилителей. В этих условиях плохая работа хотя бы одного такого усилителя может привести к снижению качества передачи или к перерыву связи по всем каналам данной системы. Для достижения указанных требований в групповых усилителях, как правило, применяется глубокая общая ОС комбинированного типа (см.& 6.4) и устанавливаются некоторые специальные устройства, например, для защиты от опасных напряжений в линиях передачи, устройства телеконтроля и др.

Основная часть индивидуальных усилителей аппаратуры СП представляет собой усилители ТЧ, которые включаются на выходах приемных частей каналов ТЧ для обеспечения необходимой мощности принимаемого сигнала и коррекции частотной характеристики остаточного затухания (усиления) канала. В этих усилителях также применяется общая ОС, однако менее глубокая, чем в групповых. Особенностью индивидуальных усилителей каналов ТЧ является наличие в их составе ПАК с широкими пределами изменения параметров усилителей.

Как уже отмечалось, назначение вспомогательных усилителей весьма разнообразно. Измерительные усилители, предназначенные для усиления тест - сигналов или передаваемых информационных сигналов, приближаются по своим параметрам к групповым усилителям. В отличие от последних они часто выполняются с высокоомным входом, что позволяет подключать их параллельно тракту передачи без перерыва связи. Другие требования к этим усилителям, особенно требования по надежности и мощности источников питания, менее жесткие, чем требования к линейным усилителям.

Вспомогательные усилители, применяемые в генераторном оборудовании и устройствах автоматической регулировки уровней, как правило, усиливают одночастотные сигналы, поэтому они часто реализовывались в виде избирательных (RC) и резонансных (LC) усилителей. Однако в современной аппаратуре данные усилители выполняются широкополосными, а их другие параметры приближаются к соответствующим параметрам групповых усилителей. Эта особенность объясняется тем, что, во-первых, широкополосные усилители более технологичны при массовом производстве и практически целиком могут выполняться на интегральных микросхемах, а во-вторых, избыточность по рабочей полосе частот позволяет повысить универсальность данного усилителя, т. е. применять его для усиления различных одночастотных сигналов, если их частоты находятся в пределах рабочей полосы частот усилителя.

Таким образом, хотя в аппаратуре СП применяются усилители различного типа, наиболее характерным их представителем является линейный, технико-экономические показатели которого в значительной мере определяют эффективность СП в целом.

Рис.6.2 Структурная схема усилителя

В большинстве случаев усилитель содержит следующие узлы (рис. 6.2): входное и выходное устройства, предварительные каскады усиления (ПКУ), выходной каскад усиления (ВКУ) цепи ООС (ЦОС) и цепи (ЦП).

Входное и выходное устройства осуществляют сопряжение каскадов усиления с внешними цепями (трансформируют сопротивления, осуществляют переход от симметричной относительно земли схемы внешних цепей к несимметричной схеме усилителя, защищают усилитель от опасных напряжений во внешних цепях и т.д.) и обеспечивают подключение цепи общей ОС. В качестве этих устройств часто используют трансформаторы. Основное усиление многокаскадного усилителя обеспечивается ПКУ, а ВКУ предназначен главным образом для создания в нагрузке заданной неискаженной мощности сигнала. Обычно все каскады получают энергию от общего источника питания (ИП) через ЦП, которые, во-первых, осуществляют развязку каскадов между собой (исключают попадание усиленных сигналов последующих каскадов в предыдущие) и, во-вторых, подавляют помеху, которая может поступать в каскады усиления от ИП (например, пульсации выпрямленного напряжения). В свою очередь, ЦОС обеспечивает необходимые глубину ОС, АЧХ усилителя, регулировку коэффициента усиления и др.