Параметры антенн. Частотные демодуляторы

Лекция

Частотные демодуляторы

Демодулятор является составной частью модема и служит для выделения модулирующего сигнала из ЧМ сигнала ПЧ с малыми вносимыми искажениями. Демодулятор содержит КГВЗ, УПЧ, амплитудный ограничитель АО, ФНЧ, ЧД и выходной усилитель ВУ. Непосредственно демодуляция происходит в ЧД. Частотные детекторы, применяемые в РРЛ, выполняют демодуляцию в два этапа. Сначала с помощью ЧМ-АМ преобразователя превращают входной ЧМ сигнал в АМ сигнал ПЧ, огибающая которого повторяет закон изменения частоты входного сигнала. Затем выделяют эту огибающую с помощью АД. Таким образом, изменение напряжения т.е. напряжения модулирующего сигнала. Сигнал на входе ЧД должен иметь постоянную амплитуду, так как любые ее изменения выделяет АД. Если амплитуда входного сигнала ПЧ меняется, то на принятый сигнал будет наложена помеха, порождаемая паразитной АМ входного сигнала. Амплитудные ограничители подавляют паразитную АМ сигнала на входе ЧД и уменьшают влияние этой помехи. Процесс ограничения нелинеен. Поэтому на выходе АО вместе с ПЧ сигналом появляются его гармоники. Для их подавления установлен ФНЧ. Усилители ПЧ служат для развязки каскадов схемы и обеспечения необходимых уровней сигнала. Для выравнивания группового времени запаздывания демодулятора в его состав включен корректор ГВЗ. Необходимый выходной уровень принятого сигнала, например МТС, обеспечивает выходной усилитель.

Идеальный АО должен обеспечивать постоянную амплитуду выходного сигнала Uвых, независимо от амплитуды входного сигнала Uвх. Реальный АО имеет АХ близкую к идеальной при входных амплитудах, превышающих некоторое пороговое значение Un. При Uвх <Uп реальный АО работает как усилитель.

Цель: изучить принципы построения антенно-фидерных трактов РРЛ, ознакомление с основными типами и параметрами антенн, элементами антенно-фидерных трактов.

На радиорелейных линиях, ТРЛ и спутниковых линиях связи применяют приемопередающие направленные антенны. Поле излучения антенны формируется в пространстве на некотором расстоянии от антенны, в так называемой дальней зоне. В этой зоне амплитуды векторов электрического Е и магнитного полей Н убывают пропорционально расстоянию от антенны.

Коэффициент направленного действия (КНД) антенны равен отношению квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном направлении, к среднему квадрату напряженности поля по всем направлениям. Обычно антенну характеризуют значением КНД в главном направлении D. Нормированный КНД

Диаграмма направленности (ДН) антенны – это графическое представление F(θ) в заданной плоскости. Для антенн измеряют ДН в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из которых совпадает с плоскостью вектора Е поля излучения, а другая – с плоскостью вектора Н. Такая пара ДН дает полное пространственное представление о направленных свойствах антенны. Лепесток ДН, соответствующий θ =0, называют главным, лепесток в направлении θ =180⁰ – задним, остальные – боковыми. Приближенно ДН оценивают шириной главного лепестка по половинной мощности (уровень минус 3дБ) и шириной по минимуму поля.

Коэффициент полезного действия антенны η_θA равен отношению мощности излучения к мощности радиочастотного сигнала, подводимого к антенне.

Коэффициент усиления антенны G показывает, во сколько раз придется увеличить подводимую мощность, если данную направленную передающую антенну заменить ненаправленной, при условии, что напряженность поля в точке приема не изменится. Коэффициент усиления характеризует способность передающей антенны сконцентрировать основную часть излучаемой мощности в главном направлении, которая получила название эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ)

, (8.1)

где Р_п – мощность передатчика;

η _п – КПД передающего фидера.

Принято указывать коэффициент усиления в децибелах, т.е. g=10lgG. Коэффициент усиления антенны в любом направлении, отличном от главного, приводят вместе с указанием угла ДН.

Эффективная площадь приемной антенны Sэ равна отношению максимальной мощности, которая может быть отдана приемной антенной в согласованную нагрузку, Р_А к плотности потока мощности сигнала у антенны. Эффективная площадь характеризует способность антенны принять основную часть приходящей мощности, в то время как коэффициент усиления характеризует аналогичное качество передающей антенны. Эти величины связаны между собой соотношением

G=4π Sэ/λ ², (8.2)

где λ - длина волны.

В диапазоне СВЧ применяют антенны, в которых поле излучения формирует отражающая поверхность (например, параболическое зеркало). Для таких антенн

Sэ=Skн (8.3)

где S – площадь раскрыва (апертуры);

kн – коэффициент использования поверхности (КИП), у лучших антенн КИП около 0,7.

Защитное действие антенны kз характеризует ее способность ослаблять помеху с частотой сигнала, приходящую с направлений под углами θ =90…2700, т.е. с заднего полупространства. Защитное действие антенны при θ =180⁰ оценивают по уровню заднего лепестка kз=g-g(180⁰). При других значениях θ - по уровням боковых лепестков kз(θ)=g-g(θ б), где θ б – угол, соответствующий максимуму бокового лепестка ДН. По значениям kз(θ) строят гарантированную огибающую боковых лепестков ДН [1]. Антенны РРЛ, работающие по двухчастотному плану, принимают с заднего полупространства сигнал соседней станции, который может вызвать переходные шумы в каналах. Чтобы обеспечить незначительную мощность этих шумов необходимы антенны у которых kз(θ)= 65дБ.

Диапазон антенны – это диапазон частот, в котором параметры антенны остаются в заданных пределах. Для антенн магистральных РРЛ он должен составлять 400…500 МГц, поскольку на одну антенну часто работают все четные (нечетные) стволы системы. В некоторых случаях антенны могут работать в смежных диапазонах частот, например 4 и 6 ГГц.

Дата добавления: 2014-01-11