Приемопередающая апаратура радіорелейних ліній
(РРЛ) є основним обладнанням кожної радіорелейної станції. Приймачі сучасних радіорелейних систем передачі (РРСП) будуються, як правило, по супергетеродинной схемою. Передавачі багатоканальних РРСП зазвичай будуються з перетворенням частоти, тобто забезпечують перетворення вхідного сигналу через щабель проміжної частоти в СВЧ сигнал, який потім посилюється до номінальної потужності.
Мал. 2.11. Функціональна схема передавача радіоствола
Модульований вхідним сигналом сигнал проміжної частоти після посилення змішується в змішувачі з високостабільним коливанням гетеродина fГ. ПФСВЧ виділяється частота fпер, яка посилюється УСВЧ до необхідної потужності передачі. У радіосистеми малої потужності (менше 1 Вт) УСВЧ може не встановлюватися.
Приймач радіоствола (рис. 2.12) складається з малошумящего підсилювача сигналу СВЧ (МУСВЧ), на вхід якого надходить СВЧ сигнал з частотою fПР; смугового фільтра сигналу СВЧ (ПФСВЧ), перетворювача частоти, в який входять змішувач (См) і гетеродин приймача (ГПР), і підсилювача сигналу проміжної частоти fПЧ. Сигнал проміжної частоти виходить змішуванням сигналу з частотою fпер з високостабільним коливанням fГ.
Мал. 2.12. Функціональна схема приймача радіоствола
На вхід передавача сигнал надходить з тракту проміжної частоти, а з виходу приймача сигнал надходить в тракт проміжної частоти.
На проміжних станціях (ретрансляторах) з'єднання приймача і передавача відбувається по проміжній частоті. При необхідності виділення телевізійного сигналу на проміжній станції до складу приймально-передавальної апаратури входить демодулятор, який підключається до додаткового виходу приймача на проміжній частоті.
Тракти проміжної частоти.
В тракті проміжної частоти гетеродинного приймача здійснюються такі основні функції: автоматичне регулювання посилення, що компенсує зміни рівня сигналу в середовищі поширення радіохвиль; коригування спотворень частотних характеристик, що вносяться різними елементами трактів передачі; амплітудне обмеження ЧМ сигналів в системах з частотним ущільненням.
Тракт проміжної частоти, що входить до складу гетеродинних ретрансляторів, використовується для створення високої вибірковості приймача при малих расстройках щодо кордонів смуги пропускання.
Якісними показниками тракту проміжної частоти є: амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) і її допустима нерівномірність; частотна характеристика групового часу запізнювання (ГВЗ) і її допустима нерівномірність; нерівномірність диференціального посилення в смузі частот точної корекції; ступінь узгодження входів і виходів сигналу проміжної частоти в приймально-передавальної апаратури.
Структурна схема типового тракту проміжної частоти приймача РРЛ приведена на рис. 2.13.
Мал. 2.13. Структурна схема типового тракту проміжної частоти РРЛ
Модульований сигнал проміжної частоти Uвх від змішувача приймача надходить на вхід попереднього підсилювача ПУС, далі сигнал обробляється смуговим фільтром ПФ і коректором групового часу запізнювання Кор. ГВЗ. Для корекції спотворень групового часу запізнювання, що вносяться ПФ, використовується Кор. ГВЗ ПФ. У головному підсилювачі Гус здійснюється основне посилення сигналу і автоматичне регулювання посилення (АРУ), для чого частина сигналу з виходу Гус відгалужується в амплітудний детектор АТ, а потім на підсилювач постійного струму ППС, і з виходу фільтра нижніх частот керуючий сигнал змінює посилення Гус. Таким чином, рівень сигналу проміжної частоти на виході головного підсилювача підтримується постійним в досить великому діапазоні змін рівня сигналу (в приймачах магістральних РРЛ досягає 46. 50 дБ). Крайовий підсилювач ОУС має два виходи, один з яких використовується для подачі сигналу на вхід передавача (ретрансляція сигналу на проміжну радіорелейний станцію ПРС), другий - для виділення сигналу проміжної частоти на вузловий радіорелейної станції УРС. Підсилювач-обмежувач УО зазвичай встановлюється в РРЛ з частотним ущільненням і ЧС, він пригнічує паразитную амплітудну модуляцію. Потужний підсилювач МУ забезпечує на вході змішувача передавача необхідний рівень сигналу проміжної частоти.
Особливості трактів проміжної частоти цифрових РРЛ полягають в різних вимогах до смуг пропускання і точності корекції частотних характеристик тракту, а також в підвищеному вимозі до лінійності амплітудної характеристики активних елементів цього тракту.
Нелінійні елементи тракту проміжної частоти, такі як амплітудні обмежувачі, призводять до додаткової втрати завадостійкості цифрових РРЛ з квадратурної AM. Тому в приймач-цифрових РРЛ не використовуються амплітудні обмежувачі, а для підсилювачів сигналу встановлюється лінійний режим.
Слід особливо зупинитися на принципах побудови приймально-передавальної апаратури проміжних станцій РРЛП. Приемопередающая апаратура проміжних станцій підрозділяється на два основних види: проміжна станція з модуляцією і демодуляцией сигналу і проміжна станція без модуляції і демодуляції. Приймально-передавального апаратуру проміжних станцій без модуляції і демодуляції сигналу, в свою чергу, можна поділити в залежності від способу утворення гетеродинних сигналів для приймача і передавача на апаратуру із загальним гетеродином, окремими гетеродина, а також з прямим посиленням на СВЧ.
Приемопередающая апаратура із загальним гетеродином.
Спрощена структурна схема приймально-передавальної апаратури цього типу наведена на рис. 2.14.
Мал. 2.14. Спрощена схема приймально-передавальної апаратури із загальним гетеродином
Сигнал, що приймається з частотою fпм через вхідний смуговий фільтр ПФ надходить на вхід змішувача приймача СМпм. На змішувач приймача одночасно надходить гетеродинний сигналу з частотою fгтпм. З виходу змішувача приймача сигнал проміжної частоти fпч (зазвичай 70 МГц) подається на підсилювач проміжної частоти приймача УПЧпм, де здійснюється основне посилення сигналу. Підсилювач має систему автоматичного регулювання посилення (АРУ), завдяки чому рівень вихідного сигналу залишається майже незмінним при зміні рівня вхідного сигналу в широких межах.
На кінцевих і вузлових станціях сигнал з виходу УПЧпм подається на демодулятор Дм для виділення сигналів, які передаються РРЛ. На проміжних станціях сигнал з виходу УПЧпм надходить безпосередньо на вхід підсилювача проміжної частоти передавача УПЧпд. Цей підсилювач забезпечує необхідне для роботи змішувача передавача СМпд значення потужності сигналу проміжної частоти. У змішувачі передавача здійснюється перетворення сигналу проміжної частоти в сигнал частоти fпд СВЧ діапазону. Частота гетеродинного сигналу fГТПд, що надходить на змішувач передавача, відрізняється від частоти fпд на величину проміжної частоти. За допомогою смугового фільтра бічний смуги ФБП проводиться виділення корисної бічної смуги частот (верхньої В або нижньої Н) на виході змішувача передавача. Сигнал з виходу ФБП подається на підсилювач СВЧ (УСВЧ) і далі через систему напрямних фільтрів надходить в антену. На кінцевих і вузлових станціях на вхід УПЧПД сигнал надходить від частотного модулятора ЧМД станції.
Як випливає зі схеми (див. Рис. 2.14), для роботи приймача необхідні два гетеродинних сигналу з частотами fГТПд і fСДВ. Ці сигнали утворюються в гетеродина тракті приймально-передавача. Генератор, що задає Г генерує сигнал з частотою fГТПд. Цей сигнал надходить на змішувач передавача і одночасно на змішувач зсуву СМСДВ. У цьому змішувачі частота fГТПд перетворюється в частоту fГТПм, для чого на змішувач подається також сигнал з генератора зсуву fСДВ. Номінальне значення частоти fСДВ дорівнює різниці частот прийому і передачі, яка повинна відповідати плану розподілу частот.
Утворений в змішувачі зсуву гетеродинний сигнал частоти fГТПм виділяється вузькосмуговим фільтром ФУП і надходить на змішувач приймача СМПМ.
При перетворенні частот в змішувачі передавача в разі fпм
Приемопередающая апаратура з окремими гетеродина.
У радіорелейного апаратурі останніх років широко застосовується схема приймально-передавальної апаратури з окремими СВЧ гетеродина для приймача і передавача. Наявність окремих гетеродинов робить роботу приймача і передавача незалежної один від одного. Це особливо зручно для кінцевих станцій, де приймач і передавач працюють в різних напрямках зв'язку.
Спрощена структурна схема приймально-передавальної апаратури з окремими гетеродина приведена на рис. 2.15. Прямий тракт приймача (див. Рис. 2.15), що включає ПФ, СМПМ, УПЧПМ, УПЧПД, СМПД, ФБП і УСВЧ, в принципі нічим не відрізняється від прямого тракту приймача із загальним гетеродином, який був розглянутий вище, і тому не потрібно особливих пояснень .
Для отримання гетеродинних сигналів використовуються високостабільні кварцові генератори ГКВ і ланцюжок умножителей УМН з підсилювачами. Гетеродина приймача і передавача побудовані однаково. Різниця їх пов'язано з тим, що від гетеродина передавача потрібна велика потужність, ніж від гетеродина приймача. Тому в гетеродина тракті передавача на вході умножителей застосовуються потужні підсилювачі в порівнянні з підводяться потужностями в гетеродина тракті приймача.
Мал. 2.15. Спрощена структурна схема приймально апаратури з окремим гетеродином
Приемопередающая апаратура з демодуляцией сигналу на кожній проміжній станції.
Радіорелейний апаратура, в якій на кожній проміжній станції проводиться демодуляція сигналу і подальша його модуляція, застосовується на РРЛП малої і середньої місткості, а також на телевізійних лініях малої протяжності, і зокрема на телевізійних пересувних радіорелейних станціях.
Структурна схема одного з варіантів побудови апаратури з демодуляцией на кожній станції наведена на рис. 2.16.
Мал. 2.16. Спрощена структурна схема приймально-передавальної апаратури з демодуляцией
Призначення ряду елементів схеми очевидно. Відмінною особливістю схеми є передавач з фазовим модулятором. Сигнал від кварцового генератора, що задає ГКВ надходить на фазовий модулятор ФМГ, в якому проводиться модуляція сигналу по фазі, що надходить від генератора, що задає. На вході ФМГ для перетворення фазової модуляції в частотну включений частотний коректор ЧК, що має коефіцієнт передачі, обернено пропорційний частоті модуляції. Після ФМГ слід ланцюжок умножителей частоти. В процесі множення частоти в n раз відбувається збільшення девіації частоти також в n раз, що дозволяє мати в фазовому модуляторі невеликі девіації фази, що полегшує отримання необхідної лінійності модуляционной характеристики. Як видно з рис. 2.16, приймач побудований за звичайною супергетеродинной схемою.
Схема організації цифрового стовбура.
Лінійний цифровий сигнал (ЛЦС) формується в цифровій системі передачі (ЦСП) і подається на оконечную радіорелейний станцію (ОРС) для передачі по РРЛ. На рис. 2.17 показана спрощена схема цифрового радіорелейного системи передачі (ЦРРСП). На вхід узгоджувального пристрою (СУ) передавальної частини кінцевої радіорелейної станції (ОРС) надходить ЛЦС, сформований на основі імпульсно-кодової модуляції, дельта-модуляції або їх різновидів. У СУ зазвичай відбувається перетворення коду вхідного сигналу в уніполярний код. Цей сигнал далі використовують для маніпуляції несучої частоти в модуляторі (М) передавача, причому може використовуватися як безпосередня модуляція, так і модуляція з перетворенням на проміжній частоті. Модульований СВЧ сигнал після відповідної обробки і посилення УСВЧ через антенно-фідерний тракт (АФТ) надходить в передавальну антену.
На проміжній станції сигнал, що формується на виході приймача (Пр), відновлюється в регенераторі (Peг), модулює несучу передавача (Пер) і через АФТ подається в антену.
На приймальній стороні ОРС сигнал СВЧ з прийомної антени через АФТ після фільтрації і посилення надходить в змішувач (СМ), де перетворюється в сигнал проміжної частоти (ПЧ). У демодуляторе (ДМ) сигнал ПЧ перетворюється в цифровий уніполярний сигнал, який потім перетворюється в цифровий уніполярний сигнал і після перетворення в код відповідної ЦСП через СУ надходить в приймальну частину ЦСП або відповідний лінійний тракт провідної системи передачі.
Мал. 2.17. Спрощена структурна схема цифрового радіолінейной системи передачі