5.14 Схемы бестрансформаторных двухтактных каскадов с одним источником питания:

а - с двумя конденсаторами; б, в - с одним конденсатором; г - мостовая

Конденсаторы образуют два своеобразных источника питания. Верхнее плечо двухтактной схемы (транзистор VТ1) работает благодаря энергии, запасенной в конденсаторе С1, а транзистор VТ2 — благодаря энергии, запасенной в конденсаторе С2.

Двухтактная схема оконечного каскада с одним ис­точником питания и двумя конденсаторами имеет несравненно большие габаритные размеры, массу и стои­мость.

Б25.1.2

Поэтому используют бестрансформаторные двухтактные схемы оконечных каскадов с одним источником питания и одним конденсатором (см. рис. 5.14, б, в).

Транзисторы работают поочередно, причем в классе В или АВ. В схеме на рис. 5.14,6 используется однофазное управление, так как применяются полевые транзисторы с каналами разной проводимости, а в схеме на рис. 5.14,6 Рис. 5.14.

необходимо парафазное напряжение (см. рис. 5.8, в) для управления выходными транзисторами одного типа проводимости.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ДВУХТАКТНЫЕ ОКОНЕЧНЫЕ КАСКАДЫ.

Трансформаторы, используемые на выходе двухтактных мощных каскадов, позволяют согласовать УЭ с нагрузкой, обеспечить требуемую мощность в нагрузке при высоком КПД и допустимых нелинейных искажениях. К выходному трансформатору мощного оконечного каскада предъявляются высокие требования относительно магнитной и электрической симметрии его первичных обмоток. Для выравнивания расхождений в параметрах обмоток выходного трансформатора и параметров транзисторов часто применяют отриц. ОС.

Выходные трансформаторы имеют большие габаритные размеры и массу по сравнению с современными УЭ и, самое главное, принципиально не могут быть изготовлены по микроэлектронной технологии. В связи с этим наметилась тенденция к отказу от использования трансформаторов в транзисторных каскадах и каскадах с аналоговыми микросхемами.

Б25.2Современные тенденции развития РТС-ПИ.

Скорость передачи информации по радиоканалу:

∆

Это потенциальная пропускная способность радиоканала.

Реально эта скорость недостижима. Более перспективно - расширение полосы частот. РРЛ (радиорелейные линии)

Чаще прибегают к временному уплотнению каналов. Мощность передатчиков небольшая; используется до неск. тыс. каналов . Альтернатива - РРЛ спутниковой системы связи.

Асинхронные адресные системы:

В ААС осуществляется асинхронная передача инф. от разных источников на центральную станцию.(сотовая, пейджинговая). Сигналы на основе частотно-временных матриц - сложные шумоподобные сигналы.

На приемной стороне решается задача обнаружения, поэтому надо корреляционную функцию сделать с помощью согласованного фильтра. Коды для потребителя обладают свойством ортогональности, для ненужных потребителей обладают шумом некогерентности. Спутник явл. ретранслятором т.к. находится на большой высоте и может обеспечивать связь с большим количеством РРЛ станций, охватывает большую площадь

Суперсистема РТС-ПИ:

1. Созвездие спутников

2. Наземный командно-измерительный комплекс;

3. Наземный стартовый комплекс.

4. Наземная аппаратура потребителей.

Влияние параметров орбиты спутника на потребителя инф. Высота полета Н<1000км. На спутнике исп. запоминающее устройство . Спутник движется со скоростью 7,5км/с т.е. время сеанса связи от 8 до 16 мин . Один из недостатков - время задержки (сутки). Для уменьшения этого времени исп. много спутников, однако это дорого. В связи с этим ввели стационарный спутник (Н=36000км, Т=24часа) он неподвижен для наземного потребителя. Зона обслуживания - 1/3 земли при раскрыве 18°.

Один ИСЗ может передавать до 80 ТВ каналов. Рабочая частота f=30ГГц, ширина диаграммы направленности остронаправленной антенны до 3⁰. На геостационарной орбите сущ. ограничение количества спутников 360/3°=120 спутников (чтобы не создавать помехи). В настоящее время их 115, среднее время их жизни 3-7 лет по технической причине, морального старения.

В олоконно-оптические линии связи(ВОЛС). Оптические волны, попадая в систему, претерпевают преломление n1 и n2. Лучи от лазерного диода фокусируются с помощью линз.

Обобщенная структурная схема оптической системы ПИ:

И - источник ;ОК - оптический кабель ; 0 - лазер ; ОРГ - оптич. регенератор ; Потр. - потребитель .

Достоинства ВОЛС: малая масса, высокая помехозащищенность, малые затухания, не надо заземление, не подвергается коррозии, высокая пропускная способность до 420 МБит/сек при дальности 200 км. Недостаток: невозможность работы с подвижными объектами .

Б25.3 Акусто-оптический анализатор спектра радиосигналов

В основе работы акусто-оптических устройств обработки радиосиг­налов, в том числе анализаторов спектра, лежит явление дифракции света на акустических волнах, которые вследствие эффекта фотоупругости вызывают во времени и пространстве периодические изменения показателя преломления в материале светозвукопровода. Проходящий через акустическое поле свет дифрагирует на неоднородностях показателя преломления, как на фазовой дифракционной решетке

Хактер дифракции существенно завист от соотношения между длиной волны света λ, длиной акустической волны и шириной акустического пучка L. При выполнении условии Q<<1, где Q - параметр акустооптического взаимодействия, фазовая решетка может рассматриваться, как плоская. В этом случае дифракция происходит при любом угле падения света на акустический пучок. Дифракционная картина содержит значительное число максимумов с симметричным относительно нулевого порядка распределением интенсивности света. Такой режим акусто-оптического взаимодействия носит название дифракции Рамана-Ната.

Существенно иной характер имеет дифракция при Q >1. Фазовая решетка в этом случае является принципиально трехмерной. Дифракцион­ная картина возникает лишь при определенном угле падения свела (угле Брэгга) и содержит как правило, лишь один дифракционный максимум. Этот режим акустооптического взаимодействия называется дифракцией Брэгга.

В акустооптических устройствах в принципе может использоваться как раман-натовский, так и бреговский режим дифракции. Но поскольку дифракция Рамана-Ната имеет место на сравнительно низких частотах (до нескольких десятков мегагерц), то создать широкополосные и быстродействующие устройства в этом случае не представляется возможным. Кроме того раман-натовский режим дает большие световые потери и меньший динамический диапазон. Недостатком брэгговской дифракции яв­ляется ее угловая селективность, которая вследствие зависимости угла Брэгга от частоты ультразвука ограничивает рабочий диапазон частот. Поэтому наилучшие характеристики устройств достигаются в проме­жуточном режиме дифракции, когда диапазон достаточно широк, но паразитные дифракционные максимумы практически отсутствуют.

Оптическая обработка сигналов в РЛС с синтезированной апертурой

И радиолокационных и акустических станциях бокового обзора, устанавливаемых на подвижных носителях (самолет, спутник) используется принцип апертурного синтеза, идея которого состоит в

сочетании когерентного приема отраженных целью сигналов со сканированием достаточно большой области регистрации сигналов вследствие движения приемопередатчика сигналов, установленного на носителе. В результате, достигается значительное увеличение угловой разрешающей способности радио/звуколокатора, величина которой определяется отношением длины волны излучения к размерам D антенны приемопередатчика.

Принцип действия РЛС бокового обзора поясняется на рис.

Сигналы, отраженные целью О фиксируются вдоль линии движения самолета, при этом фаза опорного сигнала когерентного (гетеродинного или гомодинного) приемника постоянна и аналогична плоскому фронту опорной волны при записи радиоголограммы объекта в плоскости Р. Амплитуда радиосигнала oт точечного источника О соответствует пропусканию синусоидальной зонной пластинки Френели. Последующая обработка происходит в ЭВМ.

Б26.1 Линейные схемы ОУ с ОС. Коррекция характеристик. Обеспечение устойчивости.

Для реализации инвертирующего эвена можно применять обычный усилитель напряжения, инвертирующий фазу усиливаемого сигнала, с конечным усилением. Однако стабильность коэффициента усиления такого усилителя невысокая. Вместе с тем при использовании инвертирующего входа ОУ и соответствующей глубине ОС можно обеспечить стабильный коэффициент усиления, зависящий только от параметров элементов ОС, которые можно выбрать с необходимой стабильностью. Схема простейшего инвертирующего звена на ОУ изображена на рис.

Осуществляется инверсия фазы сигнала, причем передача эвена зависит лишь от элементов цепи ОС.Неинвертирующее усилительное звено. Для получения неинвертирующего усилительного эвена можно использовать неинвертирующий вход ОУ с соответствующей отрицательной ОС (рис. 8.2,6).

О днако неинвертирующее усилительное звено уступает инвертирующему по шумовым показателям.

Суммирующие звенья. Инвертирующий сумматор. На выходе инвертирующего сумматора получается алгебраическая сумма нескольких напряжений (постоянных или переменных), подаваемых на входы. Знак полученной суммы инвертирующий сумматор меняет на противоположный.

С умматор сложения - вычитания. Когда требуется суммировать напряжения с различными знаками, можно применять усилительное звено с дифференциальным входом.

Это звено представляет собой сочетание инвертирующего и неинвертируюшего усилительных звеньев.

Д ля правильной работы сумматора необходимо сбалансировать инвертирующий и неинвертирующий коэффициенты усиления, т.е. обеспечить равенство сумм ко­эффициентов усиления инвертирующей и неинвертирующей частей схемы. Для балансировки такой схемы в сумматор вводится дополнительный вход, на который подается нулевой сигнал.

Интегратор. Интегрирующим звеном или интегратором называется устройство, у которого выходная пере­менная, например напряжение, пропорциональна по вре­мени интегралу входной переменной. Схема интегратора на ОУ, изображенная на рис. 8.5, а, весьма проста, но не отличается высокой точностью интегрирования. Это объясняется тем, что в ОУ всегда имеется входной ток, который течет через конденсатор ОС и заряжает его, и напряжение смещения, которое влияет на входное напряжение как некоторая добавка, которая также подзаряжает конденсатор. Постепенное накопление заряда на конденсаторе ОС вносит в результат интегрирования некоторую ошибку.

Ошибку, вызываемую напряжением смещения, можно уменьшить, используя ОУ с низким U_см, а также подключая параллельно конденсатору резистор. На практике интеграторы часто объединяют с сум­маторами, вычитателями и усилителями. В результате объединения сумматора и интегратора получается суммирующий интегратор (рис. 8.6). Передаточная функция суммирующего интегратора по одному из входов

Недостатком этого типа суммирующего интегратора является инверсия сигналов по фазе. Поэтому в случае необходимости используются суммирующие интеграторы, не инвертирующие сигналы (рис. 8.7, а).

Дифференциатор. Дифференцирующим звеном или дифференциатором называется устройство, у которого выходная переменная, например напряжение, пропор­циональна по времени дифференциалу входной переменной. При дифференцировании сигнала ОУ должен пропускать только переменную составляющую входного напряжения и коэффициент усиления дифференцирующего эвена должен возрастать при увеличении скорости изменения Эти требования выполняются при использовании в качестве элемента ОУ конденсатора, а в цепи ОС – резистора.

С хема суммирующего дифференициатора:

При объединении сумматора и дифференциатора получается суммирующий дифференциатор (рис. 6.8). Передаточная функция суммирующего дифференциатора по одному из входов

Б26.2 Применение фильтра Калмана в современной радиотехнике.

Как следует из уравнения располагая оценкой , на предыдущем шаге,

( i-l)-м шаге фильтр Калмана, основывается на уравнении сообщения (где b_i - детерминированный коэф. независящий от i; -нормальная составляющая величина) прогнозирует оценочное значении на i-й шаг. По получении i-гo наблюдения y_i прогнозированная оценка подправляется на значение, пропорциональное невязке (обновляющему процессу) т.е. отклонению прогнозированного слагаемого i-ro наблюдения в от полученного отсчета .

Коэф. пропорциональности, регулирующий вес новых данных (невязки) в по сравнению с прогнозом , называют коэф. усиления фильтра Калмана. Эта величина помимо коэф. в уравнении наблюдения и дисперсии шума наблюдения Кп, определяется еще и апостериорной дисперсией , параметра . Последняя совпадает с квадратом разности оценки и истинного значения , усредненным по всем возможным шумам наблюдения, и т.о. характеризует точность оценки на i-м шаге. Действия выполняемые фильтром иллюстрируются схемой. Элемент задержки осуществляет запоминание предыдущей, (i-l)й оценки до следующего i-гo шага. Диапазон применения фильтра Калмана широк, он обладает определенными оптимальными свойствами по отношению к любым аддитивным помехам. Формируемая им текущая оценка наиболее близка в смысле среднеквадратического отклонения к истинному значению параметра. Алгоритм Калмана можно и усложнить, приспособить и к задачам нелинейной фильтрации.

Б26.3 Влияние тропосферы на РРВ. Виды тропосферных рефракций.

Тропосфера - нижний слой атмосферы, простирается по высоте до 8-10 км. в полярных зонах и до 16-18км. в тропических широтах земного шара. В тропосфере сосредоточено основная часть водяного пара, образуются облака и турбулентные потоки, что влияет на РРВ, особенно мм см и дм диапазон. Напряжение РВ см-го и более короткого диапазона волн испытывает затухание, связанное с частным преобразованием электромагнитной энергии в другие виды энергии, и рассеяние. Чем меньше, длинна, тем затухание в атмосфере больше. Основная причина затухания наличие капель воды в атмосфере (туман, снег, дождь...) . В основе затухания лежат явления: 1) поглощение РВ каплями воды; 2) рассеяние РВ в скоплениях капель воды. Поглощение РВ капельками воды объясняется: в каждой капельке наводятся токи поляризации, энергия воды велика, по этому плотность токов поляризации имеют значительную величину, которая увеличивается с увеличением частоты. Вода не является идеальным диэлектриком и образовавшиеся токи поляризации вызывают тепловые потери, которые увеличиваются с ростом частоты. Рассеяние РВ капельками воды объясняется: токи наведенные РВ в капельках, излучают электромагнитные волны, причем каждая капелька излучает равномерно вовсе стороны, это и приводит к рассеянию мощности РВ. Поскольку не вся мощность движется в первоначальном направлении, часть ее оказывается направленной в сторону или в обратном направлении, рассеяние тем больше чем больше капля и короче длинна волны. Рефракции (преломлением, искривление) РВ называется отклонение распространения РВ от прямолинейного при прохождения ими среды с изменяющимися электрическими параметрами. Преломляющие свойства среды характеризуются коэф. преломления nr, определяемым ее диэлектрической проницаемостью Е. в месте с Е коэф. преломления в атмосфере меняется с высотой Н. скорость изменения nr, с высотой характеризующиеся градиентом gn = dnr/dH , значение и знак которой характеризуют рефракцию. При gn=0 рефракция отсутствует dnr/dH=0 луч остается прямым. Если gn>0, то рефракцию считают отрицательной и траектория РВ искривляется в сторону от поверхности, а расстояние прямой видимости уменьшается. При gn<0 рефракция положительная и траектория РВ искривлена в сторону земли, что ведет к увеличению дальности радиогориэонта, кажущиеся увеличения радиуса земли в 4/3 раза. При gn=-1/Rэ=1,57*10^-7 м^-1 радиус кривизны траектории РВ равен радиусу земли и радио волна направленная горизонтально, распространяется параллельно поверхности земли, огибая его. Это случай критической рефракции, при которой возможно значительное увеличение дальности. При аномальных условиях в тропосфере (резкое увеличение давления, влажности, температуры) возможна и сверхрефракция, при которой радиус кривизны траектории РВ становится меньше радиуса земли, при этом в тропосфере возможно волновое распространение РВ на очень большое расстояния.

Б27.1 Структурные схемы радиоприемных устройств. Принцип действия, сравнения характеристик между собой.

Структурные схемы приемников различаются построением тракта радиочастоты ТРЧ, в котором может осуществляться пря­мое усиление входных сигналов и усиление их с преобразовани­ем частоты.

В приемниках прямого усиления (рис. 1) ТРЧ содержит вход­ную цепь ВЦ и усилитель радиочастоты УРЧ. В этом случае все резонансные цепи настроены на частоту принимаемого радиосигнала (радиочастоту), на которой и осуществляется усиление. Входная цепь обес­печивает предварительную частотную селекцию до первого каскада УРЧ, а сам УРЧ — основную частотную селекцию и додетекторное усиление сигналов. Резонансные контуры ВЦ и УРЧ перестраиваются в пределах нужного диапазона рабочих частот. Так как обычно необходимы высокие селективность и усиление (коэффициент усиления по напряжению УРЧ может быть порядка 10⁶... 10⁷), то может потребоваться несколько усилительных кас­кадов и резонансных контуров. Из-за конструктивной сложности реализации перестройки число контуров редко превышает 3... 4. При этом усиление на радиочастоте fс может оказаться неустой­чивым, а селективность недостаточной, так как полоса пропуска­ния П колебательного контура с добротностью Q связана с его резонансной частотой fо=fс соотношением П = fo/Q.

Рис.1

Таким образом, приемник прямого усиления обладает следую­щими основными недостатками: - слабая частотная избирательность по соседнему каналу, начи­ная с коротковолнового диапазона; - низкая чувствительность; - сильная зависимость полосы пропускания и коэффициента уси­ления радиочастотного тракта от частоты настройки.

Недостатки приемника прямого усиления являются следстви­ем того, что основное усиление принимаемого сигнала осуществ­ляется непосредственно на радиочастоте.

Недостатков приемника прямого усиления лишен супергетеро­динный приемник, в котором осуществляется преобразование час­тоты радиосигнала в промежуточную частоту. Преобразование ча­стоты предполагает смещение спектра сигнала по шкале частот в область более высоких или более низких частот без изменения формы сигнала. Большинство современной бытовой радиоприем­ной аппаратуры строится именно по супергетеродинной схеме.

Схема супергетеродинного радиоприемника приведена на рис. 2. В приемной антенне под действием электромагнитного поля воз­никает ЭДС принимаемого сигнала с частотой fс. ВЦ и УРЧ со­держат частотно-избирательные системы, настроенные на несущую частоту принимаемого радиосигнала, поэтому, как и в приемнике прямого усиления, в супергетеродинном приемнике происходит пред­варительная фильтрация сигнала. Часть супергете­родинного радиоприемника, содержащая ВЦ и УРЧ радиосигналов до преобразователя частоты, называется преселектором. С выхода УРЧ сигнал подается на вход преобразователя частоты (ПЧ).

Преобразователь частоты повышает или понижает частоту вход­ного радиосигнала на заданную величину с помощью колебаний другой частоты. Преобразователь частоты включает смеситель (См), гетеродин (Г) и полосовой фильтр (ПФ). Г представляет собой вспомогательный генератор гармонических электрических колебаний, используемый для преобразования несущей частоты сигналов fс. См представляет собой нелинейный элемент, где под воздействием напряжения гетеродина с частотой fг про­исходит процесс преобразования входного сигнала. Частота, в которую в супергетеродинном радиоприемнике преобразуется не­сущая частота принимаемого радиочастотного сигнала, называ­ется промежуточной. Полосовой фильтр, подключенный к выхо­ду смесителя, обеспечивает выделение колебаний промежуточ­ной частоты. Усилитель сигналов промежуточной частоты, поступающих с преобразователя, называется усилителем промежуточной частоты (УПЧ).

Достоинства супергетеродинного приемника: высокая избирательность, большое усиление до детектора, относительное постоянство этих параметров в процессе перестройки РПУ, т.к. основные хар-ки обеспечиваются в тракте с неизменной настройкой на ПЧ. Недостатки: наличие побочных каналов приема.

Б27.2. Декодир. линейных кодов. Декодир по макс правдоподобия.

З адача декодирования состоит в том, чтобы по принятому вектору b_j однозначно определить переданное сообщение a_i, т. е. в качестве a_i следует принять такой вектор, для которого условная вероятность p(a_i/b_j) максимальна. Для максимизации p(b_j/a_i) необходимо выбирать кратность ошибки как можно меньше. Отсюда следует правило декодирования: в качестве переданного слова следует выбирать такое слово, которое отличается от принятого слова в наименьшем числе позиций. Это можно определить так же, как декодирование по минимуму расстояния: принятое слово отождествляется с тем кодовым словом, от которого оно удалено на минимальное расстояние. В теории информации показывается, что такое декодирование является наилучшим декодированием, так как обеспечивает минимальную вероятность ошибки.

На рис. представлена структурная схема декодирующего устройства (декодера), реализующего декодирование по минимуму расстояния. Часто декодирование по минимуму расстояния определяется как декодирование в целом, так как при декодировании принимается решение обо всем слове, а не об отдельном символе, когда принятое слово коррелируется со всеми кодовыми словами, и в качестве переданного принимается то, корреляция с которым будет максимальна. Такое декодирование называется декодированием по максимуму правдоподобия и реализуется многоканальным корреляционным приёмником, опорными словами которого являются все кодовые слова.

Декодирование по синдрому Пусть u является кодовым словом, переданным по каналу с помехами, а r - принятой последовательностью, возможно, отличающейся от переданного кодового слова u. Отличие r от u состоит в том, что некоторые символы r, принятой последовательности мо­гут отличаться от соответствующих символов u, переданного кодового слова. Для описания возникающих в канале ошибок используют вектор ошибки, обычно обозначаемый как е и представляющий собой двоичную последовательность длиной n; с единицами в тех позициях, в которых про­изошли ошибки. Тогда при передаче кодового слова и по каналу с ошибками принятая последовательность r будет иметь вид r = u + е,

Приняв вектор r, декодер сначала должен определить, имеются ли в принятой последовательности ошибки. Если ошибки есть, то он должен выполнить действия по их исправлению.

Чтобы проверить, является ли принятый вектор кодовым словом, деко­дер вычисляет (nk)-последовательность, определяемую следующим образом

S=r x Н^T. При этом r является кодовым словом тогда, и только тогда, когда S = (00 ... 0), и не является кодовым словом данного кода, если S≠0. Сле­довательно, S используется для обнаружения ошибок. Поэтому вектор S называется синдромом принятого вектора r. Из правил перемножения матриц следует, что синдром есть вектор, число элементов которого равно числу строк проверочной матрицы. R – множество всех векторов r', имеющих тот же син­дром, что и вектор r. R = {r + u\ueV}.

С использованием теории групп это означает, что R есть смежный класс по подгруппе V.

Отсюда два вывода:1). Два вектора имеют одинаковый синдром только тогда, когда они принадлежат одному смежному классу по кодовому подпространству. 2). Вектор ошибки е для вектора r нужно искать в том же смежном классе, которому принадлежит и сам вектор r

Естественно выбрать в каче­стве е тот вектор смежного класса, для которого вероятность совпадения с е наибольшая. Такой вектор называют лидером смежного класса. При реализации алгоритма декодирования по синдрому составляют таблицу, в которой указывают синдромы и лидеры соответствующих им смежных классов. Алгоритм декодирования заключается тогда в следующем: 1). Вычисляем синдром s(r) принятого вектора г.

2). По синдрому s(r) определяем из таблицы лидер е соответствующе­го смежного класса. 3). Определяет посланный вектор и как разность u = r - е.

К недостатку алгоритма декодирования по синдрому следует отнести го, что устройство, реализующее этот способ декодирования, должно хра­нить информацию о лидерах и синдромах. Объем этой информации может оказаться большим даже при умеренных длинах кодовых слов, что приво­дит чрезмерному к усложнению аппаратуры.

Мажоритарное декодирование При посимвольном декодировании кодов, кроме синдромного, используется метод, который получил название мажоритарного декодирования. Сущность мажоритарного декодирования базируется на системе проверочных равенств, вытекающих из основного уравнения кодирования. Поскольку код избыточен, то система неравенств может быть разрешена относительно каждой из переменных не единственным образом. Мажорирование есть голосование по большинству правильных проверочных уравнений.

Существует три способа построения систем проверочных уравнений при мажоритарном декодировании: а) системы с разделенными проверками; б) системы с l-связанными проверками; в) системы с квазиразделенными проверками.

Б27.3 Пролетные и отражательные клистроны

И спользуются в диапазоне 100MГц-300ГГц. В данном приборе используется принцип динамического управления электронным потоком (принцип кратковременного взаимодействия электронов с ВЧ эл. полем). Бывают: усилительные, умножительные, генераторные. Классифицируются также по числу резонаторов. Пролетные клистроны применяются в радионавигации, радиоастрономии, радиолокации.

Двухрезонаторный усилительный пролетный клистрон:

Область клистрона между катодом и ускоряющим электродом является пространством ускорения. Все электроны, приходящие к первой сетке входного резонатора, имеют одинаковую скорость. При подаче сигнала между сетками входного резонатора существует переменное электрическое поле. В один полупериод поле между сетками дополнительно ускоряет электроны, в другой — тормозит их. Поэтому возникает модуляция скорости электронов с частотой сигнала. При дальнейшем движении по инерции (дрейф) внутри пролетной трубки электроны разных скоростей группируются в сгустки. Таким образом, скоростная модуляция превращается в модуляцию электронного потока по плотности. Поэтому область между обоими резонаторами называют пространством группирования, или дрейфа. Очевидно, что частота следования сгустков равна частоте сигнала. Пролетая между сетками выходного резонатора, сгустки вызывают в нем наведенный ток той же частоты. Если собственная частота выходного резонатора равна частоте сигнала, то наведенный ток создает наибольшее напряжение между сетками резонатора. Таким образом, происходит передача энергии от модулированного по плотности электронного потока выходному резонатору, связанному с нагрузкой. Электроны, отдавшие часть своей кинетической энергии выходному резонатору, попадают на коллектор и рассеивают остальную часть кинетической энергии в виде тепла. Электронный сгусток, достигая выходного резонатора отдает энергию в колебания системы.

В двухрезонаторном пролетном клистроне не удается получение коэффициента усиления более 15 дБ. Использование каскадного включения клистронов не применяется из-за их больших размеров более целесообразно использование многорезонаторных пролетных клистронов, количество резонаторов 3-8. Конструкции усилительных клистронов различаются в зависимости от их назначения, уровня номинальной выходной мощности, типа резонатора, способа фокусировки электронного потока, способов ввода - вывода энергии, от диапазона частот, типа охлаждения. По роду роботы различают импульсные и непрерывные. По уровню мощности - маломощные, среднемощные, мощные и сверхмощные.

В клистронах используется элементы магнитного и электростатического фокусирования электронного потока. А так же фокусировка полем постоянных магнитов. По вводу-выводу энергии различают: коаксиальные, волноводные, коаксиально-волноводные. По конструкции: с внутренними и внешними резонаторами. По типу охлаждения: газовые, жидкостные. Для повышения КПД используют метод рекуперации, т.е. торможение эл-в на коллекторе.

Отражательные клистроны.

- /- реэенаторный генератор колебаний СВЧ. В отличие от пролетного клистрона в отражательном клистроне имеется только один резонатор, который должен выполнять две функции: модулировать скорость электронов и отбирать СВЧ-энергию от модулированного по плотности электронного потока. Чтобы обеспечить выполнение обеих функций, необходимо вернуть в резонатор электронный поток, прошедший через сетки резонатора при движении от катода. Поток поворачивают с помощью отражателя, имеющего отрицательный потенциал Uотр по отношению к катоду.

В пространстве между резонатором и отражателем электроны тормозятся до нулевой скорости и начинают обратное движение к резонатору под действием того же электрического поля, которое для них теперь является ускоряющим. Практически в отражательном клистроне мощность изменяют регулировкой напряжения на отражателе. По конструкции различают стеклянные с внешним и внутренним резонатором, преимущественно с коаксиальным кабелем вывода энергии; металлические с внутренним резонатором и коаксиальным выводом энергии, а также со связанным внешним резонатором и волноводным выводом энергии. Перестройка частоты осуществляется с помощью специальных плунжеров введенных в полость резонатора. Диапазон перестройки 0.3-0.8%. В специальных клистронах до 10%. Из-за низкого КПД отражательные клистроны не используются для получения больших мощностей, исключение составляет клистроны использующие в качестве генераторов передающих устройств. В настоящие время они вытесняются полупроводниковыми приборами СВЧ. Отражательные клистроны нашли широкое применение в качестве гетеродинов в РЛС, задающих генераторов различных измерительных устройств.

Б28.1 ВЦ радиоприемных устройств. Назначение, параметры, принципы согласования источника сигнала и нагрузки во ВЦ РПУ.

Входной цепью называют часть радиоприемного устройства, свя­зывающую антенно-фидерную систему с входом каскада, кото­рым может быть усилитель сигнальной частоты, преобразователь или детектор. Входная цепь предназначена для предварительного выделения принимаемого сигнала из всей совокупности сигна­лов, поступающих в антенну (А), и для передачи энергии полез­ного сигнала к входу каскада с наименьшими потерями и искаже­ниями.

ВЦ может быть представлена линейным четырехпо­люсником, состоящим из одного или нескольких селективных элементов, выделяющих принимаемый сигнал. При этом ВЦ мо­жет быть настроена на фиксированную частоту или перестраи­ваться в пределах заданного диапазона.

Количественная оценка свойств конкретной ВЦ и сравнение их со свойствами других ВЦ осуществляются с помощью системы следующих параметров и характеристик.

Коэффициент передачи напряжения К - представляет со­бой отношение напряжения на нагрузке (на входе сле­дующего каскада) к ЭДС в антенне. Модуль коэффициента передачи будет максимальным K₀ при совпадении несущей частоты сигнала, с резонансной частотой ВЦ.

Полоса пропускания входной цепи П представляет собой полосу частот, в пределах которой коэффициент передачи напряжения понижается до значения, допустимого с точки зрения требований к равномерности прохождения через цепь составляющих час­тотного спектра радиосигнала.

Избирательность σ характеризует уменьшение коэффициента передачи при заданной частотной расстройке ∆ f по сравнению с его значением при резонансе. Избирательность может быть представлена в относительных единицах σ = K₀/K или в децибелах σ = 20lg (K₀/K).

Диапазонные свойства входной цепи оценивают­ся коэффициентом перекрытия диапазона Kд =f0max/fomin

Схемы различных входных цепей отличаются друг от друга видами фильтров и цепей связи. В качестве фильтров во входных цепях чаще всего используются одиночные колебательные контуры, что связано с простотой их перестройки. В некоторых РПУ для повышения реальной селективности во входной цепи применяют многоконтурные фильтры. Однако с увеличением числа контуров фильтра входной цепи уменьшается К_Р, а следовательно, воз­растает Kшума. При одиночном контуре обеспечивается компромисс между приемлемой селективностью и малым коэффициентом шума приемника. В диапазоне дециметровых длин волн во входной цепи находят применение фильтры на резонансных линиях, а в диапазоне сантиметровых и более коротких длин волн — фильтры на объемных резона­торах и полосковые фильтры.

Подключение антенны и нагрузки приводят к изменению параметров частотно избирательной системы ЧИС. В связи с этим подключение антенны и нагрузки к ЧИС осуще­ствляется через специальные элементы согласования с коэффи­циентами связи соответственно m и n. По способу связи избира­тельной системы с антенной (фидером) и нагрузкой (входом ак­тивного элемента) входные цепи классифицируются на цепи с трансфор маторной, автотрансформаторной, емкостной и комби­нированной связью.

А – трансформаторная: m = U1/Uвх = M/Lк n = Uн/U2 = M/Lk

Б – автотрансформаторная: m = n = (Lсв+M)/Lk

С – емкостная: m = Ck/(Ck+Cсв) = n