Тенденции развития радиопередающих устройств

Большинство каскадов современных передатчиков выполняют только на цифровых и аналоговых микросхемах. Электронные и дискретные полупроводниковые приборы (в основном полевые транзисторы) используют лишь в выходных каскадах усилителей передатчиков большой и сверхбольшой мощности.

Если передатчик работает на одной фиксированной частоте, то задающий генератор содержит соединенные последовательно маломощный высокостабильный кварцевый автогенератор, умножитель частоты и нескольких усилительных каскадов. Когда число рабочих частот передатчика не более 10, в тракте возбудителя используют несколько кварцевых автогенераторов или один автогенератор с переключающимися кварцевыми резонаторами.

В настоящее время в качестве задающих генераторов радиопередающих устройств применяют в основном цифровые синтезаторы частот. Высокостабильные генераторы на основе синтезаторов частот работают в диапазоне 100—200 МГц и выше.

Применение умножителей частоты в трактах передатчиков позволяет и в диапазоне СВЧ на частотах 1—100 ГГц получать колебания, стабильность которых теоретически определяется кварцевым резонатором задающего генератора. В передатчиках низкочастотного диапазона обычно используют транзисторные умножители частоты, однако с увеличением несущей частоты и переходом в область СВЧ параметры умножителей частоты и усилителей мощности заметно ухудшаются. Поэтому в выходных каскадах передатчиков выгодно применять варакторные умножители частоты.

Требуемые уровни мощности передатчиков современных систем связи в ряде случаев на три-пять порядков превышают максимальную мощность, генерируемую электронными приборами. Этот разрыв между мощностью передатчика и мощностью генератора стал ощутим при переходе к полупроводниковым приборам. Вместе с тем необходимая мощность СВЧ-иередатчиков в непрерывном режиме работы достигает нескольких киловатт. Но даже и в СВЧ-передатчиках мощностью в десятки ватт мощность полупроводникового прибора во многих случаях оказывается меньше в несколько раз. В этих случаях требуемые уровни выходной мощности передатчиков достигают методами сложения мощностей нескольких идентичных полупроводниковых узлов выходных каскадов.

Известны три основных способа суммирования мощностей однотипных генераторов (рис. 7.10, а):

• • с помощью многоиолюсных сумматоров;
• • путем сложения сигналов в пространстве с помощью ФАР;
• • в общем резонаторе.

Рис. 7.10. Методы суммирования мощностей в передатчиках систем связи:

а — с помощью многополюсных сумматоров; 6 — путем сложения сигналов с помощью ФАР; в — в общем резонаторе При первом способе к специальному многополюсному сумматору параллельно подключают большое число однотипных синхронизированных через делитель мощности входного сигнала генераторов (или усилителей мощности), мощность сигналов которых поступает в общий выходной сигнал, связанный с нагрузкой (см. рис. 7.10, а). Однако при этом ухудшается устойчивость усилительных каскадов, а выходная мощность передатчика оказывается заметно ниже их суммарной мощности.

Повышение выходной мощности передатчика в нагрузке и взаимную развязку усилителей обеспечивают мостовыми схемами сложения мощностей.

При втором способе сложение мощностей происходит в пространстве с помощью ФАР, состоящей из большого числа определенным образом ориентированных элементарных излучателей, каждый из которых возбуждается от усилителя мощности или генератора (рис. 7.10, б). Сигналы, подводимые к излучателям, идентичны, кроме начальных фаз, связанных между собой заданным законом. Если сигналы излучателей сформированы соответствующим образом, то мощность ФАР складывается в пространстве и равна сумме мощностей усилителей.

При третьем способе суммирования сигналы усилителей мощности (генераторов) подводятся к общей колебательной системе (в СВЧ-диапазоне это объемный резонатор), в котором и происходит их сложение (рис. 7.10, в).