Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

Малошумящий предварительный усилитель. Основное тре­бование к этому усилителю – обеспечить максимальное усиление сигнала по мощности, что обеспечивает уменьшение коэффициента шума. МШУ обычно выполняется двух- или трёхкаскадным. Ко­эффициент шума типового МШУ не превыша­ет 1,2 дБ, но есть и такие, у которых он составляет не более 0,6 дБ. Однако конверторы с очень низким коэффициентом шума отно­сительно дороги.

Первый преобразователь частоты. Имеет в своём составе смеситель, первый гетеродин и предварительный усилитель сигналов промежуточных частот (ПУПЧ). Функциональная схема первого преобразователя частоты (ПрЧ) показана на рис.9.11.

Рис. 9.11. Функциональная схема первого преобразователя частоты.

Принимаемые со спутников электро­магнитные волны СВЧ - диапазона наводят в зонде, находящемся в прямоугольном волноводе, электрические сигналы этих же час­тот, которые затем усиливаются и в первом смесителе преобразо­вываются в сигналы диапазона частот 950...1750 (2150) МГц. Ши­рина полосы частот после первого преобразования, как видно, составляет 800 (1200) МГц и поэтому все 40 выделенных частотных телевизионных каналов в нём помещают­ся. Выбор телевизионного канала осуществляется из этого диапазона частот. Расстояние по частоте между несущими частотами соседних каналов составляет 19,18 МГц.

Первый гетеродин генерирует сигнал одной фиксированной частоты. Основное требование к нему – обеспечение высокой стабильности частоты генерируемого сигнала. Однако его неста­бильность не лучше ± 1,0 МГц. Для приёма цифровых многопрограммных передач нестабильность частоты гетеродина внешнего устройства должна быть не хуже ± 0,35 МГц. На практике приём цифровых передач ведётся с обычными кон­верторами, у которых нестабильность частоты гетеродина достига­ет ± 1,0 МГц. Учитывая, что первый гетеродин находится на от­крытом воздухе (размещён на антенне) и подвержен влиянию больших колебаний температуры, применяются конструктивные меры для уменьшения нестабильности: термостабилиза­ция, герметизация, применение диэлектрических резонаторов и т.п.

Приём сигналов СВЧ диапазона 10,7... 11,7 ГГц или 11,7... 12,75 ГГц осуществляется переключени­ем гетеродинов.

Усилитель сигналов промежуточных частот обеспечивает усиление по напряжению (а последний его каскад – и по мощности) преобразованного сигнала. Для качественного телевизион­ного изображения необходимое усиление порядка (50 ÷ 60) дБ в такой широкой полосе частот с одним каскадом получить трудно, поэтому предварительный УПЧ (ПУПЧ) выполня­ется обычно трёхкаскадным. Это последний функциональный узел конвертора. К нему высокочастотным коаксиальным кабелем подключается внутренний блок – спутниковый телевизион­ный приёмник (ресивер).

При наличии двух конверторов на­ружный блок с ресивером соединяется двумя коаксиальными ка­белями. Удельное затухание сигнала в кабеле не должно превышать 0,3 дБ/м. Однако затухание сигнала в нём неравномерно по всему диапазону: наибольшее затухание сигнала происходит в верхней части частотного диапазона 950...2150 МГц. Поэтому при большой длине кабеля для компенсации затухания могут применяться специ­альные усилители-корректоры, у которых усиление растёт с увеличением частоты. Таким образом, производится вырав­нивание передаточной характеристики конвертора.

Блок управления наведением антенны на спутник (позиционер) даёт воз­можность ориентировать антенну на различные спутники. Исполнительным узлом поворота зеркала является актуатор. Датчиком положения (по­зиции) антенны служит электронная оптопара или герконовое реле. Импульсы с него подаются на сравнивающее устройство, на кото­рое также подаются импульсы управления от запоминающего уст­ройства, расположенного в ресивере. В случае несовпадения ко­личества импульсов появляется сигнал рассогласования и подаёт­ся команда на поворот антенны. В запоминающее устройство могут быть предварительно занесены позиции спутников, ретранслирую­щие телевизионные и радиовещательные программы. Иногда для ориентирования антенны используется супермоут. В отличие от актуатора, он не имеет ограничений при пово­роте антенны вокруг своей оси. Он рассчитан на небольшие ветровые нагрузки и используется в конструкциях с небольшими антеннами (до 130 см в диа­метре).

Питание конвертора. Постоянное напряжение +12 В подаётся по центральному проводу коаксиального кабеля из ресивера. В конверторе это напряжение преобразуется в двуполярное. Основное требование к питающему напряжению – его высокая стабильность.

Ресивер спутникового радиоприёмного устройства.

Структурная схема ресивера показана на рис.9.12.

Рис. 9.12. Структурная схема спутникового телевизионного ресивера:

1 – устройство переключения (выбора) сигналов поляризации; 2 – полосовой фильтр перестраиваемый (или неперестраиваемый); 3 – предварительный усилитель первой промежуточной частоты 950... 1750 (2150) МГц; 4 – второй гетеродин; 5 – второй смеситель; 6 – полосовой фильтр сигналов второй ПЧ; 7 – усилитель сигналов второй ПЧ; 8 – полосовой фильтр, переключаемый на полосу 27 или 36 МГц, или регулируемый; 9 – амплитуд­ный ограничитель; 10 – широкополосный частотный демодулятор; 11 – каскад АПЧГ; 12 – каскад АРУ; 13 – узел управления выбором поляризации; 14 – блок выбора частотного канала (программы); 15 – блок управления полосой фильтра; 16 – индикатор грубой настройки на выбранный канал; 17 – блок включения АПЧГ; 18 – индикатор точной настройки на выбранный канал.

После усиления в предварительном УПЧ на первой промежуточной частоте сигнал из конвертора поступает на вход внутреннего блока, называемого

«ресивером». В ресивере сигнал усиливается на первой промежуточной частоте (в УПЧ-1), после чего производится второе преобразование частоты.

Значение второй ПЧ вы­бирается, исходя из требований защиты от помех по зеркальному ка­налу второго гетеродина. Выбор частот­ного канала (телевизионной программы) осуществляется с блока управления пере­стройкой частоты второго гетеродина и одновременной перестройкой включённого на его входе полосового фильтра, который отфильтровывает сигналы других частотных каналов, также поступающих на вход, но являю­щиеся уже помехой. Перестраиваемый полосовой фильтр на входе ресивера определяет избиратель­ность по соседнему каналу.

В качестве второй промежуточной частоты выбирается либо

f_ПР2 = 479,5 МГц (Европейский стандарт), либо f_ПР2 = 612 МГц (стандарт США). После второго преобразования производится основное усиление сигнала на второй промежуточной частоте (в УПЧ-2). С выхода УПЧ-2 усиленный на второй промежуточной частоте сигнал подаётся на демодулятор (ДЕМ). В качестве демодулятора обычно используют частотные детекторы с обратной связью по частоте. Такие демодуляторы позволяют продетектировать малые по уровню ЧМ-сигналы.

В современных системах спутникового ТВ-вещания предусмотрена частотная модуляция комплексным ТВ-сигналом. Комплексный модулирующий ТВ-сигнал состоит из видеосигнала с сигналом дисперсии и частотно-модулированной поднесущей звукового сопровождения. Необходимость введения в комплексный модулирующий сигнал сигнала дисперсии объясняется следующим.

Для осуществления электромагнитной совместимости спутниковых систем связи с наземными радиосистемами важна не только полная мощность сигнала, принимаемого от ИСЗ, но и распределение спектральной мощности этого сигнала по частоте. При передаче ТВ-сигналов методом частотной модуляции имеются явно выраженные максимумы в спектре сигнала. Они обусловлены наличием в ТВ-сигнале длительное время не изменяющихся сигналов. Это уровни синхроимпульсов, гасящих импульсов, а также сигналов изображения с постоянной яркостью. С целью ослабления таких участков спектра применяют искусственное рассеяние мощности сигнала по спектру, называемое дисперсией сигнала. Для этого несущая дополнительно модулируется по частоте сигналами треугольной формы с частотой 25 Гц.

На приёмной стороне возникает обратная задача – убрать сигнал дисперсии, так как при его наличии возможно нарушение синхронизации кадровой развертки. Кроме того, сигнал дисперсии проявляется на изображении в виде штрихов, для подавления которых применяются схемы фиксации уровня чёрного.

После демодулятора видеосигнал поступает на компенсатор дисперсии (КОМП. ДИСП.). Сигнал дисперсии исключается из видеосигнала с помощью схем фиксации уровня.

На выходе демодулятора получается сигнал изображения в стандарте PAL или SECAM совместно с сигналами звукового сопровождения на несущей

звука. Из сигналов цветности выделяются видеосигналы основных цветов Е_R, Е_G , Е_B или ЦРС E_{R – Y}, E_{G – Y}, E_{B – Y} в декодирующем устройстве (ДК). Эти сигналы через универсальный разъём «SCART» подаются на вход ТВ-приёмника. Для телевизоров ранних поколений, не имевших такого разъёма, ресивер снабжают «ремодулятором» – устройством, которое формирует стандартный ТВ-сигнал в метровом или дециметровом диапазоне.

Второй преобразователь частоты.

Второй преобразователь частоты имеет в своём составе второй смеситель, второй гетеродин и усилитель сигналов второй промежуточной частоты.

Функциональное и конструктивное построение преобразователя зависит от функций, выполняемых ресивером. Он должен:

• выбирать частотные каналы из полосы частот Δ f = 800 МГц;

• иметь высокую избирательность по соседнему спутниковому частотному каналу;

• обеспечить усиление сигналов второй промежуточной частоты

не менее 80 дБ.

Структура ресивера во многом определяется величиной промежуточной частоты (ПЧ). В общем случае сигналы из диапазона 950... 1750 МГц второй преобразователь конвертирует в сигналы второй ПЧ, величина ко­торой может быть любой: 70; 134,2; 479,5; 612 МГц или регулируемой. В более поздних моделях из-за применения демодуляторов с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) значение второй ПЧ в странах Европы выбрано 479,5 МГц, что равно 25-кратному значению несущей (25·19,18 МГц) спутникового частотного канала. В странах американского конти­нента значение второй ПЧ выбрано 612 МГц.

Усилитель сигналов второй ПЧ представляет собой широкополосный резистивный усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ). Чаще всего его выполняют двух-трёхкаскадным, с глубокой отрица­тельной обратной связью, обеспечивающей равномерное усиление во всей полосе частот.

Гетеродин второго преобразователя охвачен цепью автоматической подстройки частоты (АПЧ). Применение АПЧ здесь необходимо, так как для эффективной работы демодулятора стабильность частоты первого гетеродина, расположенного во внешнем блоке, как уже говорилось, недостаточна

(± 1,0 МГц). АПЧ используется для обеспечения более высокой стабильности второй промежуточной частоты, на которую настраивается "нулевая" частота дискриминатора. Сигнал рассогласования с частотного демодулятора подаётся на варикап, включённый в высокочастот­ный контур гетеродина, и изменяет ёмкость контура в сторону уменьшения ошибки при отклонении частоты.

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) выравнивает уро­вень сигнала внутри диапазона частот 950... 1750 (2150) МГц при приёме сигналов с различными уровнями от различных спутников. Для этого сигнал с выхода частотного демодулятора дополнитель­но детектируется, усиливается и с некоторой постоянной времени (задержкой) подаётся на входы усилительных каскадов второй ПЧ. Выравнивание уровня сигнала регулируется изменением коэффициентов усиления этих каскадов.

Полосовой фильтр перед демодулятором предназначен для подавления сигналов комбина­ционных частот, возникающих при ограничении сигнала, и определяет ширину частотной полосы канала приёма. При приёме со спутников частотная полоса фильтра выбирается переключателем: 27 МГц, 36 МГц или может быть регулируемой плавно или ступенчато.

Широкополосный частотный демодулятор.

Он предна­значен для преобразования принимаемого широкополосного час­тотно-модулированного сигнала, несущего информацию, в ампли­тудный сигнал с более узкой частотной полосой, без изменения его первоначального спектра.

Частотные демодуляторы характеризуются демодуляционным порогом, т.е. порогом помехоустойчивости, который яв­ляется важным параметром ресивера. От демодуляционного порога зависит чувствительность ресивера, т.е. то минимальное значение отношения сигнал/шум на входе демодулятора, при котором принимается изображение удовлетворительного каче­ства.

Частотные демодуляторы определяют также ширину частотной полосы и амплитуду выходного сигнала. Для демодуляции принятого со спутника и многократно преобра­зованного частотно-модулированного сигнала можно применять различные типы демодуляторов. Демодулятор должен иметь:

• высокую линейность амплитудно-частотной характеристики, при которой сохраняется спектр демодулированного по­лезного сигнала и исключается появление искажений;

• необходимую ширину полосы частот;

• низкий демодуляционный порог, от которого зависит величина отношения сигнал/шум на выходе (при заданной частотной полосе на входе), что определяет качество принимаемого видеоизображе­ния и звука в аналоговой системе.