ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК H04B1/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в высокочувствительных приемных установках спутникового телевидения и связи.

Известно приемное устройство, содержащее входную линию передачи, малошумящий усилитель, смеситель, гетеродин, фильтр, усилитель промежуточной частоты и детектор. Входная линия передачи, вход которой является входом устройства, через малошумящий усилитель, смеситель, фильтр, усилитель промежуточной частоты соединена с детектором, выход которого является выходом устройства, причем выход гетеродина соединен с гетеродинным входом смесителя. ( Калашников Н. И. Системы связи через ИСЗ. Изд. Связь, 1969, с. 290, а также Локшин Б. А. Приемные установки систем спутникового телевизионного вещания. Зарубежная радиоэлектроника. 1984, N 2, с. 54). Входной сигнал, поступающий через входную линию передачи, в качестве которой может использоваться, например, прямоугольный волновод, усиливается малошумящим усилителем, после чего с помощью смесителя и гетеродина преобразуется вниз по оси частот, сигнал фильтруется с помощью фильтра, усиливается усилителем промежуточной частоты и демодулируется с помощью детектора. Настройка на частоту заданного входного сигнала осуществляется путем перестройки частоты гетеродина. В качестве входной линии передачи обычно используют прямоугольный волновод, пропускающий поляризацию только одного типа.

Недостатком такого устройства является сложность настройки на требуемую поляризацию и наличие поляризационных потерь. Если в качестве входной линии передачи используется прямоугольный волновод, пропускающий поляризацию только одного типа, то настройка на требуемую поляризацию осуществляется поворотом волновода вокруг его оси. Для настройки на ортогональную поляризацию поворачивают волновод на 90^o. Поляризационные потери возникают из-за неточности настройки на требуемую поляризацию.

Наиболее близким к изобретению является приемное устройство, описанное в патенте США N 5128637. Это устройство содержит входную линию передачи, выполненную на круглом или квадратном волноводе, поляризатор, малошумящий усилитель, смеситель, гетеродин, фильтр, усилитель промежуточной частоты и детектор. Входная линия передачи через поляризатор, первый малошумящий усилитель, смеситель, фильтр и усилитель промежуточной частоты соединен с детектором, причем выход гетеродина соединен с гетеродинным входом смесителя. Входные сигналы через входную линию передачи поступают на поляризатор, с помощью которого осуществляется настройка на заданный тип поляризации или подстройка под заданную поляризацию. Далее, сигналы усиливаются и с помощью смесителя и гетеродина их частоты преобразуются вниз по оси частот, сигналы фильтруются, усиливаются усилителем промежуточной частоты и демодулируются с помощью детектора. Настройка на частоту входного сигнала осуществляется путем перестройки частоты гетеродина.

Недостатком такого приемного устройства является существенное снижение его чувствительности из-за активных потерь, вносимых поляризатором в тракт сигнала. Это существенно ограничивает применение таких приемных устройств. Так, увеличение активных потерь входного тракта на 0,1 0,4 дБ увеличивает температуру шумов входных каскадов на 7 30К. Поэтому установка поляризатора перед малошумящими усилителями, имеющими температуру шумов порядка 25К, проблематична, а попытки уменьшить активные потери, вносимые поляризатором, существенно увеличивают стоимость аппаратуры.

Техническим результатом изобретения является уменьшение влияния активных потерь поляризаторов на температуру шумов входных каскадов приемного устройства.

Этот результат достигается тем, что дополнительно введены последовательно соединенные разделитель ортогонально поляризованных составляющих, второй малошумящий усилитель и сумматор ортогонально поляризованных составляющих, при этом вход разделителя ортогонально поляризованных составляющих соединен с выходом входной линии передачи, а первый малошумящий усилитель включен между вторым выходом разделителя ортогонально поляризованных составляющих и вторым входом сумматора ортогонально поляризованных составляющих, а поляризатор включен между выходом сумматора ортогонально поляризованных составляющих и входом смесителя.

Указанное выполнение изобретения позволяет уменьшить влияние активных потерь поляризаторов на температуру шумов входных каскадов приемного устройства за счет разделения входного сигнала, имеющего произвольную поляризацию, на две ортогонально поляризованные компоненты усиление каждой компоненты, малошумящими усилителями, поляризационному сложению усиленных сигналов для восстановления первоначальной поляризации и последующему преобразованию поляризации. Последовательное разделение входного сигнала на ортогональные составляющие, усиление каждой из них, поляризационное сложение и далее управление поляризацией с помощью поляризатора существенно не изменяет отношения сигнала к шуму, поскольку потери в разделителе ортогонально поляризованных составляющих, включенном перед малошумящими усилителями, носят реактивный характер, так как, в основном, определяются качеством согласования и не оказывают существенного влияния на коэффициент шума приемного устройства, что и решает поставленную задачу.

Заявителю неизвестно использование отличительных признаков для получения указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения критерию изобретательский уровень.

На чертеже представлена схема предлагаемого приемного устройства.

Приемное устройство содержит входную линию передачи 1, разделитель ортогонально поляризованных составляющих 2, малошумящие усилители 3 и 4, сумматор ортогонально поляризованных составляющих 5, поляризатор 6, смеситель 7, гетеродин 8, фильтр 9, усилитель промежуточной частоты 10 и детектор 11.

В качестве входной линии передачи 1 может использоваться круглый или квадратный волновод.

Входной разделитель поляризации на ортогонально поляризованные компоненты 2 может быть выполнен в виде круглого волновода и двух прямоугольных волноводов, соединенных с круглым волноводом и расположенных один относительного другого под прямым углом (Канарейкин Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов. М. Изд. "Сов. Радио", 1966, с. 343) или каким-либо иным образом, решающим задачу разделения входной электромагнитной волны на ортогонально поляризованные компоненты.

Малошумящие усилители 3 и 4 могут быть выполнены в виде волноводных или микрополосковых усилителей. В последнем случае усилители должны содержать переходники с волноводных на микрополосковые линии передачи. Усилители должны иметь одинаковые амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики.

Сумматор ортогонально поляризованных составляющих 5 полностью идентичен входному разделителю поляризации 2.

В качестве поляризатора 6 могут использоваться преобразователи поляризации, выполненные на основе ферритовых фазовращателей ( Боголюбов В.Н. и др. Управляемые ферритовые устройства СВЧ. М. Изд. "Сов. Радио", 1972 г. с. 18-36). Для тех же целей вместо ферритовых устройств могут использоваться фазовращатели с диэлектрическими пластинами. Кроме переключения поляризации существуют устройства, осуществляющие подстройку под заданную поляризацию, например, патент США N 3849781, где подстройка осуществляется с помощью подвижных четвертьволновых и полуволновых диэлектрических пластин, а также книга Дж.Л. Альтмана Устройства сверхвысоких частот. М. Изд. "Мир", 1968, с. 227, где подстройка осуществляется с помощью ферритового фазовращателя.

В качестве смесителя 7, гетеродина 8, фильтра 9, усилителя промежуточной частоты 10 и детектора 11 могут быть применены традиционные устройства, традиционно используемые в приемниках спутникового телевизионного вещания (например, Локшин Б.А. Приемные установки спутникового телевизионного вещания. Зарубежная радиоэлектроника, 1984, N 2, с. 57, 63-75).

Выход входной линии передачи 1, вход которой является входом устройства, соединен с входом разделителя поляризации 2, первый выход которого через первый малошумящий усилитель 3 соединен с первым входом сумматора 5, а второй выход через второй малошумящий усилитель 4 соединен с вторым входом сумматора 5, выход которого через поляризатор 6, смеситель 7, фильтр 9 и усилитель промежуточной частоты 10 соединен с входом детектора 11, выход которого является выходом устройства, причем выход гетеродина 8 соединен с гетеродинным входом смесителя 7.

Входной сигнал произвольной поляризации через входную линию передачи 1, в качестве которой может использоваться круглый или квадратный волновод, поступает на вход разделителя поляризации 2, на выходах которого выделяются ортогонально поляризованные компоненты входного сигнала, каждя из которых усиливается соответственно малошумящими усилителями 3 и 4 и поляризационно складываются сумматором 5, на выходе которого образуется волна, имеющая ту же поляризацию, что и входная волна. Далее, с помощью поляризатора производится настройка на заданный тип поляризации, после чего сигнал преобразуется смесителем 7 и гетеродином 8 в сигнал промежуточной частоты, фильтруется фильтром 9, усиливается усилителем промежуточной частоты 10 и демодулируется с помощью детектора 11.

Чувствительность рассмотренной системы будет идентична чувствительности системы, состоящей из входной линии передачи, малошумящего усилителя, конвертора и приемника, у которой входная линия передачи согласована по поляризации с входным сигналом и не имеет активных потерь, так как при разделении входной волны на ортогональные компоненты и суммировании этих компонент будут отсутствовать поляризационные потери.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет создавать приемные устройства, в которых активные потери ферритовых или иных устройств преобразования поляризации не влияют на температуру шумов входных каскадов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в высокочувствительных приемных установках спутникового телевидения и связи. Применение изобретения позволяет уменьшить влияние активных потерь поляризаторов, устанавливаемых на входе приемных устройств, на температуру шумов входных каскадов этих устройств. Требуемый результат достигается тем, что на входе приемного устройства производится разделение входной волны, имеющей произвольную поляризацию, на ортогонально поляризованные компоненты, которые усиливаются малошумящими усилителями и далее полляризационно складываются для восстановления первоначальной поляризации. Далее преобразование поляризации с помощью поляризатора осуществляется с усиленным входным сигналом, чем и достигается поставленная цель. 1 ил.

Приемное устройство, содержащее входную линию передачи, поляризатор, первый малошумящий усилитель, последовательно соединенные смеситель, фильтр, усилитель промежуточной частоты и детектор, а также гетеродин, соединенный с гетеродинным входом смесителя, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные разделитель ортогонально поляризованных составляющих, второй малошумящий усилитель и сумматор ортогонально поляризованных составляющих, при этом вход разделителя ортогонально поляризованных составляющих соединен с выходом входной линии передачи, первый малошумящий усилитель включен между вторым выходом разделителя ортогонально поляризованных составляющих и вторым входом сумматора ортогонально поляризованных составляющих, а поляризатор включен между выходом сумматора ортогонально поляризованных составляющих и входом смесителя.