Усилительный тракт телевизионного передатчика
Стандартный ряд номинальных значений пиковой мощности телевизионных передатчиков предусматривает уровни от 1 Вт до 50 кВт. Уровень в 1 Вт обычно относится к предварительному усилителю (ПУ1) телевизионного возбудителя. Для получения больших значений выходной мощности требуется соответствующий усилительный тракт, работающий в режиме линейного усиления мощности. В передатчиках разработки 90-х годов предварительное усиление мощности до уровня порядка 3 ÷ 4 кВт осуществлялось с использованием мощных высокочастотных транзисторов и лишь при выходной мощности свыше 5 кВт в выходных ступенях использовались генераторные тетроды, а в верхней части дециметрового диапазона – клистроны и клистроды (приборы, совмещающие достоинства тетродов и клистронов). В современных разработках телевизионных радиостанций транзисторы используются в передатчиках любой мощности стандартного ряда, во всех пяти телевизионных диапазонах [19].
Усилитель на тетроде или клистроне строится по однотактной схеме, причём выходная ступень передатчика обычно содержит два усилителя, мощности которых складываются с помощью квадратурных мостов. Такой вариант выходной ступени является аналогом «балансной» схемы усилителя, в которой отдельный АЭ заменяется усилителем мощности (см. п.п. 4.4.2). Применение квадратурных мостов позволяет на порядок снизить уровень эхо-сигналов при недостаточно высоком к.б.в. антенного фидера.
В случае низкого качества согласования передатчика с фидером и фидера с антенной, сигнал, многократно отражаясь от антенны и передатчика, повторно излучается с запаздыванием на удвоенное время прохождения по фидеру. Уровень повторно излучаемого сигнала сравнительно не велик, но создаёт заметную помеху на изображении в приёмнике в виде повторяющихся контуров. Квадратурная схема сложения позволяет направить эхо-сигнал в балластную нагрузку усилителя и не допустить его возврат в антенну.
Аналогичная картина имеет место и во входной цепи. Квадратурный мост деления мощности позволяет исключить прохождение сигнала отраженного от входных цепей усилителей к предыдущей ступени, направив его в соответствующую балластную нагрузку.
В дециметровом диапазоне проблема согласования может решаться с помощью ферритовых циркуляторов, которые также направляют отраженные волны в балластную нагрузку, либо с помощью ферритовых вентилей, поглощающих отраженную волну. Однако такие устройства при больших уровнях мощности требуют принудительного воздушного или даже жидкостного охлаждения, а в метровых диапазонах не реализуемы.
Современные разработки полностью транзисторных передатчиков предусматривают возможность перехода на цифровое телевизионное вещание. Поэтому в них используется совместное усиление сигналов изображения и звукового сопровождения. Поскольку при усилении сигнала цифрового телевидения требуется очень высокая линейность усилительного тракта, использование телевизионного передатчика по мощности в цифровом режиме существенно снижается.
Транзисторные передатчики строятся по методу квадратурного сложения мощностей идентичных блоков, каждый из которых также может состоять из нескольких (обычно двух) балансных усилителей. Полукомплект передатчика, в зависимости от мощности, может содержать до 8 ÷ 16 усилительных блоков. Такой принцип построения обеспечивает высокую степень надёжности передатчика, т.к. мостовые схемы сложения обеспечивают независимую работу каждого элементарного усилителя и позволяют заменить вышедший из строя усилитель (или блок), не останавливая передатчик. Поскольку мощность одного элементарного усилителя составляет лишь незначительную часть мощности передатчика, его выключение на время замены практически не сказывается на качестве передачи.
В качестве примера приведём передатчик фирмы «КВАНТ-ЭФИР»[19] с выходной мощностью 20 кВт (см. рисунок 10.6). Передатчик имеет в своём составе основной и резервный возбудитель с выходной мощностью 20 Вт, два 100 Вт модуля предварительного усиления и два полукомплекта по 10 кВт, каждый из которых состоит из восьми блоков с номинальной мощностью 1500 Вт. В усилителях используются высокочастотные полевые транзисторы ведущих мировых производителей Freescale и NXP.
Рисунок 10.6 – Телевизионный передатчик фирмы «КВАНТ-ЭФИР»
Передатчик имеет микропроцессорный блок контроля; систему автоматического переключения на резервный возбудитель; возможность оператив-ного перехода из аналогового режима в цифровой.
Усилительные блоки производятся с полосой перекрывающей частоты 1 ÷ 3 или 4 ÷ 5 телевизионных диапазонов. Каждый полукомплект имеет канальный фильтр коаксиального типа, содержащий 5 ÷ 6 резонаторов. Конструкция такого фильтра представлена на рисунке 10.7.
Рискнок 10.7 – Канальный фильтр