射频设备原理.pdf

全国卫星广播电视地球站技术培训 射频设备 宁业强 课程内容 背景知识 天线与馈线 变频器/低噪声放大器 高功率放大器 常见问题（图片）解析 背景知识 1、基础知识（讲解过程借助下列原理帮助理解） • 欧姆定律V=IR ，电功率P=VI 通过欧姆定律解析电压、电流、电阻异常问题，帮助排查 处理故障：如触点电阻增加，造成触点发热、后级工作电 压下降；设备工作电压一般是恒压的，正常设备耗能也是 基本恒定的，当测定其工作电流发现异常时，该设备就存 在问题了。 • 能量（流量）守恒定律，归一化定律，互易原理 都是系统分析借用的理论基础。 • 对数运算 在卫星通信、广播行业可将乘除运算转为加减运算。如1 瓦（0dBW ）=1000毫瓦(30dBm) -10dBm(0.1毫瓦)=-40dBW(万分之一瓦) 3 背景知识 • 椭圆、园、线的数学转换 帮助理解波的传输 • 波形分析原理与应用： 任何波形都可以等效为若干正弦或余弦的组合 • 频谱分析原理与应用： 从任何接口测定的频谱信号都不是纯净的，都由很多频谱分量组成。 除了分析有用频谱是否正常外，也要分析无用频谱对有用频谱的影响 程度。 • 失真（模拟电路，如声音图像）与误码（数字电路，混乱或什么也不 是） 波形变异和无用频谱占比过大，是造成失真、误码的判断依据。 • 电子器件知识,数字电路, 自动控制原理 背景知识 • 路径损坏与扩散 天线与馈线 2.1卫星通信天线类型 • 抛物面天线旋转抛物面形成、单反射，馈源置于抛物面焦点上。 • 卡塞格伦天线主面为旋转抛物面、副面为旋转双曲面、双反射。副面 阻挡是效率降低，造成旁瓣增益高。 • 偏馈天线将馈源设计在主面辐射区外（单反射）。 2.2卫星通信天线组成和功能 • 大中型天线系统结构：主面、副面、馈源（含辐射喇叭、正交连接器 、极化器、正交模变换器）、控制器、跟踪接收机、驱动结构、限位 装置、除冰装置等。 • 正交连接器（OMJ ）：将双极化接收路径与双极化发射路径分开。 • 正交模变换器（OMT ）：分离收或发的正交极化信号。 • 阻发（阻收）滤波器：在接收（发射）支路加装的低（高）通滤波器 ，抑制上行高频、高功率信号串入低噪声场放。 天线与馈线 • 极化器：主要是在圆极化方式下实现正交极化波与圆极化波的变换。 在线极化方式下，极化器用于调整天线使其与特定卫星通信时处于最 佳的发射和接收的电场矢量方向。 • 控制器：控制天线方位、俯仰、极化转动；显示工作的角度；可根据 设定跟踪范围、步距、时间周期、信号门限、自动跟踪卫星的漂移， 避免因偏离卫星造成信号衰减、极化隔离度恶化。 • 跟踪接收机：用于确定天线指向你需要建立通信的卫星并确认处于最 佳的位置；给天线控制器提供自动跟踪信号。 • 驱动结构： • 限位装置：避免天线损坏。 • 除冰装置：用于化雪除冰，减少因天气造成的通信中断。 天线与馈线 • 对维护的要求： 环境：避免雨、雪、氧化、湿、热等对面板、机件、电路 的影响（故障和维修中断、寿命缩短） 继电器、限位器：影响天线运行（不能运行、过度运行） 8 天线与馈线 2.3卫星通信天线电参量 2.3.1天线方向图（旁瓣限制29-25Logθ） • 表征天线辐射、接收增益在不同角度的大小,能直观的了解主瓣、第 一旁瓣、近旁瓣、远旁瓣、零深、3dB波束角(θ =70*C/f/D)等概念