Peuppips

1. Радиопередатчики в системах радиосвязи.

Блоки радиопередатчика, передающая антенна, а также приемная антенна и блоки радиоприемного устройства, чтобы не было искажений сигналов и сообщений, должны одинаково пропускать все составляющие спектра АМС. [1]

Классификация радиопередатчиков производится по назначению, диапазону частот ( длине волн) и мощности, способу управления колебаниями, роду работы и способу транспортировки. По способу транспортировки различают радиопередатчики стационарные и подвижные. [2]

Для радиопередатчика дециметрового и, в особенности, сантиметрового диапазона волн, наоборот, решающее влияние на выбор схемы и метода модуляции может оказать значительная трудность осуществления усиления модулированных колебаний в большом числе каскадов. При учете требуемой выходной мощности радиопередатчика в этом случае может оказаться целе -, сообразным выбор блок-схемы рис. 15.15. Передача звукового сопровождения при передаче изображения по методу амплитудной модуляции несущего колебания осуществляется в телевизионном вещании с помощью специального радиопередатчика звукового сопровождения, в специальных случаях - на одной несущей частоте с сигналами изображения с использованием телевизионного радиопередатчика. [3]

Большинство радиопередатчиков имеет устройства, обеспечивающие постоянство напряжения источника питания накала мощных ламп. [4]

Конструкция радиопередатчиков, их местоположение, а также типы используемых в них ламп и деталей определяются назначением передатчика, его рабочим диапазоном волн и мощностью. [5]

Большинство радиопередатчиков имеет устройства, обеспечивающие постоянство напряжения источника питания накала мощных ламп. [6]

Применение радиопередатчиков весьма разнообразно. Они широко используются в системах связи, радиолокации, радионавигации, телеметрии и телевидения. [7]

Работа наземных радиопередатчиков, промышленных объектов вызывает локальное электромагнитное загрязнение. При этом происходит также загрязнение околоземного космического пространства в длинноволновом и коротковолновом диапазонах. Хорошо известен эффект уикенда, заключающийся в том, что в выходные дни, когда большинство промышленных предприятий Европы и Северной Америки не работают, наблюдается уменьшение интенсивности электромагнитного излучения в околоземном космическом пространстве. Суммарный вклад искусственных источников электромагнитного излучения составляет, по разным оценкам, от 1 до 10 % от вклада естественных источников. Локальная напряженность искусственных полей может превышать напряженность естественных полей на 1 - 3 порядка. [8]

Для телевизионного радиопередатчика, выполненного по блок-схеме рис. 15.16,

требуется простое модуляционное устройство сравнительно небольшой мощности, но усложняется настройка и эксплуатация широкополосного тракта передатчика, включающего в себя все усилительные каскады. Правда, благодаря наличию в широкополосном тракте большого числа колебательных контуров, являющихся нагрузкой промежуточных и выходного усилителей, облегчается получение требуемой амплитудночастотной характеристики передатчика. [9]

От связных радиопередатчиков в диапазоне 1605 - - 4000 кгц требуется стабильность частоты в пределах 50 гц, а в диапазоне рабочих частот 4 - 4 - 29 7 Мгц - стабильность в пределах 30 гц при мощности передатчика до 5 кет и в пределах 15 гц при мощности 5 кет и выше.

К основным показателям радиопередатчика относятся: диапазон волн, мощность, коэффициент полезного действия, вид и качество передаваемых сигналов.

В соответствии с классификацией радиоволн различают передатчики километровых, гектометровых, декаметровых и других волн. С этим различием связаны соответствующие особенности конструкций, так как в разных диапазонах различны конструкции колебательных контуров и типов усилительных элементов. Передатчик может работать на одной или нескольких выделенных для него фиксированных волнах, либо он может настраиваться на любую длину волны в непрерывном диапазоне волн.

Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность высокочастотных колебаний, поступающая в антенну при отсутствии модуляции и при непрерывном излучении. Однако этой характеристики недостаточно для оценки мощности радиопередатчика. Дело в том, что в технике радиосвязи часто приходится иметь дело с сигналами, напряжение которых изменяется в очень широких пределах и в сравнительно короткие промежутки времени может принимать значения, в несколько раз превосходящие средний уровень. Характерным примером подобного режима может служить радиолокационный передатчик, излучающий импульсы длительностью около 1 микросекунды, разделенные интервалами около 1 миллисекунды, т.е. в 1000 раз большей длительности. Если бы при проектировании передатчика расчет велся на то, что в моменты этих выбросов мощность излучения соответствовала бы номинальной, то фактическая средняя мощность излучения была бы во много раз меньше. Передатчик был бы использован значительно слабее своих возможностей, а при необходимости обеспечить большую дальность радиосвязи потребовалось бы применить передатчик значительно большей мощности.

2.Классификация радиопередатчиков.

^КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ ПО НАЗНАЧЕНИЮ ПО УСТАНОВКЕ

связные - стационарные

радиовещательные - возимые

радиолокационные - переносные

радионавигационные и др.

^ ПО РОДУ РАБОТЫ

-телеграфные

-телефонные

ПО МОЩНОСТИ ПО ДИАПАЗОНУ

малой до 100 Вт

средней до 1000 Вт - СДВ , ДВ , СВ , KB , УКВ

мощные более 1000 Вт

1.1.2. Классификация и основные показатели передатчиков

Назначение, диапазон рабочих волн (частот), выходная мощность, род работы, особенности эксплуатации и ряд других основных характеристик радиопередающего устройства предопределяют состав его структурной схемы, габариты, стоимость, конструктивное оформление и т.п. Причем, существует тесная взаимосвязь между указанными характеристиками.

Но назначению радиопередатчики подразделяются на связные, вещательные, телевизионные, локационные, навигационные и др.

Но диапазону рабочих частот (волн) радиопередатчики подразделяются в соответствии с классификацией радиочастот, приведенной в предыдущей лекции.

Выходная мощность в антенне р~а или связанном с нею фидере определяется для передатчика радиосвязи по ее величине в режиме нажатого ключа, для радиовещательного

– в режиме отсутствия модулирующего сигнала, а для телевизионного – по максимальному (пиковому) уровню.

Передатчики подразделяются на маломощные (до 100 Вт), средней мощности (от 100 до 10000 Вт), мощные (от 10 до 500 кВт) и сверхмощные (свыше 500 кВт).

Чем мощнее передатчик, тем больше напряженность электромагнитного поля в точке приема и тем выше надежность радиосвязи. Одновременно возрастают габариты, затраты на изготовление радиопередающего устройства и расходы на его эксплуатацию.

Кроме того, повышается уровень помех в соседних и кратных по частоте радиоканалах. Поэтому верхний предел выходной мощности передатчика должен устанавливаться соразмерно с его назначением, диапазоном рабочих волн и протяженностью радиолинии.

В диапазонах километровых и гектометровых волн максимальная величина мощности радиопередающих устройств достигает 2 МВт, декаметровых – 500 кВт, а в метровом диапазоне редко превышает 50 кВт. Еще меньшей мощностью обладают передатчики более коротких волн.

По роду работы передатчики подразделяются на телефонные, телефонно-телеграфные, импульсные и др.

По способу управления радиочастотными колебаниями, различают передатчики с амплитудной (AM), частотной (ЧМ), фазовой (ФМ), импульсной (ИМ) и модуляцией одной боковой полосой (ОБП).

Передатчики также бывают стационарные и подвижные (автомобильные, судовые, самолетные и носимые.

3.Основные характеристики радиопередатчиков.

Взависимости от указанных выше классификационных характеристик к электрическим параметрам радиопередающего устройства предъявляется ряд требований, которые влияют на его надежность, экономические показатели и качество передаваемого сообщения. Сюда относятся диапазонность, нестабильность частоты, уровень побочных излучений, общий КПД и качественные электроакустические показатели передаваемого сигнала (максимальный коэффициент глубины модуляции, ширина полосы пропускания, неравномерность частотной характеристики, нелинейные искажения и уровень фона, или паразитной модуляции).

Диапазонность. Передатчики могут излучать на одной или нескольких фиксированных частотах или работать на любой частоте определенного диапазона. В последнем случае пользуются понятием коэффициента перекрытия диапазона

Кд = λmax/λmin= fmax/fmin

(индексами «max» и «min» обозначены граничные значения длин волн и частот диапазона). Величина этого коэффициента может достигать 10.

Нестабильность частоты. Различают абсолютную нестабильность Δf как разность между присвоенным и излучаемым значениями частоты: Δf = fn – fu и относительную нестабильность Δf / fП. Первая из них выражается в Гц, а вторая – либо в относительных долях, либо в %. При высоком постоянстве рабочей частоты можно организовать бесподстроечную и беспоисковую радиосвязь, а также ослабить взаимные помехи между передающими станциями, работающими в соседних радиоканалах.

Повышение стабильности частоты связано со значительным усложнением радиопередающего устройства и увеличением его стоимости. Поэтому нормы, введенные МККР, учитывают такие факторы, как диапазон рабочих волн, назначение передатчика и ряд других его характеристик.

Например, в гектометровом диапазоне волн для стационарных устройств допустима величина абсолютной нестабильности Δf =10 Гц, а для подвижных — 20 Гц.

Побочные излучения. К ним относятся колебания, частоты которых выходят за пределы необходимой полосы. Они бывают нескольких видов, причем наиболее интенсивными являются излучения на частотах, кратных присвоенному значению fП и получивших наименование гармонических. Их появление связано с работой каскадов радиочастотного тракта в режиме отсечки анодного тока (классы АВ, В и С). Гармонические излучения создают помехи приему других радиостанций. Уровень побочных излучений в диапазонах километровых, гектометровых и декаметровых волн должен быть на 40 дБ ниже средней мощности на основной частоте, но не выше 50 мВт.

Общий (промышленный) коэффициент полезного действия (КПД). Промышленным КПД радиопередающего устройства называется выраженное в процентах отношение мощности в антенне (фидере) р~а ко всей подведенной мощности со стороны электропитающей сети

Робщ:

(1)

Промышленный КПД современных передатчиков имеет величину 20—60%.

Максимальный коэффициент глубины модуляции. Это отношение (в %) максимального значения амплитуды огибающей модулированного сигнала UΩк максимальному значению амплитуды Uн несущего колебания

(2)

В современных передатчиках с амплитудной модуляцией величина m достигает 100%.

При ЧМ пользуются понятием индекс модуляции, представляющим собою отношение максимального отклонения частоты модулированного колебания от ее среднего значения (девиации) Δfк максимальной частоте модулирующего сигнала Fв:

Mf = Δf / Fв.

Электроакустические искажения передаваемых сигналов (частотные, нелинейные и т.п.) имеют такой же характер и методы оценки, как и в усилителях звуковых частот.

4. Функциональные схемы радиопередатчиков.

Структура передатчика (рис. 1) определяется его основными общими функциональными возможностями, к которым относятся:

-получение высокочастотных колебаний требуемой частоты и мощности;

-модуляция высокочастотных колебаний передаваемым сигналом;

-фильтрация гармоник и прочих колебаний, частоты которых выходят за пределы необходимой полосы излучения и могут создать помехи другим радиостанциям;

-излучение колебаний через антенну.

Рис.1 Функциональная схема радиопередатчика

Остановимся более подробно на требованиях к отдельным функциональным узлам радиопередатчика.

Генератор высокой частоты, часто называемый задающим или опорным генератором, служит для получения высокочастотных колебаний, частота которых соответствует высоким требованиям к точности и стабильности частоты радиопередатчиков.

Синтезатор преобразует частоту колебаний опорного генератора, которая обычно постоянна, в любую другую частоту, которая в данное время необходима для радиосвязи или вещания. Стабильность частоты при этом преобразовании не должна существенно ухудшаться. В отдельных случаях синтезатор частоты не нужен, например, если генератор непосредственно создает колебания нужной частоты. Однако с синтезатором легче обеспечить требуемую высокую точность и стабильность частоты, так как он, вопервых, работает на более низкой частоте, на которой легче обеспечить требуемую стабильность; во-вторых, он работает на фиксированной частоте. Кроме того, современные синтезаторы

приспособлены для дистанционного или автоматического управления синтезируемой частотой, что облегчает общую автоматизацию передатчика.

Промежуточный усилитель высокой частоты, следующий за синтезатором, необходим по следующим причинам:

-благодаря промежуточному усилителю с достаточно большим коэффициентом усиления от опорного генератора и синтезатора не требуется значительной мощности;

-применение промежуточного усилителя между синтезатором и мощным усилителем ослабляет влияние на генератор и синтезатор возможных регулировок в мощных каскадах передатчика и в антенне.

Усилитель мощности (его называют генератором с внешним возбуждением) увеличивает мощность радиосигнала до уровня, определяемого требованиями системы радиосвязи. Главным требованием к усилителю мощности является обеспечение им высоких экономических показателей, в частности КПД.

Выходная цепь служит для передачи усиленных колебаний в антенну, для фильтрации высокочастотных колебаний и для согласования выхода мощного оконечного усилителя с антенной, т.е. для обеспечения условий максимальной передачи мощности.

Модулятор служит для модуляции несущих высокочастотных колебаний передатчика передаваемым сигналом. Для этого модулятор воздействует в зависимости от особенностей передатчика и вида модуляции (амплитудная, частотная, однополосная и др.) на один или несколько блоков из числа обведенных пунктиром на рис. 1. Например, частотная модуляция может получаться в синтезаторе частоты либо (реже) в генераторе; амплитудная модуляция получается воздействием на мощный и промежуточный усилители.

5.Возбудители радиопередатчиков

Всостав любого радиопередающего устройства входит возбудитель (см. обобщенную структурную схему радиопередатчика, определяющий частоту его колебаний. Возбудитель современного радиопередатчика — сложное и дорогостоящее устройство, состоящее в общем случае из синтезатора частоты (СЧ), вырабатывающего одно или несколько выходных когерентных колебаний с заданными частотами, формирователя видов работ (ФВР) на фиксированной поднесущей частоте, и тракта переноса (ТО) сформированных колебаний в рабочий диапазон частот. Кроме того, в составе большинства возбудителей имеется автономный блок питания. Следует отметить, что в простейших передатчиках, работающих на ограниченном числе фиксированных частот, синтезатор может отсутствовать. При этом возбудитель содержит один или несколько высокостабильных кварцевых генераторов.

Возбудитель радиопередатчика характеризуется следующими основными параметрами: диапазоном частот рабочего колебания, характером изменения рабочей частоты (плавный или дискретный), общим числом фиксированных частот (или шагом сетки частот), нестабильностью частоты и фазы, уровнем побочных спектральных составляющих, характеристиками управления возбудителем (ручное или дистанционное), инерционностью перестройки, выходным напряжением на заданном сопротивлении нагрузки, видами работ, формируемыми в возбудителе, качественными показателями формируемых видов работ, условиями эксплуатации.