4.1. Формирование радиосигналов с однополосной

модуляцией

В настоящее время при работе радиостанций в телефонном режиме на частотах до 20...30 МГц основным видом модуляции стала однополосная модуляция (ОМ), которая имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с применявшейся ранее амплитудной модуляцией (см. занятие № 1).

Существуют различные способы формирования ОМ сигналов: фильтровый, фазофильтровый, фазокомпенсационный, синтетический и др. В современной аппаратуре находит широкое применение только один из них – фильтровый способ. Этот способ прост в реализации и обеспечивает получение высоких качественных показателей возбудителей. Фильтровый способ предполагает выделение с помощью полосового фильтра одной из боковых полос амплитудно-модулированного сигнала. Принцип формирования ОМ сигнала поясняется рис. 2.10.

Рис. 2.10. Фильтровый способ формирования ОМ сигналов

На входы балансного модулятора подаются первичный электрический сигнал, имеющий спектр F, и гармонический сигнал с частотой в качестве несущего колебания. На выходе модулятора, собранного по балансной схеме, получается спектр АМ сигнала в составе нижней боковой полосы частот ( ), верхней боковой полосы частот ( ) и подавленной несущей . Узкополосный фильтр на выходе модулятора предназначен для выделения необходимой боковой полосы частот (на рис. 2.10 – верхней) и подавления второй боковой полосы и остатка несущей.

В военной радиосвязи первичный сигнал занимает полосу частот F = 300...3400 Гц, поэтому расстояние на частотной оси между подавляемой и не подавляемой боковыми полосами составит всего 600 Гц. Необходимость эффективного подавления (60 дБ) второй боковой полосы частот, столь близко расположенной на оси частот к выделяемому сигналу, предъявляет жесткие требования к полосовому фильтру. В современных возбудителях применяются, как правило, кварцевые фильтры, рассчитанные на стандартные промежуточные частоты (чаще всего = 128 кГц).

Тракт формирования ОМ радиосигналов должен предусматривать возможность передачи так называемого пилот-сигнала – остатка несущего колебания. Пилот-сигнал необходим для неискаженной демодуляции ОМ сигнала в радиоприемном устройстве при несовпадении частоты радиопередатчика с частотой настройки радиоприемника. Такое несовпадение частот (асинхронизм радиолинии) может возникать за счет нестабильности рабочих частот передатчика и приемника, а также вследствие доплеровского сдвига частоты при обеспечении радиосвязи с высокоскоростными объектами. Уровень пилот-сигнала в этом случае выбирается порядка 10 % (минус 20 дБ) от максимального напряжения однополосного радиосигнала и используется системой автоматической подстройки частоты (АПЧ) радиоприемника.

Пилот-сигнал большего уровня (50...70% или минус 6 дБ) применяется 1ля имитации амплитудно-модулированного сигнала. Такой сигнал может быть принят радиостанциями старого парка, в которых предусмотрена работа только АМ сигналами.

4.2. Формирование радиосигналов с частотной модуляцией

В военной технике радиосвязи при работе в телефонном режиме на частотах выше 20...30 МГц широко применяется частотная модуляция (ЧМ или РЗ), а в радиостанциях малой мощности она является основным видом модуляции. Сигналы при ЧМ имеют более широкий спектр, чем при ОМ, но это обстоятельство при большой частотной емкости УКВ диапазона не является решающим.

Технические способы осуществления ЧМ весьма разнообразны и объединяются в две группы – прямые и косвенные способы [2]. В военных радиостанциях находят применение исключительно прямые способы ЧМ, которые являются более простыми в реализации.

При прямом способе частотная модуляция осуществляется путем непосредственного воздействия модулирующего (первичного) сигнала на параметры колебательной системы автогенератора, что приводит к изменению частоты генератора.

Основными требованиями, которым должны удовлетворять схемы формирования ЧМ сигналов, являются:

– обеспечение заданной девиации частоты;

– малое дестабилизирующее влияние модулятора на частоту автогенератора;

– обеспечение допустимого уровня нелинейных искажений;

– малая паразитная амплитудная модуляция;

– простота реализации схемы.

Приведенные требования часто противоречивы, поэтому при выборе схемы учитываются главные из них.

Устройства, с помощью которых осуществляется изменение параметров колебательной системы автогенератора, принято называть реактивными элементами или частотными модуляторами. В качестве реактивных элементов в настоящее время чаще всего применяют варикапы, подключаемые к колебательному контуру автогенератора. При подаче на варикапы напряжения звуковой частоты емкость последних изменяется, меняя тем самым частоту автогенератора.

Типовая схема тракта формирования частотно-модулированных сигналов показана на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема формирования ЧМ сигналов

Для предотвращения перегрузки тракта в схеме предусматривается регулировка входного уровня первичного электрического сигнала с помощью потенциометра R и использование автоматической регулировки усиления (АРУ) по звуковой частоте. Частотно-модулированный сигнал, сформированный на фиксированной частоте в частотно-модулируемом генераторе (ЧМГ), ограничивается по амплитуде, фильтруется и поступает в тракт преобразования частоты. В тракте преобразования сигнал переносится на рабочую частоту, причем при всех преобразованиях девиация частоты не изменяется и остается постоянной во всем рабочем диапазоне возбудителя.

5. Тракты преобразования, усиления и фильтрации радиосигналов

Перенос (преобразование) радиосигналов, сформированных на сравнительно невысокой фиксированной частоте, в рабочий диапазон возбудителя осуществляется путем последовательных частотных преобразований.

Основными требованиями, которые должны быть выполнены при частотном переносе сигнала, являются:

– линейность преобразования;

– малый уровень побочных колебаний;

– высокая стабильность частоты сигналов на выходе возбудителя.

Основными элементами преобразователя частоты являются смеситель и фильтр, выделяющий колебания суммарной или разностной частот.

Линейность преобразования зависит от уровня радиосигнала на входе смесителей: чем меньше уровень радиосигнала по отношению к напряжению поднесущих частот (подставок), тем лучше линейность преобразования. Однако уровень радиосигнала должен быть значительно выше уровня собственных шумов смесителя. Обычно уровень радиосигналов на входе смесителя измеряется единицами милливольт, тогда как напряжение поднесущих частот имеет величину от десятых долей до единиц вольт.

Уровень побочных колебаний зависит, прежде всего, от соотношения частот, подаваемых на смеситель, и от выбора типа смесителя и режима его работы. Если преобразования происходят на фиксированных частотах, то при правильно выбранных частотах подставок побочные колебания можно легко подавить до требуемого уровня с помощью кварцевых или LC фильтров (полосовых или ФНЧ).

Высокая стабильность частоты преобразуемых радиосигналов достигается формированием всех поднесущих колебаний в синтезаторе частот, обеспечивающем стабильность, равную стабильности частоты опорного кварцевого генератора.

Для компенсации неравномерности амплитудно-частотной характеристики трактов преобразования и усиления радиосигналов в возбудителях используются системы автоматической и ручной регулировки напряжения (АРН и РРН). Системы АРН обеспечивают постоянство уровня сигнала на выходе возбудителя. Напряжение регулирования системы АРН обычно формируется в результате сравнения выходного напряжения возбудителя с опорным сигналом (например, от стабилизированного источника) или с напряжением на входе возбудителя.

Рис. 2.12. Структурная схема преобразования, усиления и фильтрации

На рис. 2.12. представлена упрощенная структурная схема трактов преобразования, усиления и фильтрации радиосигналов, используемая в современных возбудителях.