- •1. Обобщенная схема системы радиосвязи, первичные телефоны и телеграфные сигналы
- •1.1. Основные элементы системы радиосвязи
- •1.2. Характеристики сигналов связи
- •1.3. Первичные телефонные сигналы
- •3.1 Первичные телеграфные сигналы
- •2. Виды модуляции
- •2.1. Виды модуляции
- •2.2. Амплитудная модуляция
- •2.3. Однополосная модуляция
- •2.4 Частотная модуляция
- •1. Назначение и основные эксплуатационно-технические характеристики радиопередатчика
- •2. Назначение и обобщенная структурная схема возбудителя
- •3. Синтезаторы частот
- •3.1. Системы прямого (пассивного) синтеза частот
- •3.2. Системы косвенного (активного) синтеза частот
- •Методы автоматической подстройки частоты
- •Цифровые синтезаторы частот
- •4.1. Формирование радиосигналов с однополосной
- •4.2. Формирование радиосигналов с частотной модуляцией
- •6. Назначение и требования, предъявляемые к усилителям мощности и согласующим устройствам
- •6.1. Согласующие антенные устройства радиопередатчиков
- •1. Назначение и основные характеристики радиоприемников
- •2. Структурные схемы радиоприемников
- •2.1. Радиоприемник прямого усиления
- •2.2. Супергетеродинный радиоприемник
- •3. Особенности супергетеродинного приема
- •4.1. Частный тракт приема телефонных сигналов с амплитудной модуляцией
- •4.2. Частный тракт приема телефонных сигналов с частотной модуляцией
- •4.3. Частный тракт приема телефонных сигналов с однополосной модуляцией (3j, аза, азн)
1. Назначение и основные эксплуатационно-технические характеристики радиопередатчика
Радиопередатчиком называется радиотехническое устройство, преобразующее первичные электрические сигналы в радиосигналы определенной мощности, необходимой для обеспечения радиосвязи на заданное расстояние с требуемой надежностью.
Независимо от вида передаваемых сигналов передатчик выполняет следующие функции:
формирование сетки (множества) высокочастотных несущих колебаний в рабочем диапазоне с заданной дискретностью;
модуляция (или манипуляция) несущих колебаний по закону передаваемых первичных сигналов;
усиление сформированных радиосигналов до заданной мощности за счет энергии местных источников питания;
преобразование усиленных радиосигналов в электромагнитные волны.
В состав любого радиопередатчика, обобщенная структурная схема которого представлена на рис.2.1, входят следующие основные элементы: возбудитель, усилитель мощности, согласующее антенное устройство и система электропитания.
Рис. 2.1. Структурная схема радиопередатчика
Основными техническими характеристиками любого радиопередатчика являются:
– диапазон и количество рабочих частот;
– виды радиосигналов;
– мощность и коэффициент полезного действия;
– стабильность частоты излучаемых радиосигналов;
– уровень побочных излучений;
– время перестройки передатчика с одной частоты на другую.
1. Диапазон рабочих частот характеризуется двумя параметрами: граничными частотами диапазона и , а также коэффициентом перекрытия диапазона по частоте
.
В УКВ диапазоне обычно не превышает 1,3 (в некоторых случаях может достигать величины 3,0). Для передатчиков КВ диапазона значение коэффициента перекрытия колеблется в пределах 10-20.
При заданном интервале между соседними частотами (шаге сетки) диапазон частот определяет общее количество рабочих частот N, на которое может быть настроен передатчик:
Обычно интервалы между соседними частотами равны 0,01; 0,1; 1,0; 10 и 25 кГц.
2. Виды радиосигналов, используемых для радиосвязи, можно разделить на две группы: телефонные, формируемые в процессе модуляции, и телеграфные, формируемые в процессе манипуляции.
В настоящее время при формировании телефонных радиосигналов наиболее широко используются методы однополосной (ОМ) и частотной (ЧМ) модуляции и практически не применяются устаревшие методы амплитудной (АМ) модуляции. При работе телеграфными радиосигналами применяются методы амплитудного (АТ), частотного (ЧТ и ДЧТ) и относительного фазового (ОФТ) телеграфирования.
3. Мощность радиопередатчика является одной из важнейших характеристик и в значительной степени определяет уровень сигнала в точке приема, а следовательно, дальность радиосвязи и ее надежность. Под мощностью радиопередатчика понимается средняя мощность радиосигнала, подводимая к передающей антенне.
Для всех видов телефонных радиосигналов (кроме ОМ) средняя мощность измеряется при отсутствии первичного сигнала (в режиме молчания). Для телефонных радиосигналов с ОМ мощность радиопередатчика определяется пиковой мощностью радиосигнала при максимальном (пиковом) значении первичного модулирующего сигнала. При работе радиопередатчиков телеграфными радиосигналами мощность оценивается средней мощностью, подводимой к антенне при передаче положительной (токовой) посылки первичного электрического сигнала или, как принято говорить, «в режиме нажатого ключа».
Общий (промышленный) КПД радиопередатчика определяется отношением мощности, подводимой к антенне, к общей мощности, потребляемой его цепями от первичного источника питания. В современных радиопередатчиках средней и большой мощности общий КПД составляет 25...30 % [2].
4. Стабильность частоты излучаемых радиосигналов определяет устойчивость и надежность радиосвязи, обеспечивает вхождение в связь без поиска корреспондентов и без подстройки приемника. Количественно стабильность частоты оценивается либо абсолютной, либо относительной нестабильностью.
Под абсолютной нестабильностью частоты понимается разность между ее текущим (измеренным) значением/и номинальным (требуемым) значением :
Относительная нестабильность частоты позволяет сравнивать передатчики, работающие в различных диапазонах, и определяется отношением абсолютной нестабильности к номинальному значению частоты, на котором осуществляется измерение:
.
Относительная нестабильность частоты современных радиопередатчиков составляет = 10-6... 10-7 и выше.
5. Уровень побочных излучений (колебаний). Под побочными (паразитными) излучениями понимаются радиосигналы, излучаемые антенной на частотах, расположенных за пределами спектра основного радиосигнала. Побочные колебания возникают в возбудителях и усилительных трактах, а также в САУ, если в них содержатся нелинейные элементы. Побочные излучения расширяют занимаемую радиосигналом полосу частот и оказывают мешающее действие соседним каналам связи.
Принято различать два вида побочных излучений: излучения на гармониках основной частоты, возникающие в результате нелинейного режима усиления радиосигнала в УМ, и излучения на комбинационных частотах, возникающие в результате нелинейных преобразований при формировании сигналов на рабочей частоте в возбудителе. Последние являются наиболее опасными, поскольку могут находиться в непосредственной близости от спектра основного радиосигнала и практически не фильтруются в усилительных каскадах передатчика.
Относительный уровень побочных излучений оценивается отношением мощности побочного излучения Рпи к мощности основного излучения РА и выражается в децибелах:
В соответствии с современными требованиями гармоники основного излучения (вторые и более высокие) должны быть подавлены на выходе радиопередатчика не менее чем на 65 дБ.
Нормы по подавлению комбинационных частот следующие:
в полосе частот, отстоящих от спектра основного сигнала на (± 3,5)…(± 25) кГц – не менее 80 дБ;
4 от ± 25 кГц и до ± 10 % от установленной частоты – не менее 120 дБ;
свыше ± 10 % от установленной частоты – не менее 140 дБ.
6. Время перестройки передатчика с одной частоты на другую в значительной степени определяет надежность радиосвязи, особенно в условиях сложной помеховой обстановки. Современные радиопередатчики, имеющие системы заранее подготовленных частот (ЗПЧ), обеспечивают перестройку с одной ЗПЧ на другую в течение единиц секунд. В настоящее время предъявляются более жесткие требования к указанной характеристике. Так, при использовании радиостанций в частотно-адаптивных радиолиниях время перестройки должно ограничиваться единицами миллисекунд.
Кроме рассмотренных выше характеристик важное значение имеют также эксплуатационные и конструктивные характеристики радиопередатчиков:
– время готовности к работе, которое измеряется с момента включения радиопередатчика и до момента достижения номинальных значений параметров, в том числе требуемой стабильности частоты. В зависимости от типов радиопередатчиков и используемых в них усилительных элементов это время составляет от единиц секунд до десятков минут;
– время непрерывной работы. Радиопередатчики большой мощности, как правило, должны быть рассчитаны на непрерывную работу в течение суток, средней мощности - на непрерывную работу в течение нескольких часов, а для переносных радиостанций в ряде случаев предусматривается работа в течение меньших отрезков времени. Эта характеристика определяет выбор источников питания, системы охлаждения и конструкции выходных каскадов усилителей мощности;
– надежность, оцениваемая наработкой на отказ, которая должна составлять для серийно выпускаемых радиопередатчиков средней и большой мощности на втором году их эксплуатации 2.. .3 тыс. ч;
– устойчивость к механическим воздействиям (вибростойкость, ударо-стойкость) и независимость работы радиопередатчика от климатических условий. Эти требования вытекают из необходимости надежной работы радиопередатчика в различных, порой весьма сложных условиях эксплуатации;
– габариты, масса и т. д.
Требования к основным техническим характеристикам современных радиопередатчиков чрезвычайно высоки и обычно находятся в противоречии.