- •«Основы авиационной техники»
- •Раздел 1. Основы построения объектов подавления авиационных средств радиоэлектронной борьбы
- •Антенно-фидерные и радиопередающие устройства
- •1. Назначение и основные параметры радиопередающих устройств
- •2. Структурные схемы и принцип действия радиопередающих устройств
- •3. Активные элементы передатчика
2. Структурные схемы и принцип действия радиопередающих устройств
Структурная схема передающего устройства определяется назначением РЭС, видом излучаемых сигналов, диапазоном рабочих частот.
По принципу построения передатчики (ПРД) подразделяются на ПРД с одним генератором высокой частоты и ПРД с двумя и более генераторами. Выходным устройством ПРД с одним генератором может быть сам ГВЧ или усилитель мощности. Нагрузкой выходного устройства ПРД является антенна.
В простейшем передатчике - с одним мощным генератором высокой частоты (рис. 1) генерирование колебаний несущей частоты f0, их модуляция и усиление полученных сигналов осуществляется в одном каскаде - генераторе колебаний высокой частоты (ГВЧ).
Рис. 1. Структурная схема передатчика с мощным генератором
самовозбуждения
Достоинством ПРД с выходным ГВЧ является его простота, возможность осуществления АМ и ЧМ. К недостаткам можно отнести: необходимость существенного усложнения ГВЧ для генерирования ФМ-колебаний; существенное воздействие на работу ГВЧ со стороны модулятора и антенны и их влияние на режим работы автогенератора.
Вследствие этого стабильность частоты генерируемого сигнала оказывается сравнительно низкой (относительная нестабильность = ) Низкая стабильность частоты генерируемого сигнала не позволяет использовать такие ПРД тогда, когда необходимо выделять информацию, заключенную в значениях частоты и фазы радиосигналов (с ЧМ и ФМ). Кроме того, низкая стабильность частоты сигнала, излучаемого антенной ПРД, затрудняет его прием и обработку на других объектах.
Поэтому такого типа ПРД нашли широкое применение для генерирования некогерентной последовательности радиосигналов, у которых частота и фаза изменяются случайно от импульса к импульсу.
Меньшую нестабильность несущей частоты ( = ) имеют передатчики, выполненные по схеме, изображенной на рисунке 2.
Рис. 2. Структурная схема передатчика с задающим генератором
Здесь управление параметрами несущего колебания, генерируемого задающим генератором (ЗГ), и усиление полученных сигналов осуществляется в выходном каскаде усилителя мощности (УМ). Однако такой подход используется только при АМ, так как ЧМ в усилителе в принципе не возможна (усилитель является линейным устройством, которое не изменяет частоту входного сигнала). К тому же УМ обычно является многокаскадным, состоящим из предварительного УВЧ и выходного УМ. И, как правило, модулирующий сигнал подается только на предварительный УВЧ и очень редко на выходной УМ.
Для уменьшения f используются промежуточные (буферные) каскады, устанавливаемые между ЗГ и УМ.
Повышенные требования к f приводят к необходимости построения передатчиков с использованием сложных многокаскадных схем. При этом ЗГ работает на частотах, отличных от f0. Если эти частоты ниже f0, то между ЗГ и УМ включают каскады умножителей частоты (рис. 3).
Для стабилизации частоты ЗГ часто применяют кварцевые резонаторы, позволяющие снизить f до . При термостатировании кварцевых резонаторов может быть обеспечена нестабильность f = .
Рис. 3. Структурная схема передатчика с умножителем частоты
Генерирование гармонических колебаний осуществляется в ЗГ (автогенераторах), работающих в режиме самовозбуждения. Принцип действия автогенераторов основан на преобразовании энергии постоянного тока в энергию переменного (синусоидального) тока радиочастоты. Автогенератор представляет собой усилитель с цепью положительной обратной связи. Для существования в автогенераторе незатухающих колебаний необходимо выполнить баланс фаз и баланс амплитуд. В частном случае это означает, что напряжение обратной связи на входе усилителя должно быть противофазным по отношению к напряжению выходного сигнала и достаточным, чтобы компенсировать затухание энергии в колебательной системе. При соблюдении этих условий колебания обычно возникают самопроизвольно из-за шумового напряжения, причем частота генерируемых колебаний определяется параметрами колебательной системы и приближенно равна резонансной частоте контура.
В усилителях мощности нагрузкой является колебательный контур, настроенный на частоту усиливаемых колебаний. Для получения большой выходной мощности выходной каскад работает в нелинейном режиме.
Умножители частоты также работают в нелинейном режиме. Нагрузкой этих каскадов является колебательный контур, настроенный на частоту выбранной гармонической составляющей тока. При этом другие гармоники тока, включая и первую, подавляются.