1.1 Основные характеристики передатчиков

Современный передатчик является сложным устройством, и его свойства характеризуются многими техническими параметрами. Основные из них: предназначение (для использования в той или иной системе связи, локации, вещания, навигации или др.); выходная мощность Р_вых, т.е. мощность основного излучения в пределах необходимой полосы радиочастот, предназначенной для передачи сигнала; номинальное значение радиочастоты f_н или диапазон частот f_н1 … f_н2; тип модуляции; условия эксплуатации передатчика (стационарный или на борту подвижного объекта, с обслуживающим персоналом или необслуживаемый); температура и давление воздуха в месте установки передатчика и др.

Таким образом, перечисленные выше параметры определяют возможность нормальной работы.

Если устройство работает в пределах допустимого абсолютного отклонения частоты, то данный передатчик не будет создавать недопустимо больших помех как соседним по частоте каналам связи или т.п., так и каналам на частотах, близких к гармоникам или другим частотным составляющим неосновного излучения, появляющимся в результате нелинейных процессов в каскадах передатчика.

Группа параметров определяет качество передачи информации – параметры качества. Для радиотелефонной связи или радиовещания, например, показателями качества являются:

• полоса модулирующих звуковых частот и допустимая степень неравномерности модуляции в этой полосе (неравномерность амплитудно-частотной характеристики); глубина модуляции и допустимый при этом уровень нелинейных искажений (коэффициент гармоник);

• уровень паразитной модуляции (уровень шумов, фона).

• коэффициент полезного действия (КПД). Промышленным (полным) КПД передатчика _пром называют отношение выходной мощности передатчика Р_вых к мощности, потребляемой передатчиком от электросети Р_сети или другого источника электропитания: _пром = Р_вых / Р_сети. Промышленный КПД характеризует эффективность преобразования мощности источника питания в мощность колебаний радиочастоты: чем выше КПД, тем лучше, эффективнее передатчик как преобразователь мощности.

• мощность потерь Р_пот, не преобразовавшаяся в полезную, обращается в тепло и вызывает нагрев ламп, транзисторов, катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов, трансформаторов и других деталей передатчика: Р_пот = Р_сети – Р_вых. Для защиты элементов передатчика от перегрева приходится создавать систему охлаждения. За счет системы охлаждения увеличивается стоимость, габаритные размеры и масса передатчика, снижается его надежность. Для работы вентиляторов системы охлаждения расходуется дополнительная электроэнергия, т.е. увеличивается Р_сети и снижается _пром.

Отсюда видно, как важно при проектировании, настройке и эксплуатации каждого передатчика постоянно заботиться о повышении его КПД, который определяется КПД каждого каскада, узла передатчика, прежде всего – самых мощных.

• удобство эксплуатации (эксплуатационная технологичность), т.е. степень приспособленности к проведению мероприятий по подготовке к работе, контролю технического состояния, техническому обслуживанию и ремонту; возможность дистанционного или автоматического управления; надежность, т.е. свойство передатчика сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования совокупность затрат на эксплуатацию, включая затраты на электроэнергию, техническое обслуживание и ремонт.

Многие из показателей передатчика являются взаимно противоречивыми. Так, стремление получить от электронного или полупроводникового прибора большую мощность с высоким КПД приводит к необходимости использовать режимы работы со сложной формой тока и напряжения. В спектре таких токов и напряжений, кроме рабочих составляющих, содержатся многочисленные нерабочие – гармоники. Следовательно, применив такой выгодный с точки зрения мощности и КПД режим, приходится принимать меры для подавления нерабочих составляющих спектра, например, ставить многокаскадные фильтры; стоимость, габаритные размеры, масса каскада возрастут, а потери энергии в деталях фильтра уменьшат выигрыш КПД.

Стремление получить от электронного или полупроводникового прибора большую мощность и высокий КПД часто находится в противоречии с заданными требованиями на малые нелинейные искажения при амплитудной модуляции.

Требование высокой стабильности частоты (малого f_нест или ), не удается или экономически невыгодно непосредственно реализовать в генераторе большой мощности.

Для преодоления подобного рода противоречий необходимо, прежде всего, предъявлять к передатчику целесообразные, не завышенные и не заниженные требования. При заниженных требованиях может нарушиться работа системы, в которую входит передатчик, или могут появиться недопустимо большие помехи другим системам. При завышенных требованиях затраты на разработку, производство и эксплуатацию передатчиков могут оказаться неоправданно большими; завышенные требования могут быть просто невыполнимыми.

Основным путем преодоления противоречий, содержащихся в технических требованиях к современному передатчику, является путь разделения функций между несколькими каскадами передатчика таким образом, чтобы каждый каскад обеспечивал реализацию одного требования и не создавал препятствий для реализации других требований другими каскадами. Так, мы приходим к идее многокаскадного передатчика с частотной модуляцией, который, будет разработан в данной курсовой работе.