ПРИНЦИП ДІЇ РАДІОПЕРЕДАВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

Основні параметри радіопередавальних пристроїв (призначення, діапазон частот, випромінювана потужність) дозволяють одержати достатньо повне уявлення про їх побудову, електричні характеристики, розміри і т.д.

За призначенням передавачі радіомовні, телевізійні, зв'язкові, спеціальні і др.; по діапазону частот — кілометрових, гектометрових, декаметрових, метрових хвиль і т.д.; по випромінюваній потужності — малопотужні <Р < 100 Вт), середньої потужності (100 Вт < Р < 5 кВт), могутні (5 кВт < Р < 100 кВт) і надпотужні (Р > 100 кВт).

У назві передавача ці параметри перераховуються послідовно, наприклад: "Передавач телевізійний метрового діапазону хвиль потужністю 5 кВт". Вони несуть багато інформації, оскільки існуючий стандарт нормує решту параметрів передавачів вказаних призначення, потужності і діапазону частот.

Істотною відмінністю радіопередавальних від інших них пристроїв зв'язку є те, що їх динамічний діапазон випромінюваної, а отже, і споживаної потужності достатньо великої. Виявляється це в розмірах передавача. Передавачі потужністю до 4 Вт мають достатньо малі розміри і називаються ношеними, до 20 Вт — що возяться (масса—до 10 кг), понад 20 Вт — стаціонарними (маса — від 10 кг до 10 т). Відповідно змінюються і їх розміри: від габаритів звичайної телефонної трубки (радіотелефон) до площі аудиторії для занять учбової групи студентів (надпотужний передавач). Такі великі потужності і розміри необхідні для забезпечення передачі інформації на великі відстані і великій кількості споживачів.

В даний час тенденції розвитку РПУ полягають в заміні передавачів великої потужності мережею малопотужних, забезпечуючих передачу сигналів на ту ж відстань. У радіотелефонному зв'язку — це стільникова мережа зв'язку, а в радіомовленні — мережа синхронного віщання.

При всьому різноманітті РПУ у них можна виділити багато загального.

Радіопередавальний пристрій (передавач) призначений для перетворення електричної енергії постійного струму або змінного струму промислової частоти в струм високої частоти (ВЧ). При цьому один з параметрів струму ВЧ змінюється згідно із законом підмета передачі по радіо повідомлення.

Процес перетворення енергії прийнято називати генерацією високочастотних коливань, а пристрій, в якому воно відбувається, —автогенератором. Процес зміни параметрів високочастотних коливань відповідно до підмета передачі сигналом називається модуляцією, а пристрій, що здійснює модуляцію, — модулятором. Щоб забезпечити передачу радіосигналу на задану відстань, потрібна певна потужність високочастотних коливань, а це значить, що в передавачі є підсилювачі цих коливань.

Через низку обставин антена передавача випромінює електромагнітні хвилі, у яких напруженості електричного і магнітного полів змінюються по гармонійному закону (sin, cos) в часі і в просторі. З цього виходить, що змінюються три параметри і при зміні амплітуди коливання маємо амплітудну модуляцію, при зміні частоти коливання — частотну модуляцію, а при зміні фази високочастотного коливання або хвилі — фазову модуляцію.

Структурні схеми передавачів представлені на рис. 1.10, де для спрощення схем не показані джерела живлення, що підключаються до кожного каскаду. На цих схемах введені наступні позначення: АГ — автогенератор; УВЧ — підсилювач високої частоти; УНЧ — підсилювач низької частоти.

Рис. 1.10. Спрощені структурні схеми передавачів:

а — з амплітудною модуляцією; б — з частотною і фазовою модуляцією

Відповідно до схеми, показаної на рис. 1.10, а, звичайно будуються радіомовні передавачі кілометрових, гектометро-вих і декаметрових хвиль з амплітудною модуляцією в наймогутнішому каскаді.

Призначення і параметри блоків цих передавачів, а також вимоги, що пред'являються до них, нормуються державними стандартами на передавачі:

1) автогенератор генерує високочастотні коливання, частота яких повинна мало залежати від часу, температури, тиску і вологості навколишнього середовища, напруги джерела живлення і інших параметрів; кількісно автогенератор характеризується нестабільністю частоти, що показує, наскільки частота, що генерується, йде від свого номінального значення;

2) УВЧ призначений для посилення коливань високої частоти до необхідного рівня потужності можливо меншою кількістю но ськадов і з максимально можливим коефіцієнтом корисного дій ствія (ККД);

3) УНЧ підсилює той, що підлягає передачі по радіо інформаци онний (низькочастотний) сигнал до необхідного рівня з можливо меншими спотвореннями і максимальним ККД;

4) модулятор управляє амплітудою коливань ВЧ з можливо меншими спотвореннями і найбільшим ККД.

По схемі, приведеній на рис. 1.10, би, будують ті, що майже все залишилися за призначенням, видам модуляції, потужності і іншим параметрам передавачі — телевізійні, радіомовні метрових хвиль з частотною модуляцією, радіостанцій низового зв'язку і ін.

При виконанні вимог, що пред'являються, автогенератор забезпечує бесподстроєчную, беспоїськовую і без перешкод для інших пристроїв роботу різних радіосистсм. Найчастіше використовуються трьохточкові осциляторні автогенератори. Трьохточковий автогенератор (рис. 1.11) складається з активного елементу (АЭ), резонансного ланцюга (РЦ), ланцюга зворотного зв'язку (ЦОС) і джерела живлення (ІП).

Рис. 1.11. Структурна схема автогенератора

При включенні джерела живлення відбувається стрибок струму, що протікає через РЦ і АЭ. Оскільки цей струм містить велику кількість гармонійних коливань, у тому числі і з частотою, на яку налаштований резонансний ланцюг, то в ній виникають коливання. Без ланцюга зворотного зв'язку коливання будуть затухаючими. Завдяки ЦОС, частина енергії з РЦ відбирається, посилюється активним елементом і подається в РЦ з вже значно великим рівнем. Цей процес відбувається постійно і енергія високочастотних коливань в РЦ лавиноподібно збільшується до настання стаціонарного режиму з незгасаючими коливаннями.

Такий режим роботи автогенератора існує не завжди, а лише при виконанні наступних умов:

активний елемент компенсує за рахунок джерела живлення втрати енергії в РЦ і ЦОС, а також енергії, що відбирається від генератора в зовнішній ланцюг, і др.;

сигнал, що подається в РЦ через ЦОС і АЭ, повинен приходити в РЦ у фазі, тобто підтримувати ті, що існують в РЦ коливання.

Перша умова називається амплітудним, друге — фазовим умовами самозбудження автогенератора.

Якість автогенератора частіше оцінюється відносною нестабільністю частоти

де ду_ найбільше відхилення частоти, що генерується, від її номінального значення /.

Цей параметр несе більше інформації, ніж просто нестабільність частоти. Сучасним радіозасобам потрібні автогенератори з відносною нестабільністю частоти близько 1(Г7...1О 9.

На відхилення частоти від свого номінального значення істотний вплив роблять зміни параметрів навколишнього середовища (температури, тиску і вологості), зміни живлячих напруг, старіння елементів, взаємодія електричних і магнітних полів автогенератора і інших пристроїв.

Для усунення впливу змін температури на частоту, що генерується, автогенератор поміщають в термостат — пристрій, що автоматично підтримує з високою точністю температуру в робочому об'ємі. У більшості приладів масового призначення температура в робочому об'ємі термостата складає 55...60 °С і підтримується з точністю до 0,01 "З.

Щоб уникнути впливу змін вологості, генератор поміщають в об'єм, що герметизується, або в рідкий діелектрик, наприклад, в трансформаторне масло. Від дії електричних і магнітних полів автогенератор екранують, а змін живлячих напруг уникають стабілізацією джерел живлення.

Істотне підвищення стабільності частоти досягається застосуванням як частотозадающего елемент кварцевого резонатора. Кварцевий резонатор є пластину кварцу, вирізану під певним кутом до кристалічної решітки. До схеми підключають його двома висновками.

Автогенератори з кварцевими резонаторами, при виконанні описаних вище заходів щодо усунення впливу чинників, що дестабілізували, можуть забезпечити необхідну стабільність частоти.

Вимоги, що пред'являються до підсилювачів високої частоти, зокрема по ККД, актуальні, оскільки від цього залежить термін служби (зміни) джерел живлення в переносних передавачах. Підвищення ККД в могутніх підсилювачах приводить до істотної економії електричної енергії, тобто до скорочення експлуатаційних ? витрат. Застосування спеціальних режимів роботи активних елементів дозволяє досягти ККД передавача більше 70 %.

Як видно з рис. 1.10, а, модулятор має два входи і один вихід. На один вхід подається переносник (модульована напруга), а на другій — що модулює напругу. У модуляторі відбувається перемножування напруг, тобто він є нелінійним елементом і, отже, форми сигналів на виході і на входах (рис. 1.12) не співпадають.

Рис. 1.12. Форми сигналів на входах і на виході модулятора:

а — що модулює (низькочастотний) сигнал; би — модульована (високочастотне) напруга; у — сигнал на виході амплітудного модулятора

Згідно рис. 1.12, в, що огинає амплітуд (пунктирна лінія) співпадає формою з модулюючим (НЧ) сигналом (рис. 1.12, а). Сигнал, зображений на рис. 1,12, в, називається високочастотним з амплітудною модуляцією.

У схемі, приведеній на рис. 1.10, би, модулююча напруга впливає на один з частотозадающих елементів автогенератора, внаслідок чого змінюється частота на його виході (рис. 1.13), тобто здійснюється частотна модуляція.

Рис. 1.13. Форма модулюючої напруги fa) і форма сигналу ма виході автогенератора (б)

Передавачі з частотною модуляцією займають ширшу смугу частот, проте мають і вищий ККД. Оскільки сигнал з частотною модуляцією менш схильний до дії різних перешкод, то такі передавачі дозволяють здійснювати якіснішу передачу інформації, чим передавачі з амплітудною модуляцією.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	ПРИНЦИП ДІЇ РАДІОПРИЙМАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.008 сек.