Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982)

РАДИОпереоаоцие устройства Под редакцией М. В. Благовещенского, Г. М. Уткина Допущено Министерством вькщего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Радиотехника» бспппсг1 ят ьт Ласк МОСКВА «РАДИО И СВЯЗЬ> 1982 «.) СЙЕ МЭРИЕ Гт~ ББК 82.848 РГБ УДК 621.396.61 В перл 1 р. 30 к.

Изложены принципы действия, методы расчета н аопаосы оптнмнззцнн режимов отдельных каскадов сонрсмснныя раднааяревеющнк устройств радио-, СПЧ н оптического диапазонов вали, а которыя применяются разлнчаыс активные элементы: транзисторы, пашам, вараяторы, клнстрочы, магнстроны, лампы бегущей волны, тнсадотсльаыс прнборы СВЧ н квантовые гснсраторь Рассмотрены способы унранленпя нолебаннямн с целью оормнранзння радиосигнала с ааданнымн азраметрачн Для студентов вузов Может быть полезна специалистам. связаннын с разработкой раднапсрсдающнз устройств я нх злсяснтаз 2402020000-037 046[01)-82 ББК 32.848 6Ф2Л2 Л, А. Белов, М. В. Благовещенский, В.

М. Богачев, В. В, Григорьянц, В. П. )Куховнцкая, М. В. Капранов, Г. И. Коптев, В. Н. Кулешов, 1 С. Л. Кунина), Т. А. Панина, В. К. Снеднова, А. А. Туркин, Г. М. Уткин, Д. П, Цйрапкин. Рецензенты; кафедра радиапередаюшпх устройств Лсизпградского электротехнического института им. В.

И Ульянова 1Ленина) 1зав. кафедрой проф. Алексеев О. В); кзфелрв радиопередающих устройств Новосибирского электротехнического институтз связи 1заз. кафедрой доц. К р и в о г узо в А. С.), Редаккпл литературы по радиоэлектронике гьз) Издательство аРадно н связь». 1982 Радиопередающие устройства: Учебник для ву.

Р15 зов / Л. А, Белов, М. В. Благовещенский, В. М. Богачев и др,; Под ред. М, В. Благовещенского, Г. М. Уткина, — Мк Рддио и связь, !982. — 408 са ил. часть введения, гл. 1, 2 (кроме 5 2.8, 2.9), 3 (кроме у 3.6), 4 (кроме 5 4.8), 5 10.1, 10.4, гл. 18, 26; С. Л. Куниной — гл. 6 (кроме 5 6.3), 56.1, 6.2, 6.3, гл. 11 (кроме %11.2); В. К. Снедковой — Я22.1, 22.2, 22.6 и приложение 1; А, А. Туркиным — гл. 8, 16 (кроме 5 16.8), 17, 26; Г. М. Уткиным — $14.1, 23.3 и заключение; Д.

П. Царапкиным — гл. 19. Редактировал книгу (кроме гл. 9, 10, 22) М. В. Благовещенекий, гл. 9, 10,22 — Г. М. Уткин. Общую подготовку рукописи для печати проводили Л. А. Белов и М. В. Благовещенский. Авторы выражают признательность М. А. Бугровой, Л.

Н. Сорокиной и И. Н. Розановой за помощь в оформлении рукописи. Авторы благодарны рецензентам — кафедре радиопередающих устройств ЛЭТИ (проф. О. В. Алексеев, проф. С. А. Дробов, доц. А. А. Соловьев) и кафедре радиопередающнх устройств НЭИС (доц. А. С. Кривогузов, доц. А. М. Михеенко). Их замечания способствовали существенному улучшению рукописи. ВВЕДЕНИЕ Радиопередающсе устройство — это источник радиочастотных колебаний в системах радиосвязи, телевидения,,радиолокации и др. Назначение передатчика*> — сформировать радиосигнал в соответствии с требованиями, установленными при разработке системы, и подвести его к антенне или к линии связи.

Радиосигналом называют колебание радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяются (модулпруются) в соответствии с передаваемым сообщением (информацией). Требуемая мошность радиосигнала, передаваемого в нагрузку (точнее, на вход фидерной линии, соединяющей передатчик с антенной), определяется при разработке радиосистемы. В непрерывном режиме задаются средняя н пиковая мощности сигнала. В импульсном режиме указываются мощность в импульсе и параметры модулирующей последовательности импульсов. В некоторых случаях оговаривается точность поддержания требуемой мощности. Спектр частот сигнала характеризуют: частота несушей )а; допустимая нестабильность частоты несущей ЛЯе; занимаемая полоса частот; ширина зоны внеполосных излучений.

Под занимаемой полосой частот обычно понимается интервал между нижней г„и верхней 7, час' тотами, в котором сосредоточено 99% мощности сигнала. Радиоизлучения в полосах, примыкающих к занимаемой, называются внеполосными. Они создают помехи приему других радиостанций и ухудшают электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств. Точность, с которой фиксируется положение спектра радиосигнала на оси частот, определяется нестабильностью несушей частоты Л(е. Обычно задают требования на допустимую относительную нестабильность частоты (ЛЯа). Нормы на стабильность частоты радиовещательных и связных передатчиков весьма жесткие и зависят от рабочей частоты, назначения и мощности передатчиков. Например, в полосе частот 4,0...29,7 МГц у стационарных передатчиков допускается ЛЯе а- ( 50 !О ' при мощности в нагрузке Р„(500 Вт п ЛЯа < 15 10 ' при Ри ) 500 Вт.

В аппаратуре синхронного радиовещания и специальных системах связи требования к стабильности частоты еще выше. Способ модуляции также определяется при проектировании радио. системы. Различают следующие виды модуляции: — амплитудная (АМ), применяемая в радиовешанин, связи, телевидении. Модуляция импульсами используется в многоканальных системах связи с временным разделением каналов и в радиолокационных вистема х, ч> Помимо формирования сигналов, предназначенных для передачи иифор.

мании по радиоканалу, источники колебаний (генераторы] с различными видами молулнцни или без нее используются для многих других целей (высокочастотный нагрев в промышленности и медицине, формирование сигналов в измерительной технике, ускорение злемеитарных частиц и т.

дпь Б — частотная (ЧМ), применяемая и высококачественном радиовещании, в радиорелейных линиях с болыпим числом каналов, в радиолокационных системах непрерывного излучения. В системах частотной телеграфии (манипуляции) частота сигнала меняется скачком и может принимать два или несколько фиксированных значений; — фазовая (ФМ), используемая в радиосвязи; — фазовая манипуляция, при которой фаза колебаний изменяется скачком; — комбинированные виды модуляции.

Основное требование к радиосигналу, связанное с выбором способа модуляции сигнала, — получение заданной точносзп воспроизведения закона модуляции на приемной стороне канала связи. В передатчике точность воспроизведения определяется качеством сигнала, которое характеризуется допустимыми искажениями: частотными, фазовыми, нелинейными и т. п. При любых видах модуляции энергия сигнала локализована в узкой полосе частот радиоспектра. Это означает, что радиосигнал представляет собой колебание, близкое к гармоническому. Поэтому основным сигналом, для которого рассчитываются режимы каскадов передатчика, является гармонический. Радиопередающие устройства можно классифицировать по ряду признаков.

По назначению различают передатчики радио- и телевизионного вещания, профевсиональной радиосвязи, навигационные, теле- метрические, радиолокационные, радиоуправления и т. д. Рабочий диапазон передатчика определяет выбор активных элементов и колебательных систем. Условно различают радиопередающие устройства низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные и оптические. К низко- и высокочастотным относятся ге, в которых используются колебательные системы с сосредоточенными параметрами, а время пролета носителей заряда в активных элементах мало по сравнению с периодом колебаний. На сверхвысоких частотах приходится применять распределенные колебательные системы и активные элементы с большим временем пролета. В оптическом диапазоне используются квантовомеханические активные элементы и оптические линии связи — световоды, По мощности различают передатчики очень малой (Ря 3 Вт), малой (3....100 Вт) и средней (0,1...3 кВт) мощности, а также мощные (3...100 кВт) и сверхмощные ( !00 кВт).

По виду модуляции выделяют передатчики, работающие в непре- рывном режимесАМ, ЧМ, ФМ или их сочетаниями, и импульсные, по активным элементам в мощных каскадах — ламповые, транзисторные, клистронные и т. д., по условиям Работы — стационарные и подцижные (переносные, автомобильные, корабельные, самолетные, и т. д.). Рассмотрим в качестве примера структурные схемы радиовещательных передатчиков.

В диапазоне волн 10...2000 м они работают с АМ, причем к качеству сигнала и стабильности частоты предъявляются очень высокие требования. Возбудитель маломощный, стабилизированный кварцем, поэтому схема получается многокаскадной (рис. В.1, и). Буферный каскад ослабляет влияние последующих каскадов ун" конст- моууеору- вымй- Онноин- рреуБ|- ВнмуВооуууи- Оурорнно монн еныи ной уен- ОИ рмуу- отрерныу спело «одной ной урну рОодуоомор а) Рис. Вд. Типовые структурные схемы передатчиков с амплитудной (а1 в частот' ной (б) модулннией. ИП вЂ” источник иитииин на возбудитель.

Умножитель частоты позволяет понизить частоту возбудителя и ослабить влияние на него мощных каскадов. Выходной усилитель мощности нагружен на фидер. Модулятор управляет амплитудой колебаний предоконечного (часто выходного) каскада. В радиовещательных передатчиках метрового диапазона (рис. В.1, б) или в радиолокационных передатчиках непрерывного излуче. ния ЧМ осуществляется в возбудителе (автогенераторе).

Высокая стабильность несущей частоты поддерживается системой автоматической подстройки частоты (АПЧ). Современные передатчики должны иметь возможность быстро перестраиваться на любую из большого числа дискретных стабильных частот заданного диапазона. Поэтому в них вместо простых возбудителей применяются синтезаторы сетки стабильных частот и каскады усиления и умножения в широкой полосе частот. Требования к передатчику — электрические и конструктивные— вытекают из технических условий на радиосистему, в составе которой он работает. Дополнительно указываются требования к экономическим характеристикам передатчика, времени перестройки с одной волны иа другую, а также условия электромагнитной совместимости с другой аппаратурой, ограничивающие допустимый уровень побочных излучений.