Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Таунсом присуждена Нобелевская премия. Идет интенсивное освоение и диапазона миллиметровых и субмнллиметровых волн, промежуточных между радиоволнами и световыми колебаниями. Задачей курса "Радиопередающие устройства" является ознакомление студентов с физическими процессами, происходящими при генера'ции, усилении и управлении ВЧ колебаниями, а также с принципами построения и расчета радиопередатчиков различных диапазонов частот. Антенны, источники питания рассматриваются в других курсах. В дальнейшем для краткости вместо термина "радиопередатчик" используется термин "передатчик'* (П). Обобщенная структурная схема современного радиопередатчика изображена на рис. 1.2.
Рассмотрим кратко назначение ее отдельных элементов. Зада,'ющий генератор (или возбудитель) 2 генерирует высокостабильные радиочастотные колебания в заданном диапазоне частот. Далее эти колебания усиливаются в предварительных каскадах 2 и поступают на оконечный усилитель мощности 3. Часто предварительные каскады передатчика работают в режиме умножения частоты РЧ колебаний. Это облегчает требования к возбудителю и повышает устойчивость работы передатчика, поскольку усиление ведется на различных частотах.
Усилитель мощности 3 обеспечивает на выходе антенны (или фидера) заданную мощность РЧ колебаний. Антенная система 4 излучает РЧ колебания в пространство. Для управления ВЧ колебаниями служит модуляционное (или манипуляционное) устройство 5. Если передатчик работает с амплитудной модуляцией (АМ), то модуляционное устройство воздействует на оконечный или предварительные каскады. Если передатчик работает с частотной модуляцией (ЧМ) (манипуляцией), то модуляция (манипуляция) осуществляется в задающем генераторе 2. Устройство охлаждения ламп и контуров 8 поддерживает заданный тепловой режим передатчика, а устройство блокировки и сигнализации (УБС) 7 лает Рис. !7Я Обобнтеины структурны схема современного радионереаатчика ! ! ! 12 Теблицв!.! Диепезои частот (включал всрхиюю и исключав иимикно честотм) Номер полосы чвс" тотиого спюп~м Обозисчсиис полосы Метрическое иеимеиовеиис волн 3...30 кГц ОНЧ (очеиь иизкис частоты) Мириемстровыс Километровые ЗО...З 1О кГц НЧ (иизкие частоты) 300 3.
1ОкГц СЧ(срелиие частоты) Гекемстровые 3...30 МГц ВЧ высокие честоты) Дексмстровыс ОВЧ (очеиь высокис честотм) Метровые 30...3 10 МГц УВЧ (ультревысокис частоты) Дециметровые Сеитимстровыс 300...3 10 МГц з...зо ггц ю СВЧ (сверхвысокие частоты) КВЧ (крейце высокие частоты) Миллимстровыс зо...з. ю ггц !2 Деци милли метровмс КВЧ (крейис высокие чвстотм) зоо...з.
ю ггц 13 информацию о режиме работы передатчика и обеспечивает его включение и выключение, безоцасносгь обращения с ним обслуживающего персонала. Источники питания 6 необходимы для гюдачн заданных питающих напряжений на лампы или транзисторы передатчика. Радиопередатчики классифицируются: по назначению — связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радионавигационные, телеметрические и т.д.; по мощности — маломощные (до 100 Вт), средней мощности (до 10 кВт), мощные (до 1000 кВт) и сверхмощные (свыше 1000 кВт); по роду работы (виду излучения) — телеграфные, телефонные, одно- полосные, импульсные и т.д. Виды излучения обозначаются тремя индексами: первый (буква) характеризует вид модуляции: А.— амплитудная, à — частотная, Р— импульсная; второй (цифра) определяет тип передачи: 0 — излучение немодулированной несущей, 1 — телеграфирование без модулирующей звуковой частоты, 2 — тональная телеграфна и т.
д.; третий индекс (буква) определяет вспомогательные характеристики; по способу транспортировки — стационарные и подвижные (переносные, автомобильные, корабельные, самолетные и т.д.). Классификация передатчиков по диапазону частот в соответствии с рекомендациями Международного Союза Электросвязи (МСЭ) приведена в табл. 1.1. Параметры люЬого радиопередающего устройства должны удовлетворять требованиям ГОСТов и рекомендациям МСЭ.
Одним из основных параметров передатчика, определяющего во многом дальность действия радиолинии, является его мощность, В зависимости от назначения радиопередатчика его мощность лежит в пределах от долей ватта (передатчики носимых радиостанций) до нескольких тысяч киловатт (современные радиовещательные станции).
Исключительно важный параметр передатчика — стабильность его частоты. Современные радиопередатчики имеют относительную нестабильность частоты около 10 ~...! 0 ~. Иногда требуется и более высокая стабильность частоты, например для передатчиков, работающих в сетях синхронного радиовещания. Высокая стабильность частоты передатчика повышает помехозащищенность радиолинии (поскольку позволяет сузить полосу пропускания приемного устройства), позволяет увеличивать число станций, работающих в заданном диапазоне без взаимных помех (улучшает электромагнитную совместимость). Существуют международные рекомендации на допустимые отклонения частоты радиопередатчиков всех категорий и назначений. Важным параметром передатчика является его коэффициент полезного действия (КПД) — отношение мощности в нагрузке к полной мощности, потребляемой от источника питания.
Коэффициент полезного действия маломощных передатчиков определяет во многом его габаритные размеры и массу, а КПД сверхмощных передатчиков, кроме того, — стоимость их сооружения н эксплуатации. Высокий КПД позволяет повысить экономичность системы охлаждения, а также увеличить надежность работы передатчика. Не меньшее значение имеют злектроакустические показатели радиопередатчика, такие как требования к коэффициенту модуляции (для передатчиков с АМ), индексу модуляции (для передатчиков с ЧМ и ФМ), нелинейным искажениям, амплитудно-частотной характеристике (АЧХ), уровню фона н шума н т.д. В связи с ростом числа радиостанций и повышением требований к качеству передачи информации электроакустические и технические показатели радиопередатчиков постоянно совершенствуются.
В последние годы в мощных передатчиках НЧ и СЧ диапазонов дальнейшее распространение получил бигармонический режим усиления мощности, позволивший повысить КПД передатчиков на!0.,.15/ь Совершенствуются н геп ераторные лампы. В настоящее время АМ передатчики мощностью ло 1000 кВт в СЧ диапазоне и 500 кВт в ВЧ диапазоне имеют лишь одну лампу в выходном каскаде. Были созданы выходные колебательиые системы, обеспечивающие выполнение современных норм на побочные излучения даже в наибо..ее мощных передатчиках, шире используется испарительное охлаждение анодов мощных лами. В модуляционных устройствах мощных передатчиков с АМ ус- 14 пешно применяются усилители класса Д.
В этих усилителях активные приборы (лампы и транзисторы) работают в ключевом режиме с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и выделением на выходе усиленного модулирующего колебания. В этой связи КПД модуляционного устройства оказывается высоким при любой глубине модуляции.
В телевизионных передатчиках широко реализуется постоянный автоматический контроль основных параметров выходных сигналов. Для формирования АЧХ канала изображения на промежуточной частоте применяются фильтры на поверхностно-акустических волнах. В последние годы в этих передатчиках стали использовать систему совместного усиления радиосигналов изображения и звукового сопровождения в общем тракте.
Значительного повышения качественных показателей радиопередатчиков, повышения оперативности их работы удается достигнуть с помощью ЭВМ в системе телеуправления и контроля. Контрольные вопросы Ь уканнте основные зтапы развития техники радиопередающнх усцюйств. 2. Изооразите структурную схему радиопередатчика и поясните назначение отдельных ее частей. 3. Приведите классификапню радиопередатчиков. Г л а в а 2. Генератор е внешним возбуждением (ГВВ) 2Л.
СХЕМЫ ГВВ. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ Как показано в гл. 1, современные радиопередатчики содержат обычно несколько каскадов, реализующих различные функции. Большинство из этих каскадов имеют в своем составе активный элемент (электронный прибор — ЭП), нагрузку, источник питания ЭП и цепь возбуждения, по которой от источника возбуждения к ЭП подается РЧ сигнал„необходимый для функционирования этого каскада.
Радиочастотный каскад с такими признаками носит название генератора с внеизним возбуждением (ГВВ). В передатчиках ГВВ могут выполнять разнообразные функции: усиливать РЧ колебания (усилители); повышать их частоту в целое число раз (умножнтели частоты); изменять амплитуду РЧ колебания по закону НЧ сообщения (амплитудные модуляторы). В качестве активного элемента ЭП, преобразующего энергию постоянного тока в энергию РЧ колебаний, в ГВВ применяют триоды, тетроды, пентоды, лампы бегущей волны (ЛБВ), пролетные клистроны, биполярные и полевые транзисторы.
Используемые в передатчиках ГВВ возбуждаются, как правило, гармоническим током или напряжением и должны создавать на нагрузке также гармоническое напряжение. В промежуточных каскадах это необходимо для того, чтобы обеспечить возбуждение последующих каскадов гармоническим током или напряжением, а в оконечных — чтобы не излучать в пространство сигналы на гармониках рабочей частоты, мешающие другим системам. Схемы ГВВ, выполняющие различные функции, весьма разнообразны. Они приводятся в последующих главах. На рис.
2.1 для примера приведены простейшие схемы трех ГВВ. Входная цепь ГВВ на транзисторе (рис. 2. ).,а) содержит источник возбуждения, разделительный конденсатор Ср, и резистор Яв для прохождения постоянной составляющей базового тока. Первая гармоника 2ш проходит от источника возбуждения через Ср, и промежуток база-эми ггер. Коллекторная цепь питается от источника с напряжением Е . Чтобы постоянная составляющая коллекторного тока 2 не создавала падения напряжения на сопротивлении )6 нагрузки Яв, для нее создана цепь через дроссель 1 . Переменная составляющая коллекторного тока проходит через Ср . Для выделения на нагрузке гармонического напряжения при гармоническом возбуждении необходимо, чтобы транзистор не искажал форму колебаний, т.е.' работал в классе А.
Если же транзистор должен работать в классе В (например, для повышения КПД), то используют двухтактную схему ГВВ (рис. 2.1,6), состоящую как бы нз двух однотактных ГВВ, работающих по очереди на общую натру~~у Вв. Ламповые ГВВ используются, как правило, в мощных каскадах передатчиков, работающих с высоким КПД. Для зтого лампы должны I а г е г а) +Е» г+ — ( ге~ ,и, атг г Рве. 2.
Ь Схемы генераторов е внмвнвм возбтмяеннем работать в классах В или С, а для восстановления выходного гармонического сигнала в анодную цепь обязательно включают колебательный контур или более сложный фильтр. На рис. 2.1,в представлена схема ГВВ на генераторном триоде. Здесь имеется входная цепь (элементы С, Ь„С „,, цепь анодного питания (источник с напряжением Е„дроссель Е„катушка Е„). Переменная составляющая анодного тока проходит через лампу, колебательный контур Ь„С„и блокировочный конденсатор С кв В этом ГВВ колебательный койтур настроен на рабочую частоту й обладает высокой добротностью Д . На колебательном контуре при работе ГВВ выделяются почти гармойические колебания с частотой возбуждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
