«Радиопередающие и радиоприемные устройства». 1 Лекция. Основное назначение радиопередающих устройств (рпду), терминология и требования. Основные этапы
 Скачать 1.79 Mb.
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сокращенное наименование диапазона | Полоса частот, МГц | Диапазон волн, м | Наименование | |
| | | | частот | волн |
| ДСВ | 0,03-0,3 0,3-3 | 10000-1000 1000-100 | Низкие (НЧ) Средние (СЧ) | Километровые Гектометровые |
| КВ | 3-30 | 100-10 | Высокие (ВЧ) | Декаметровые |
| УКВ (MB) | 30-300 | 10-1 | Очень высокие (ОВЧ) | Метровые |
| ДМВ | 300-3000 | 1-0,1 | Ультравысокие (УВЧ) | Дециметровые |
| СМВ | 3000-30000 | 0,1-0,01 | Сверхвысокие (СВЧ) | Сантиметровые |
Иногда диапазон ДСВ условно разбивают на два самостоятельных диапазона: длинноволновый (ДВ) и средневолновый (СВ), проводя границу на частоте 0,3 МГц.
Если РПДУ предназначено для работы в двух смежных диапазонах, то при классификации принимают во внимание один из них (с большим числом каналов).
Номинальная мощность РПДУ (РА) – это средняя за период РЧ колебания величину энергии, подводимую к антенне (фидеру): для вещательных — в режиме молчания (телефонная мощность), для связных — в режиме нажатого ключа (пиковая мощность) и для телевизионных — на уровне вершин синхроимпульсов.
Различают РПДУ: маломощные (до 0,1 кВт), средней мощности (0,1 – 10 кВт), мощные (10 ... 500 кВт) и сверхмощные (свыше 500 кВт).
К важнейшим техническим характеристикам РПДУ относятся нестабильность частоты колебаний, промышленный коэффициент полезного действия и уровень внеполосных излучений.
Нестабильность частоты подразделяется на абсолютную, выраженную в герцах, и относительную:
На = fи – fп; (1.1)
Но = На/fп; (1.2)
где fи и fп — частоты, соответственно излучаемая и присвоенная. Иногда пользуются понятием отклонение рабочей частоты от номинала за сутки (или месяц). Для современных РПДУ (в зависимости от диапазона рабочих частот, номинальной мощности, условий эксплуатации и др.) относительная нестабильность устанавливается в пределах 10-3... 10-6, но в ряде случаев (например, яри синхронном вещании) может достигать значения 10-9. Высокая стабильность частоты позволяет ослабить помехи радиоприему, свести полосу пропускания приемного устройства к минимуму.
Промышленный КПД характеризует экономичность работы РПДУ и представляет собою отношение номинальной мощности РА к общей мощности, потребляемой от сети переменного тока РПДУ со всеми вспомогательными устройствами:
= (РА / Робщ) 100% . (1.3)
Чем больше мощность РПДУ, тем выше нормы на минимальное значение промышленного КПД. При номинальных мощностях РПДУ от 30 до 250 кВт значение должно быть не менее 45%.
Внеполосными излучениями называются такие, которые расположены вне полосы, отведенной для передачи полезной информации (см. рисунок 1.1). К ним относятся: гармонические — излучения на частотах, кратных присвоенной fп и возникающие вследствие работы электронных приборов генератора в классах АВ, В или С; паразитные — излучения, случайно возникающих РЧ колебаний, не связанных с рабочей частотой; побочные — излучения комбинационных составляющих, связанных с формированием рабочей частоты или с процессом модуляции. Внеполосные излучения являются источником дополнительных помех радиоприему.
Рисунок 1.1 – Возможный спектр излучения РПДУ
По существующим нормам мощность любого, такого излучения, например, для вещательных РПДУ диапазонов ДСВ и KB должна быть на 40 - 60 дБ меньше средней мощности основного колебания.
В процессе работы РПДУ должно обеспечивать определенные параметры качества передаваемого сообщения: воспроизводимый диапазон частот информационного сигнала, неравномерность амплитудно-частотной характеристики, среднеквадратичный коэффициент гармоник, отношения сигнал-шум и. сигнал-фон и др.
Литература: [6, стр. 9-15].
2 Лекция. Функциональные и обобщенные структурные схемы радиопередающих устройств. Основные пользователи РПДУ
Цель занятия:
1) Назначение РПДУ различных диапазонов волн.
2) Требования, предъявляемые к передатчикам различного назначения.
3) Особенности построения функциональных и структурных схем РПДУ.
2.1 Радиовещательные передатчики
Радиовещательные передатчики предназначены для передачи речи, музыки и другой звуковой информации. Они имеют следующими характеристиками.
Рабочий диапазон волн: километровые (ДВ), гектометровые (СВ), декаметровые (KB), метровые (УКВ).
Частотный режим:
- в ДВ и УКВ диапазонах радиовещание осуществляют на одной частоте в любое время суток;
- в СВ диапазоне — на разных частотах в дневное и ночное время суток;
- в KB диапазоне используется несколько рабочих частот. Виды модуляции:
- в УКВ диапазоне - ЧМ с наивысшей частотой до 15 кГц;
- в ДВ, СВ, KB диапазонах - AM с наивысшей частотой до 10 кГц.
Выходная мощность: для ДВ, СВ, KB передатчиках дальнего и сверхдальнего вещания - от 1 Вт до 1 МВт.
Для повышения КПД до 95 % используют бигармонический режим работы (приближение к ключевому режиму). Для повышения КПД до 97 % переходят от традиционных ключевых Е-режимов к Д-режимам. В мощных СВ-ДВ передатчиках применяется анодная модуляция в выходном каскаде. Использование двухтактных модуляторов позволяет получить высокие КПД и электроакустические характеристики. Используют дополнительно анодную (коллекторную) модуляцию и в каскадах, предшествующих выходному.
При построении СВ-ДВ передатчиков средней мощности (5...20 кВт) применяется режим усиления модулирующих колебаний. Это связано с тем, что на базе высокоэффективных ламповых тетродов можно построить простой по схеме и конструкции передатчик, работающий в режиме усиления модулированных колебаний (УМК). Все остальные каскады — транзисторные, где и осуществляется AM.
Рисунок 2.1 – Функциональная схема радиовещательного радиопередатчика диапазона 525…1605 кГц мощностью 5 кВт
В настоящее время мощности РПДУ СВ-ДВ диапазонов перестали увеличивать, при этом радиовещание будет обеспечиваться сетью синхронных по частоте станций небольшой мощности (1…10 кВт), передающих одну общую программу. Функциональная схема радиовещательного передатчика диапазона 525. .1605 кГц мощностью 5 кВт показана на рисунке 2.1.
В нем применена AM, осуществляемая в трех каскадах предварительного УМ ВЧ. Передатчик выполнен на транзисторах, за исключением выходного лампового каскада.
2.2 Передатчики профессиональной радиосвязи
Профессиональная радиосвязь используется для передачи ТЛФ и ТЛГ сообщений, цифровой и графической информации. Передача осуществляется на одной боковой полосе с разделением каналов в KB и УКВ диапазонах Уровень выходной мощности достаточно низкий: Рвых = (0,3...100) кВт. Радиопередатчики профессиональной связи имеют следующие особенности.
Выходные каскады радиопередатчиков строят по схеме резонансного усиления на генераторных тетродах с выходной мощностью до 100 кВт. В УКВ передатчиках ЧМ вещания сформированный в маломощном возбудителе ЧМ сигнал, усиливается или непосредственно, или с одновременным умножением частоты. Надежность достигается различными методами резервирования: применением схем сложения мощностей полукомплектов передатчика или введением пассивного резерва в виде передатчика такой же мощности.
Мощность УКВ передатчика не превышает десятков киловатт, так как в УКВ диапазоне прием радиоволны возможен лишь в пределах прямой видимости. Передатчики, выходная мощность которых меньше единиц киловатт, полностью транзисторные.
2.3 Телевизионные передатчики
Особенности схемотехнического построения. Сигналы изображения и звукового сопровождения в телевидении (TV) передаются на двух различных частотах, расположенных рядом. Интервал между несущей частотой звука и несущей частотой изображения составляет 6,5 МГц. Ширина полосы, которую занимают обе частоты, равна 8 МГц.
Телевизионный передатчик состоит из двух передатчиков, работающих на общую антенно-фидерную систему в М и ДМ диапазонах волн: передатчика звукового сопровождения и передатчика телевизионного изображения.
Схемы TV передатчика звука и УКВ передатчика ЧМ вещания во многом схожи. К преимуществам частотно-модулированного сигнала можно отнести его помехозащищенность, к недостаткам — широкую полосу, занимаемую в диапазоне высокой частоты.
Передатчики сигнала изображения имеют особенности, связанные с тем, что спектр сигнала изображения (видеосигнал) занимает полосу частот 0...6 МГц Для уменьшения рабочей полосы частот применяют AM (а не ЧМ). Основная энергия видеосигнала содержится в полосе до 1,5 МГц, что позволяет еще сократить полосу передаваемого сигнала без внесения существенных искажений в сигнал. Для этого частично подавляют нижнюю боковую полосу AM колебаний.
Особенности TV радиостанций последнего поколения заключаются в следующем. Передатчики состоят из двух полукомплектов в каждом канале, мощности которых складываются в мостовом устройстве. При выходе из строя одного полукомплекта работа продолжается на другом с уменьшением излучаемой мощности в два раза. При сложении мощностей полукомплектов передатчиков на их выходе впервые введена система эхопоглощения отраженных сигналов, возникших в антенно-фидерных устройствах.
Уровень модуляции перенесен на среднее значение частоты и применены новые схемы модуляционных устройств. Число мощных УМК в ТВ передатчике не превышает двух-трех (в зависимости от мощности станции), включая модулируемый каскад.
Рисунок 2.3 – Функциональная схема ТВ передатчика.
В настоящее время принято построение TV радиостанций, в котором используется:
- в максимальной степени транзисторная и микромодульная техника в основном технологическом оборудовании;
- не более одного-двух ЭВП в мощных каскадах УМ каналов изображения и звука;
- блочное резервирование предварительных трактов и нагруженное резервирование оконечных усилителей мощности, что существенно повышает надежность работы радиопередающего устройства.