Радиосигнал и РПУ. 1_Радиосигнал и РПУ. Литература основная Радиопередающие устройства
 Скачать 1.23 Mb.
|
|
ЛИТЕРАТУРА Основная Радиопередающие устройства. Под ред. Шахгильдяна В.В.: М. Радио и связь, 2003.- 560 с. * Проектирование РПУ: Уч. Пособие для вузов / В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, В.Б.Козырев и др.- 4-е изд.- М. Радио и связь, 2003.- 656 с. (а также изд. 1984 г.). * Радиопередающие устройства. Под ред. Шахгильдяна В.В.: М. Радио и связь, 1996.- 560 с. (http://www.rfcmd.ru/page/1966 Радиочастотный центр МО djvu) * Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах: Уч. Пос. для радиотех. спец. Вузов.-М.-ВШ.-1989.-232 с. * Бордус А.Д. и др. Устройства формирования сигналов: Учебное методическое пособие.- Томск, 2002.- 141 с. (КП РПУ УГФС.djvu) * Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов: Учебник.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005.- Часть 1.- 480 с. * ДегтярьГ.А. Устройства генерирования и формирования сигналов: Учебник.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005.- Часть 2.- 548 с. Дополнительная Шумилин М.С. и др. Радиопередающие устройства. М.: Высшая школа, 1981. * Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. М.: Мир, 1990. * Алтшуллер Г.Б. и др. Кварцевые генераторы. М.: Радио и связь, 1984. * Рыжков А.В., Попов В.Н. синтезаторы частот в технике радиосвязи. М.: Радио и связь, 1991. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики. М.: Энергия, 1976.-448 с. Необходимые программные средства Программа схемотехнического моделирования MicroCap 7, 8 или 9. Математический пакет MathCad любой версии или Программа SmathStudio - упрощенный аналог MathCad. Другие. Понятие о предмете «Устройства генерирования и формирования радиосигналов» Радиосигналами называют электромагнитные или электрические колебания в радиочастотном диапазоне, один или несколько параметров которого (амплитуда, частота или фаза) изменяются в соответствии с передаваемым сообщением или определенными требованиями, излучаемые в пространство или передаваемые в линию связи. Устройство генерирования и формирования радиосигналов - источник электрических, радиочастотных или оптических колебаний, несущих информацию и предназначенных для использования в радиоэлектронных системах радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, ВЧ-нагрева, в измерительной технике, для возбуждения электромагнитных полей и др. Такие устройства кратко называют радиопередатчиками или передатчиками. Назначение передатчика - сформировать радиосигнал в соответствии с требованиями к радиосистеме и подвести его к нагрузке - антенне или линии связи. Устройства генерирования и формирования сигналов и созданные на их основе передающие комплексы можно классифицировать по ряду признаков (рис. 1): Рис. 1. Классификация передатчиков Три основные функции - генерация, усиление и модуляция - объединяются общим понятием: формирование радиосигнала, под которым понимают колебание, несущее информацию. Немодулированные ВЧ колебания (не несущие информационного сигнала) разной частоты могут использоваться также для нагрева или приготовления пищи, плавки металлов, и в др. применениях. Радиопередающими устройствами (радиопередатчиками) называются радиотехнические аппараты, служащие для генерирования, усиления по мощности и модуляции (информационным сигналом) высокочастотных (ВЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, подводимых к антенне и излучаемых в пространство или передаваемых в линию связи. Радиосигнал и его характеристики. Любая система радиосвязи содержит РПУ. Назначение РПУ преобразовать энергию ИП в управляемые электромагнитные колебания - радиосигналы. Радиосигналы затем передаются в линию связи или в антенну. Радиосигналами называют электромагнитные или электрические колебания в радиочастотном диапазоне, один или несколько параметров которого (амплитуда, частота или фаза) изменяются в соответствии с передаваемым сообщением - сигналом S(t). Основу радиосигнала составляют ВЧ колебания несущей частоты: u(t)=Ucos(t+), где U–амплитуда; =2f0, – частота и фаза колебаний. Процесс управления параметрами несущего колебания называется модуляцией. Соответственно изменяемому параметру, модуляция называется амплитудной (АМ), частотной (ЧМ), фазовой (ФМ) или комбинированной. Основные параметры радиосигналов. Рабочая (несущая) частота f0. Занимаемая полоса частот f = fВ- fН (в ней 99% мощности радиосигнала). Нестабильность частоты f0/ f0 - относительная или f0 - абсолютная. Вид модуляции АМ, ЧМ, ФМ, ОБП и др. Основные параметры радиопередающих устройств (РПУ). Рабочая частота (или диапазон частот). Согласно рекомендациям МСЭ различают f мсм/сек)/f(Гц) ОНЧ 3…30 кГц, 100…10 км; НЧ 30…300 кГц, 10…1 км; круглосуточная внутриконтинентальная связь СЧ 300…3000 кГц, 1000…100 м; связь днем до 1500 км, ночью до 4000 км. ВЧ 3…30 мГц, 100…10 м; дальность связи увеличивается с ростом частоты и ночью, зависимость от солнечной активности ОВЧ 30…300 мГц, 10…1 м; УВЧ 300…3000 мГц, 1…0,1 м; СВЧ 3…30 гГц, 10…1 см; КВЧ 30…300 гГц, 10…1 мм. связь квазиоптическая (в прямой видимости) ТераГц 300 ГГц...430 ТГц 1 мм...700 нм инфракрасное излучение 430...750 ТГц 700...400 нм видимое излучение ПетаГц 0,75...30,00 400...10нм ультрафиолетовое излучение Каждый из диапазонов частот обладает особенностями распространения в среде и используется в различных радиосистемах связи, вещания, навигации и др. .
Генерируемая мощность определяет дальность действия радиолинии и качество приема радиосигналов. В зависимости от назначения РПУ его мощность м.б. от долей ватта (мобил. телефон) до единиц мегаватт (РЛС). Показатели качества отображения передаваемого сигнала – ширина спектра информационного сигнала, коэффициент модуляции, нелинейные искажения, амплитудно-частотная характеристика, уровень фона и шума и др.. Стабильность частоты. Относительная нестабильность частоты f/f0 современных РПУ достигает 10-6 и лучше (до 10-9). Полоса частот и уровень побочных излучений. Коэффициент полезного действия (КПД) отношение мощности передаваемой в нагрузку к мощности потребляемой от ИП. Определяет габариты и массу, а также стоимость эксплуатации и надежность работы. Характер изменения рабочей частоты. Плавный или дискретный. Число фиксированных частот (или шаг сетки частот). Время установки частоты (время перестройки с одной частоты на другую). Классификация РПУ Область применения (Радиовещание, телевидение, телефония, телеметрия, спутниковая и космическая связь, радиолокация, навигация, управление и др.). Диапазон рабочих частот и занимаемая полоса частот. Мощность (маломощные до 100 Вт; средней мощности до 10 кВт; мощные до 1000 кВт; сверхмощные >1000 кВт). Вид радиосигнала (непрерывное или импульсное излучение). Форма представления передаваемых сообщений (дискретная или непрерывная). Вид модуляции (АМ и ее разновидности, угловая модуляция ЧМ, ФМ, импульсная и другие комбинированные и специальные, например, сверхширокополосные (СШП)). По активному элементу выходного каскада (ламповые, транзисторные, магнетронные и многие др.). Условия эксплуатации (стационарные; подвижные: переносные, автомобильные, корабельные, самолетные, спутниковые, для военных и гражданских применений и т.д.). Основными требованиями к радиопередатчику любого назначения являются: а) выходная мощность; б) коэффициент полезного действия; в) занимаемая полоса частот; г) точность стабилизации параметров сигнала; д) выполнение норм электромагнитной совместимости. Дополнительными технико-экономическими требованиями выступают: чувствительность к вариациям параметров нагрузки и источников питания; устойчивость к изменениям температуры, давления, влажности, к вибрациям, уровню проникающей радиации; уровень автоматизации настройки и удобство управления режимами РПУ; безопасность обслуживания; минимальные массогабаритные показатели и эргономичность; минимальные стоимости изготовления и эксплуатации; надежность, устойчивость к ошибкам обслуживания и ремонтопригодность; сопрягаемость с другими устройствами, входящими в радиосистему; и ряд других требований, часто противоречивых. Стабильность частоты РПУ обеспечивается в возбудителе ВОЗБ, часто это синтезатор сетки частот СЧ с опорным высокостабильным автогенератором с кварцевым резонатором. Нужное значение несущей частоты формируется преобразованием частоты в умножителях частоты УЧ промежуточных каскадов или в преобразователе частоты ПЧ вверх и усиливается в предусилителях ПУ. Оконечный усилитель мощности УМ усиливает радиосигнал до необходимой мощности. Модуляция ВЧ колебаний осуществляется модулятором МОД, в зависимости от вида модуляции, в УМ или в нескольких предоконечных каскадах усилителя мощности (в случае АМ), либо в управляемом по частоте ЧМГ в СЧ (при ЧМ). Обобщенная структурная схема РПУ ВОЗБ (СЧ) УЧ,ПЧ, ПУ УМ ВЦС ИП УБС У ОХЛ МОД АНТ ЧМ АМ Выходная цепь согласования ВЦС обеспечивает согласование сопротивления антенны или фидера с выходным сопротивлением УМ, а также максимально возможное подавление (фильтрацию) высших гармоник. Электропитание каскадов передатчика осуществляется с помощью блока источников питания ИП. Кроме указанных основных функциональных узлов в состав передатчика могут входить вспомогательные узлы и подсистемы: охлаждения, отвода рассеиваемого тепла УОХЛ, блокировки и сигнализации УБС, автоматической настройки и перестройки и др. Сложные РПУ могут включать автоматизированную систему управления (АСУ) для контроля работоспособности и управления режимами каскадов и передатчика в целом с помощью вычислительных средств. Экономичность передатчика определяется промышленным коэффициентом полезного действия (КПД), т.е. отношением мощности, передаваемой в нагрузку (на вход антенного устройства АУ), к мощности, потребляемой от ИП. |