Радіопередавачів

Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені та її типом; робочою частотою або діапазоном робочих частот; режимом роботи і типом модуляції; допуском на відносну нестабільність частоти: напругою джерела живлення; кліматичними умовами.

За призначенням радіопередавальні пристрої бувають зв'язкові, радіонавігаційні, радіолокаційні, для радіокерування, радіомовлення, телебачення тощо. Вони можуть бути стаціонарними, тобто розміщуватись у спеціально призначених приміщеннях, або мобільними. Різновидів мобільних радіопередавальних пристроїв дуже багато: вони можуть переноситись в ранцях або перевозитись на спеціально обладнаних платформах чи в кабінах; установлюватись на літаках, ракетах, космічних об'єктах, автомобілях спеціального призначення, танках, кораблях, підводних човнах тощо.

За потужністю розрізняють радіопередавачі дуже малої (до 3 Вт), малої (до 100 Вт), середньої (до 3 кВт), великої (до 100 кВт) потужностей і надпотужні (понад 100 кВт). Від потужності радіопередавача в основному залежать віддаль дії, надійність зв'язку та конструкція його кінцевого каскаду. Радіопередавачі малої потужності, як правило, виготовляють у вигляді одного блока, їх часто поєднують з радіоприймачами, утворю­ючи приймально-передавальну радіостанцію. Радіопередавачі середньої потужності розміщують в одній або кількох шафах (стояках). Потужні та надпотужні радіопередавачі розташовують у спеціальних приміщеннях. Для побудови їхніх кінцевих каскадів використовують електронні лампи з примусовим охолодженням і коливальні системи, побудовані з мідних хруб. Останнім часом для побудови надпотужних радіопередавачів засто­совується метод фазової решітки, про що йтиметься далі.

Залежно від діапазону частот радіопередавачі бувають низько-, середньо­-, високочастотні, дуже високочастотні, ультрависокочастотні та ін.

Сучасні радіопередавачі навіть у радіолокації працюють не на одній фіксованій частоті, а в певному діапазоні частот, тобто їхні коливальні системи можуть перестроюватись. Перестроювання здійснюється зміною ємності або індуктивності. Діапазонність радіопередавача оцінюють кое­фіцієнтом перекриття діапазону

К_Д=. (8.11)

 

Він може змінюватись у межах від 1,1 до 7.

Якщо К_Д ≤ 2, то радіопередавач вузькосмуговий, а при К_Д > 2 — ши­рокосмуговий. В широкосмугових радіопередавачах діапазон розбивають на під діапазони щоб забезпечити стабільність роботи і постійну потужність у всіх ділянках діапазону. Крім того, в широкодіапазонних радіопе­редавачах часто використовують кілька антен. Діапазонні радіопередавачі бувають із плавним або ступеневим перестроюванням частоти, а також із фіксованими частотами. В деяких радіопередавачах одночасно застосо­вують обидва способи перестроювання частоти.

За режимом роботи і способом модуляції розрізняють радіопередавачі з аналоговим та імпульсним сигналами. В першому випадку використовують Амплітудну, частотну і фазову модуляції, в другому — різноманітні способи імпульсної та кодово-імпульсної модуляцій. Іноді в тому самому радіопере­давачі (наприклад, у телебаченні) застосовують одночасно кілька видів модуляції. В сучасній техніці радіозв'язку для передачі музики, мовлення та інший аналогових сигналів з метою підвищення завадозахищеності, а також якості відтворення сигналів використовують цифрові сигнали, встановлюючи на передавальному і приймальному кінцях каналу зв'язку відповідно Аналого-цифрові та цифроаналогові перетворювачі.

На рис. 8.5 зображено одну зі структурних схем радіопередавача з АМ сигналу для радіомовлення на гекто- або декаметрових хвилях. Вона складається із збуджувача

 

Рис. 8.5. Структурна схема радіопередавача з АМ сигналу

 

коливань, підсилювача напруги, помножувача час­тоти, підсилювача потужності, модулятора. Принципові схеми всіх цих пристроїв розглянуто в другому розділі підручника.

Збуджувач коливань — це малопотужний транзисторний автогенератор, стабілізований кварцовим резонатором. Основною вимогою до нього є стабільність частоти. Мала потужність автогенератора сприяє полег­шеним тепловим умовам роботи транзистора, що забезпечує підвищену стабільність частоти. Для створення легких умов самозбудження і підви­щення стабільності збуджувач коливань генерує їх на частоті значно нижчій за робочу частоту радіопередавача. Тому після нього в радіопе­редавач уводять каскади буферного резонансного підсилювача напруги та помножувача частоти. їх основне призначення полягає в тому, щоб підвищити частоту сигналу до робочої й усунути вплив навантаження на роботу збуджувача коливань.

Підсилювач потужності забезпечує задану потужність сигналу в ан­тені. Він може бути побудований на потужних транзисторах або лампах з примусовим повітряним чи водяним охолодженням. У надпотужних радіо­передавачах котушку вихідної коливальної системи виготовляють із мідної труби, конденсатор має досить велику відстань між пластинами, а напру­га живлення підсилювача потужності сягає кількох кіловольтів.

Модулятор — це потужний ПЗЧ, вихідний сигнал якого подається на генератор з примусовим збудженням (підсилювач потужності). На сучас­них передавальних станціях радіомовлення вихідний контур і модулятор можуть займати окрему кімнату.

Прогрес радіоелектроніки дещо змінив принципові схеми пристроїв, що входять до складу розглянутої структурної схеми радіопередавача. Більшість малопотужних підсилювачів та помножувачів частоти викону­ють на мікросхемах, задавальний генератор замінюють синтезатором частот, основою якого є високостабільний кварцовий генератор або атомний стандарт частоти. Його сигнал можна ділити і множити за частотою на довільне число, яке встановлюється за допомогою декадних перемика­чів. Таким способом з однієї фіксованої та досить стабільної частоти формують сітку частот. На одній з частот цієї сітки працює радіопередавач.

 

 

Рис. 8.6. Принцип збільшення потужності радіопередавача застосуванням системи

синфазних антен із рефлектором

 

Для збільшення потужності випромінювання зовсім не обов'язково будувати надпотужний вихідний каскад. Можна побудувати кілька підси­лювачів потужності із синфазним збудженням від спільного збуджувача, їхні вихідні сигнали додаються в спільному навантаженні — антені.

Збільшувати потужність сигналу можна й іншим способом — безпосе­редньо в ефірі. Наприклад, як показано на рис. 8.6, кілька передавальних пристроїв, збуджених від одного задавального генератора, працюють на самостійні антени, розташовані поруч і розміщені в одній площині. Фази Збудження передавальних пристроїв, як і відстані між антенами, підбира­ють так, щоб коливання додавались лише в бажаному напрямку випромі­нювання.

Рис. 8.7. Структурна схема радіопередавча з ЧМ

Ефективність системи зростає, якщо за вібраторами розташу­вати сітку-рефлектор. Це дає змогу не тільки усунути перевантаження в антенах та вихідних каскадах потужних радіопередавачів, а й суттєво збільшити спрямованість випромінювання.

Структурну схему радіопередавача з ЧМ зображено на рис. 8.7. Тут модуляція дійснюється в задавальному генераторі (збуджувачі), а всю роботу подальших каскадів спрямовано на підвищення частоти носійних коливань і потужності сигналу. Вихідний каскад радіопередавача виконують, як правило, на варакторах. Варакторний помножувач частоти трохи зменшує потужність сигналу в антені, але це зменшення компенсується в кінцевому каскаді підсилювача потужності.