книги из ГПНТБ / Пахлавян, А. Н. Радиопередающие устройства учебник
.pdf
А. Н. Пахлавян
РАДИО- '! ПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
издание второе, переработанное и дополненное.
Допущено Министерством связи СССР в качестве учебника для техникумов связи, специальности 0701 и 0706
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ» МОСКВА 1974
6Ф2.12 П21
УДК 621.396.61(075.8)
Пахлавян А. Н.
П21 Радиопередающие устройства. Изд. 2-е. Учебник для техникумов. М., «Связь», 1974.
496 с. с ил.
Кинга представляет собой систематический курс по радиопередающим устройствам, написанный в соответствии с программой данного курса, изу чаемого в техникумах связи. Рассматриваются физические процессы в гене раторах с само- и внешним возбуждением, работающих в различных диапа зонах волн, схемное построение этих генераторов, вопросы стабилизации ча стоты и устойчивости работы каскадов радиопередатчика; излагаются вопро сы управления колебаниями; описываются типовые радиопередающие уст
ройства для радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиорелейных линий связи.
Книга рассчитана на учащихся техникумов связи.
п30404—064 |
6Ф2.12 |
045(01)—74 |
|
© Издательство «Связь», |
1974 г., с изменениями. |
4 *
Гос., р |
1 |
мя |
•йзя |
||
|
|
.■-.г? |
Qt'.vE1 • |
|
•И |
ЧИТА )»'-■■ '
щ-щиз
Анаида Никитична Пахлавян
РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Художник В. М. Прокофьев Редактор Л. И. Венгренюк Техн. редактор Г. И. Колосова Корректор Г. Г. Лев
Сдано |
в набор 21/11 |
1974 |
г. |
Подписано в печ. 4/VI1 1974 г. |
||
Т-12533 |
формат 60X90/,» |
Бумага тип. |
№ 2 31,0 уел.-п. л. |
32,94 уч.-иэд. л. |
||
Тираж |
30 000 экз. |
Изд. № 14798 |
Зак. № 25 |
Цена |
I руб. 25 коп. |
|
Издательство «Связь». Москва 101000, Чиатопрудиый бульвар, |
д. 2 |
|||||
Типография издательства «Связь» Госкомиздата СССР. |
|
|
||||
Москва |
101000, ул. Кирова |
д. 40 |
|
|
|
|
С О Д Е Р Ж А Н И Е |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сир. |
П р е д и с л о в и е .................................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Ч А С Т Ь I. ГЕНЕРАТОРЫ |
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ К О Л Е БА Н И И ........................................ |
8 |
||||||||
Г Л А В А П Е Р В А Я . |
РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ |
РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ |
Ю |
|||||||
Г Л А В А В Т О Р А Я . |
ОБЩИЕ |
СВЕДЕНИЯ |
О РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙ |
17 |
||||||
СТВАХ ....................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.1. Назначение, принцип |
устройства и р а б о т а ................................................... |
|
17 |
|||||||
2.2. Классификация |
и основные |
показатели радиопередатчиков . . . |
21 |
|||||||
Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я . |
ГЕНЕРАТОРНЫЕ ЛАМПЫ . ....................................... |
. |
25 |
|||||||
3.1. Классификация, элементы конструкций, эксплуатация............................... |
25 |
|||||||||
3.2. Параметры и характеристики.............................................................................. |
|
|
|
|
33 |
|||||
3.3. Характеристики |
триодов |
и |
их линеаризация............................................. |
|
39 |
|||||
3.4. Характеристики |
тетродов |
и |
пентодов |
и ихлинеаризация . . . . |
43 |
|||||
Контрольные вопросы ................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
48 |
||
Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я . |
ГЕНЕРАТОР |
С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ . . |
50 |
|||||||
4.1. Общие с в е д е н и я ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
||
4.2. Цепь управляющей се тк и |
..................................................................................... |
|
|
|
|
|
52 |
|||
4.3. Анодная (выходная) |
ц е п ь .............................................................................. |
его |
составляю щ ие |
|
55 |
|||||
4.4. Косинусоидальный импульс |
и |
|
59 |
|||||||
4.5. Фазовые соотношения |
токов |
и |
напряженийв ц е п я х .................................. |
63 |
||||||
4.6. Энергетические соотношения |
в |
режимах с отсечкой |
тока . . . . |
68 |
||||||
4.7. Рабочий (динамический) режим лампы или режим |
с нагрузкой . . |
74 |
||||||||
4.8. Нагрузочные |
характеристики |
ге н е р а то р а ................................................... |
|
83 |
||||||
4.9. Основные расчетные соотношения для граничного и недонапряженного |
88 |
|||||||||
режимов р а б о т ы .................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4.10. Технический расчет лампового генератора................................................... |
волн . . . . |
91 |
||||||||
4.11. Особенности ламповых генераторов ультракоротких |
103 |
|||||||||
4.12. Настройка генераторов с внешним возбуждением.................................... |
|
117 |
||||||||
4.13. Использование |
полупроводниковых |
триодов в генераторах . . . |
120 |
|||||||
Контрольные вопросы ................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
125 |
||
Г Л А В А П Я Т А Я . |
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ |
127 |
||||||||
ВОЗБУЖДЕНИЕМ |
................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
||
5.1. Схемы включения управляющих элем ентов.................................................. |
|
127 |
||||||||
5.2. Схемы и расчет |
элементов |
анодной |
ц е п и .................................................. |
|
135 |
|||||
5.3. Схемы 4и расчет элементов |
цепи |
н а к а л а ......................................................... |
|
141 |
||||||
5.4. Схемы и расчет |
элементов цепей с е т о к ........................................................ |
|
143 |
|||||||
5.5. Совместная работа ламп в каскадах генераторов с внешним возбуж |
149 |
|||||||||
дением ..................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы ................................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
159 |
||
ГЛАВА ШЕСТАЯ. ВЫХОДНЫЕ И ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ КАСКАДЫ РАДИО |
|
|||||||||
ПЕРЕДАТЧИКОВ |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
161 |
||
6.1. Выходные к а с к а д ы ......................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
161 |
|||
6.2. Сложные схемы выходных каскадов |
............................................................... |
|
164 |
|||||||
3
6.3. |
Фильтрация |
гармоник выходной |
колебательной системой . |
. . . |
177 |
||||||||
6.4. Диапазонные |
генераторы .................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
180 |
|||||
6.5. Промежуточные к а с к а д ы |
................................................................................. |
|
|
|
|
|
185 |
||||||
Контрольные |
вопросы |
............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
192 |
||||
Р Л А В А СЕДЬМАЯ. |
ГЕНЕРАТОРЫ |
С |
САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ |
(АВТОГЕ |
|||||||||
|
НЕРАТОРЫ)............................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
193 |
||
7.1. Принцип работы и построение с х е м ............................................................. |
|
|
193 |
||||||||||
7.2. Схемы |
одноконтурных автогенераторов...................................................... |
|
|
196 |
|||||||||
7.3. Основное |
уравнение автогенератора............................................................. |
|
|
201 |
|||||||||
7.4. Колебательные |
р е ж и м ы |
с.................................................................................х е м а |
|
|
|
206 |
|||||||
7.5. Обобщенная |
прехточечная |
|
|
|
211 |
||||||||
7.6. Двухконтурные |
схемы автогенераторов...................................................... |
|
|
214 |
|||||||||
7.7. Укш ламповые |
авто ген ер ато р ы ................................................................... |
|
|
|
218 |
||||||||
7.8. Схемы |
транзисторных автогенераторов...................................................... |
|
|
222 |
|||||||||
Контрольные |
вопросы ............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
223 |
|||||
ГЛАВА ВОСЬМАЯ. |
ГЕНЕРАТОРЫ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИИ 225 |
||||||||||||
8.1. Общие |
с в е д е н и я ............................................................................................... |
г е н е р а то р о в |
|
|
225 |
||||||||
8.2. Электронные приборы свч |
|
|
226 |
||||||||||
Контрольные |
вопросы ............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
252 |
|||||
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. |
СТАБИЛИЗАЦИЯ |
ЧАСТОТЫ |
КОЛЕБАНИИ |
РАДИОПЕ |
|||||||||
|
РЕДАТЧИКА |
|
................................................................... |
|
|
|
|
|
|
: |
253 |
||
9.1. Общие |
с в е д е н и я ............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
253 |
|||||
9.2. Причины нестабильности частоты автоколебаний................................. |
|
253 |
|||||||||||
9.3. Кварцевые р е з о н а т о р ы |
................................................................................. |
|
|
|
|
|
258 |
||||||
.4. Схемы кварцевых автогенераторов на лампах, транзисторах и туннель- |
|||||||||||||
9 |
ных д и о д а х ..................................................................................................... |
|
в |
диапазоне ч а с т о т |
|
262 |
|||||||
9.5. |
Кварцевая |
стабилизация |
|
271 |
|||||||||
Контрольные |
вопросы ............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
273 |
|||||
ГЛАВА |
ДЕСЯТАЯ. УСТОЙЧИВОСТЬ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КАСКАДОВ РА |
||||||||||||
|
ДИОПЕРЕДАТЧИКА .............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
274 |
|||||
10.1. Причины нарушения режимов р а б о т ы ...................................................... |
|
|
274 |
||||||||||
10.2. Схемы мостовой нейтрализации................................................................... |
с общей |
сеткой . . |
. . . |
276 |
|||||||||
10:3. Устойчивость |
режима генератора |
279 |
|||||||||||
10.4. Паразитные |
к о л е б а н и я |
................................................................................ |
|
|
|
|
|
282 |
|||||
Контрольные |
вопросы |
............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
286 |
||||
ЧАСТЬ II. УПРАВЛЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ . |
. 287 |
||||||||||||
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. |
АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ . |
. . . |
289 |
||||||||||
11.1. Характеристика |
амплитудной м о ду л яц и и ............................................... |
|
|
289 |
|||||||||
11.2. Анализ |
амплитудномодулированногок о л е б а н и я ..................................... |
|
293 |
||||||||||
11.3. Баланс |
м о щ н о с т е й ....................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
299 |
|||||
11.4. Сеточная модуляция....................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
302 |
||||||
11.5. Анодная |
м о д у л я ц и я ...................................................... |
|
|
|
|
................................. |
|
314 |
|||||
11.6. Анодно-экранная |
м одуляция.......................................................................... |
|
|
|
|
330 |
|||||||
11.7. Автоанодная |
м одуляция................................................................................. |
|
|
|
генераторах . |
. . . |
333 |
||||||
11.8. Амплитудная |
модуляция |
в транзисторных |
336 |
||||||||||
Контрольные |
вопросы |
............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
337 |
||||
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. |
ОДНОПОЛОСНАЯ АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 339 |
||||
12.1. Основные |
п о н я т и я .......................................................................... |
* |
|
|
339 |
12.2. Формирование однополосного с и г н а л а ...................................................... |
|
|
341 |
||
12.3. Усиление колебаний ОБП и схемы передатчиков.................................. |
|
|
350 |
||
Контрольные вопросы ............................................................................................... |
|
|
|
352 |
|
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ. |
ФАЗОВАЯ И ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИИ |
. |
. |
353 |
|
13Л. Характеристика угловой модуляции............................................................. |
|
|
353 |
||
13.2. Фазовая м о д у л я ц и я ....................................................................................... |
|
• |
. |
355 |
|
13.3. Частотная |
м о д у л я ц и я .......................................................................... |
357 |
|||
4
13.4. Способы осуществления частотной модуляции......................................... |
362 |
Контрольные вопросы ...................................................................................................... |
380 |
Г Л А В А Ч Е Т Ы Р Н А Д Ц А Т А Я . ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ . . . |
. 381 |
14.1. Область применения и характеристика..........................................................
14.2. Основные виды импульсной модуляции..........................................................
Г Л А В А П Я Т Н А Д Ц А Т А я. ТЕЛЕГРАФНАЯ РАБОТА РАДИОПЕРЕДАТЧИКА
15.1.Общая характеристика......................................................................................
15.2.Амплитудная манипуляция (А Т )........................................................................
15.3.Частотная манипуляция ( Ч Т ) ........................................................................
15.4.Фазовая манипуляция ( Ф Т ) ...............................................................................
15.5.Радиотелеграфный тр ак т ......................................................................................
Контрольные |
вопросы ...................................................................................................... |
Ч А С Т Ь III. |
ТИПОВЫЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ У С Т Р О Й С Т В А ................................. |
ГЛ А В А Ш Е С Т Н А Д Ц А Т А Я . СИСТЕМЫ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
16.1.Системы и функциональные с х е м ы .................................................................
Г Л А В А С Е М Н А Д Ц А Т А Я . РАДИОПЕРЕДАТЧИКИ СРЕДНИХ И КОРОТ
КИХ В О Л Н ...................................................................................................................................
17.1.Общая характеристика '......................................................................................
17.2.Типовые возбудители .......................................................................................
17.3.Передатчики для радиосвязи...............................................................................
17.4.Передатчики для радиовещания........................................................................
Г Л А В А В О С Е М Н А Д Ц А Т А Я - |
РАДИОПЕРЕДАТЧИКИ |
УЛЬТРАКОРОТКИХ |
ВОЛН .................................................................................. |
: : |
: : : : : |
381
383
388
388
390
394
400
402
403
404
405
405
417
417
417
426
446
457
18.1. Телевизионные передатчики............................................................................... |
|
|
457 |
18.2. Особенности сеточной модуляции в передатчике изображения . |
466 |
||
18.3. Расчет режимов каскадов передатчика |
изображ ения ............................. |
471 |
|
18.4. Передатчики изображения на клистронах |
.................................................. |
474 |
|
18.5. Передатчики радиовещания с частотной |
м одуляцией ............................. |
476 |
|
18.6. Передатчики радиорелейных линий . . . |
.................................... |
480 |
|
Приложение 1 ........................................................................ |
|
............................. |
491 |
Список литературы........................................................................ |
|
. . . |
496 |
П Р Е Д И С Л О В И Е
Второе издание учебника дополнено и перера ботано в соответствии с требованиями новизны и общим направ лением развития техники радиопередающих устройств.
В настоящее время в связи с разработкой и внедрением на ра диопередатчиках связи и вещания более совершенных генератор ных ламп с относительно линейными характеристиками, отличаю щихся малыми токами сеток и обеспечивающих номинальную мощность в режимах без заметного перераспределения тока като да, возникла необходимость пересмотреть методику технического расчета их режимов. У современных генераторных тетродов и триодов, как следует из вида семейств характеристик, перенапря женная область с резким спадом характеристик анодного тока и одновременным возрастанием характеристик токов сеток, вследст вие перераспределения тока катода, отсутствует. Это является большим достоинством современного ассортимента генераторных ламп и свидетельствует о значительных достижениях отечествен ной электровакуумной техники. Однако невольно это обстоятель ство приводит к разрушению традиционного порядка технического
расчета режимов генераторных ламп, основанного, как |
известно, |
на представлениях о линии граничного (критического) |
режима и |
ее крутизне — Srp. Отсутствие перенапряженной области на семей стве характеристик приводит к неопределенности положения гра ничной линии; она оказывается не выраженной, ее положение в плоскости семейства характеристик трудно определяется; вычис ление значения крутизны граничной линии Srp (основного расчет ного параметра) становится невозможным. При этом расчет ре жима в общепринятом порядке приводит к погрешностям, не до пустимым для технических расчетов, и утрачивает смысл.
В учебнике рассмотрен более целесообразный порядок расчета рабочих режимов, основанный на использовании реальных харак теристик и тех параметров генераторных ламп, которые наиболее просто и достоверно из них определяются. Методика разработана Б. С. Агафоновым и в случае расчета режимов генераторных три одов оказывается универсальной, не зависящей от вида реальных
характеристик — их кривизны, наличия |
или отсутствия у них пе |
ренапряженной области и нр. |
вопросы выбора режима |
По этим же причинам пересмотрены |
|
о |
|
при анодной модуляции. Рекомендации об исключительном ис пользовании перенапряженных режимов опровергаются практи кой. На радиовещательных передатчиках, например, в каскадах на триодах типа ГУ-66А анодная модуляция осуществляется в режи мах, при которых все точки статической модуляционной характе ристики соответствуют недонаиряженной области семейства. При этом установочная мощность лампы используется лучше по срав нению с ранее 'применявшимися режимами на аналогичных по мощности лампах, но более старой конструкции (ГУ-23А, Г-433).
Расположение учебного материала и методическое построение каждой из отдельных частей книги сохранены прежними; они со ответствуют действующей программе курса. Как и ранее, автор стремилась сочетать изучение теоретических основ предмета с при кладными вопросами техники радиопередатчиков. Прикладная направленность выражается в использовании для примеров и рас смотрения принципиальных схем и функциональных блоков, взя тых из современной радиопередающей аппаратуры. Третья часть учебника дополнена описанием новейших типов стационарных пе редатчиков радиосвязи и вещания.
Ввиду жестко ограниченного объема книги пришлось отказать ся от дополнительных примеров расчетов режимов и деталей прин ципиальных схем генераторов. Это обстоятельство, однако, не приносит большого ущерба изучающему курс, так как значитель ное число необходимых примеров для указанных расчетов имеется в учебных пособиях по проектированию радиопередатчиков и в радиотехнических справочниках.
Таблицы генераторных ламп в приложении к учебнику состав лены и выверены по справочным данным промышленности техни ком Л. П. Ларионовой, которой автор выражает свою тризма - телыность.
Автор благодарит коллег— 'преподавателей техникумов связи тт. Шарова Н. И., Мейера А. В., Корчака В. Н., Коновалова Н. Г., отзывы и замечания которых помогли при подготовке рукописи второго издания.
Большую благодарность автор приносит рецензенту канд. техн. наук Д. П. Линде за работу по изучению и рецензированию руко писи. Полезные замечания и советы значительно облегчили зада
чи |
автора по дальнейшему |
совершенствованию содержания ру |
кописи. |
|
|
рес |
Отзывы и пожелания по книге рекомендуется направлять в ад |
|
издательства «Связь» |
(Москва-центр, Чистопрудный буль |
|
вар, 2). |
|
|
Автор
Ч а с ть I
Генераторы
высокочастотных
колебаний
Наиболее важными в технике радиопередающих устройств являются вопросы создания (генерации) высокочастот ных колебаний, т. е. переменных токов и напряжений радиоча стоты.
Используемые в настоящее время электронные схемы высоко частотных генераторов устроены по принципу преобразования энергии источника постоянного тока в электромагнитную энергию высокочастотных колебаний, которые излучаются в окружающее пространство в виде радиоволн. Их неограниченное распростране ние используется для передачи полезной информации (телефон ных разговоров, программ телевидения и радиовещания и др.).
Интенсивность электромагнитного излучения зависит от мощ ности радиопередатчика, эффективности действия излучающей си стемы (антенны), что в совокупности со способом модуляции и определяет надежность передачи информации.
Источники электромагнитных колебаний носят название высо кочастотных генераторов. Они составляют основу любого радио передатчика. Обязательным элементом генератора является коле бательная система, в которой возбуждаются и поддерживаются незатухающие вынужденные колебания частот радиодиапазона. Его практические границы для радиосвязи, радиовещания и теле метрии в настоящее время определяются частотами от 300 кГц до 30 000 МГц. В различных схемах генераторов управление процес сом генерации осуществляется при помощи электронной лампы, транзистора либо специального электровакуумного прибора (на пример, резонатора, клистрона, магнетрона, лампы бегущей вол ны и др..).
Принцип преобразования энергии в ламповых и транзисторных генераторах основан на использовании взаимодействия потока движущихся ускоренно зарядов с электрическим полем колеба тельной системы. Лампа и транзистор в различных схемах рас сматриваются и используются в качестве безынерционных прибо ров, управляющих процессом преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний. Инер
8
ционные свойства элементарных носителей зарядов, определенные массой электрона, в генераторах подобного типа снижают эффек тивность процесса преобразования энергии. С увеличением часто
ты |
колебаний |
в диапазонах сверхвысоких частот (свыше |
300 |
МГц) эти |
явления проявляются все в большей степени, и |
дальнейшее использование ламповых и транзисторных устройств становится нерациональным, так как приборы утрачивают бе зынерционные свойства и резко снижаются усилительные свой ства лампы и транзистора. Как известно из курса ЭПП, это свя зано с увеличением влияния на работу приборов не только инер ции носителей зарядов, но и влиянием междуэлектродных емко стей и распределенных индуктивностей выводов электродов и эле ментов конструкции приборов.
Для генерации сверхвысокочастотных колебаний дециметрово го, сантиметрового, миллиметрового диапазонов применяются спе циальные электровакуумные приборы. Процесс преобразования энергии источника постоянного тока в них основан на использова нии инерционных свойств электронного потока. В приборах этого типа, весьма разнообразных по своему конструктивному выпол нению, реализован один общий принцип, заключающийся в созда нии необходимых условий для взаимодействия электромагнитных колебаний (возбужденных в объемных резонансных системах) с неоднородным потоком электронов. Неоднородный или расгруппированный по скорости поток несет в своих отдельных сечениях раз личные порции энергии (различное количество электронов), что удобно используется для поддержания и усиления незатухающих электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты.
Генераторы такого типа получают все большее распростране ние в ультракоротковолновом диапазоне (сантиметровых и милли метровых волн). В отличие от ламповых, эти приборы позволяют в ряде случаев осуществлять электронную перестройку генерируе мых колебаний в широком диапазоне частот (например, приборы типа лампы бегущей волны) при достаточном для практических задач, коэффициенте полезного действия.
Изучение принципов построения и работы высокочастотных ге нераторов радиодиаиазона составляет теоретическую основу рас сматриваемого курса (ч. I).