Основные параметры радиопередатчиков и проблема электромагнитной совместимости

3.1. Параметры радиопередатчика

К основным параметрам радиопередатчика, характеризующим его технические показатели, относятся:

диапазон частот несущих колебанийf_x ...f_N\

число частот N внутри этого диапазона. В самом простом слу­чае радиопередатчик может быть одночастотным и тогда N = 1;

шаг сетки рабочих частот ∆f_ш в заданном диапазоне, определя­емый согласно выражению

∆f_ш= (f_N – f₁)/( N-1)

где N>2.

Радиопередатчик может работать на любой из фиксированных частот внутри диапазона f₁...f_N (рис. 3.1). Например, радиопередат­чик системы УКВ самолетной радиосвязи работает в диапазоне ча­стот 118... 136 МГц при шаге ∆f_ш = 25 кГц, общее число частот согласно (3.1) N=712.

Недопустимо излучение радиопередатчика не только вне закреп­ленного за ним диапазона частот f₁...f_N, но и на частоте, отличной от фиксированной сетки частот, например между частотами f₂ и f₃;

нестабильность частоты несущих колебаний. Различают абсо­лютную и относительную нестабильность частоты, долговремен­ную и кратковременную.

Абсолютной нестабильностью частоты называется отклонение частоты /излучаемого радиопередатчиком сигнала от номинально­го значения частоты /_ном. Например, /_ном = 120 МГц, а фактически радиопередатчик излучает сиг- нал с частотой/= 119,9994 МГц. Следовательно, абсолютная не­стабильность частоты

∆f_{н ест} = f_ном – f = 120-119,9994МГц=0,0006МГц =0,6кГц

Относительной нестабильностью частоты называется отноше­ние абсолютной нестабильности частоты к ее номинальному зна­чению:

∆f ⁼ ∆f_нест / f_ном (3.2)

Согласно (3.2) в рассмотренном примере относительная неста­бильность

∆f = 0,0006/120 = 0,000005 = 5-10^-6.

В современных радиопередатчиках относительная нестабиль­ность частоты обычно не превышает (2...3)-10^-6. Но в некоторых случаях, например системах радионавигации, к этому параметру предъявляются еше более жесткие требования: в них следует иметь Д/< 10"⁹.

Определение долговременной и кратковременной нестабиль­ности частоты рассмотрено в гл. 10;

выделенная полоса частот излучения ∆f_выд. колебаний радиопередатчик излучает сигнал

и = U₀cos(2πf₀ +φ₀),

где fо — частота несущих колебаний.

Спектр такого колебания имеет одну составляющую (рис. 3.2, а). При любом виде модуляции — амплитудной, частотной, фазовой и импульсной — спектр сигнала становится или линейчатым (рис. 3.2, б), или сплошным (рис. 3.2, в), занимая определенную полосу частот ∆ f_cn.

Для этого спектра выделяется определенная полоса частот ∆ f _ВЬ1Д. При этом следует соблюдать неравенство ∆f_сп < ∆f_вьш, т.е. спектр сигнала должен укладываться в выделенную для него полосу. В противном случае излучения одного радиопередатчика могут ме­шать другим радиопередатчикам, проникая в выделенные для них полосы излучения. Данная проблема более подробно обсуждается в подразд. 3.2;

Рис. 3.3

выходная мощность несущих колебаний Р_А — активная мощность, поступающая из радиопередатчика в антенну. Антенна имеет вход­ное комплексное сопротивление Z_A = R_A + jX_A. Поэтому при изме­рении выходной мощности радиопередатчика антенна может быть заменена эквивалентным сопротивлением Z_экв = Z_A. Мощность, рассеиваемая в активной составляющей сопротивления R_A, и есть выходная мощность радиопередатчика Р_А, излучаемая антенной (рис. 3.3, а).

Мощность Р_А можно определить и вторым способом при не­посредственном подключении радиопередатчика к антенне. По связывающему их фидеру распространяются две волны: в прямом направлении — падающая, в обратном — отраженная от антенны (рис. 3.3, б). При этом мощность радиопередатчика

Р_А ⁼ Рпад – Ротр, (3.3)

где Рпад — мощность падающей волны; Ротр — мощность отражен­ной волны;

суммарная мощность, потребляемая радиопередатчиком от ис­точника или блока питания по всем цепям, Р_0общ,

коэффициент полезного действия, или промышленный КПД, опре­деляемый как отношение выходной мощности радиопередатчика к потребляемой:

ƞ = Р_А / Р_0общ -

Вид модуляции и определяющие его параметры. При амплитуд­ной модуляции таким параметром является коэффициент моду­ляции т≤1, при частотной — девиация частоты ∆f_дев, при фазо­вой — девиация фазы ∆φ _дев, при импульсной — длительность им­пульса τ и период их повторения Т.

П араметры передаваемого сообщения. Таким сообщением может быть речевая, факсимильная, телевизионная, телеметрическая и другая разнообразная информация, в том числе и считываемая с компьютера. Сообщение может передаваться в форме аналогового (рис. 3.4, а) или цифрового сигнала (рис. 3.4. б). При аналоговом сообщении Рис. 3.4

основным характеризующим его параметром является полоса частот спектра сигнала, при цифровом — число бит в се­кунду (битом называется единица цифровой информации, при дво­ичном коде это 1 или 0).

Параметры, характеризующие допустимые искажения переда­ваемого сообщения. В результате процесса модуляции, т.е. нало­жения на несущие колебания исходного сообщения, последнее пре­терпевает некоторые изменения или, иначе говоря, искажается. В каждом конкретном случае устанавливается вид и норма на эти искажения. Например, при передаче сообщения в виде синусо­идального сигнала таким параметром является коэффициент не­линейных искажений, определяющий появление в исходном сиг­нале 2, 3-й и последующих гармоник. При передаче импульсных сигналов искажения можно характеризовать по изменению фор­мы сигнала — допустимой длительности фронта (рис. 3.5).

П обочные излучения радиопередатчика. В идеальном случае ра­диопередатчик должен излучать только сигнал на частоте несущей, и его спектр должен укладываться в выделенную полосу частот (рис. 3.6, а). Однако по нескольким причинам, основной из кото­рых является нелинейный характер процессов, протекающих в кас­кадах радиопередатчика, в спектре излучаемого им сигнала появ­ляются побочные составляющие (рис. 3.6, б).

Побочные излучения, лежащие за преде­лами, но вблизи выделенной полосы частот, называются внеполосными. Кроме них радио­передатчик может излучать гармоники — сиг­налы с частотой 2fо, 3fо и т.д., а также субгар­моники — сигналы с более низкой частотой fо/n. Кроме того, возможно излучение так на­зываемых «паразитных» колебаний, причиной возникновения которых является самовозбуж­дение в усилительных каскадах радиопередат­чика. Возникновение «паразитных» колебаний должно быть практически исключено.

Поскольку полностью исключить побоч­ные излучения нельзя, особенно в мощных