Синусоидальной формы

В конечном счете, задача генератора заключается в том, чтобы превратить постоянный ток от источника питания в переменный ток синусоидальной формы с частотой f_р. Именно эту задачу решают остальные элементы схемы.

При замыкании ключа Кл на усилитель поступает постоянное напряжение от источника питания и начинает протекать постоянный ток. Спектр броска тока (импульса включения питания) очень широкий и содержит колебания разных частот, в том числе колебания с частотой f_р, на которую настроен контур. Этот импульс по цепи обратной связи подается на колебательный контур.

После окончания импульса включения схемы в колебательном контуре возникают свободные колебания с частотой f_р. Как видно на рис. 2.9, они постепенно затухают из-за потерь энергии в контуре. В данном случае этого не произойдет, потому что усилитель компенсирует эти потери энергии.

Слабые по величине колебания в контуре усиливаются каскадом усиления и по цепи положительной обратной связи подаются на колебательный контур. В результате колебания в контуре становятся незатухающими. Кроме того, ток от источника питания, протекающий через усилитель, также принимает форму синусоидального колебания.

Таким образом, активный элемент усилителя, лампа или транзистор, превращают постоянный ток источника питания в переменный с частотой, равной резонансной частоте f_р колебательного контура.

Рис. 2.11. Принципиальная схема транзисторного LC-генератора синусоидальных колебаний

Схема генератора синусоидальных колебаний с резонатором в виде параллельного колебательного контура приведена на рис. 2.11.

Частота колебаний с выхода генератора определяется значениями элементов и . Усилитель выполнен на транзисторе по схеме с общим эмиттером.

Элементы и устанавливают на базе транзистора напряжение порядка 0,8-0,9 В, обеспечивающее прохождение тока через транзистор. Обратная связь образована трансформатором . В зависимости от подключения концов катушки обратная связь может быть положительной или отрицательной.

Для передачи сообщений (сигналов) на большие расстояния необходимо использовать высокочастотные радиосигналы, подаваемые несущими колебаниями. Сигналы обычно образуются низкочастотными колебаниями. Для передачи сигнала с помощью высокочастотного несущего колебания используют операцию модуляции. Она заключается в изменении одного из параметров несущего колебания по закону передаваемого сигнала.

а) б) в)

Рис. 2.12. Амплитудно-модулированное высокочастотное колебание: а) высокочастотное несущее колебание, б) передаваемый сигнал, в) результат амплитудной модуляции несущего колебания

На рис. 2.12 в качестве примера показано высокочастотное колебание, поступающее на вход передающей антенны, промодулированное по амплитуде низкочастотным колебанием, содержащим передаваемое сообщение.

2.5. Принципы приема радиосигналов

Принцип 1. Прием радиосигналов заключается в получении электрических колебаний за счет энергии свободно распространяющихся электромагнитных волн. Эти электрические колебания возникают в проводе приемной антенны радиоприемника, который пересекается с движущейся со скоростью м/с электромагнитной волной, которую возбудила передающая антенна одной из работающих радиостанций. Форма этих электрических колебаний полностью совпадает с формой тока в передающей антенне радиовещательной станции, хотя их интенсивность в миллионы раз меньше.

В этой же приемной антенне возбуждаются электрические колебания от работающих радиостанций всего мира и различные помеховые токи, например, от грозовых разрядов. Таким образом, на вход первых каскадов радиоприемника поступает сложный радиосигнал. Отметим, что присутствующий в этом суммарном сигнале сигнал от каждой радиостанции отличается по частоте. Этот признак дает возможность выделить сигнал нужной радиостанции.

Принцип 2. Для получения передаваемой по радиоканалу полезной информации радиоприемное устройство должно обладать свойством избирательности по отношению к принятым сигналам разных радиостанций.

Как отмечалось в п. 2.1, в каждой приемной антенне образуется суммарный электрический ток от всех источников радиосигналов. Поэтому прежде, чем начать извлекать полезную информацию, необходимо выделить токи именно той радиостанции, с которой поддерживается связь. Для этого каждой радиостанции выделяется определенный частотный диапазон, а на входе приемника ставится фильтр, настроенный на пропускание синусоидальных колебаний в пределах данного диапазона. В качестве таких фильтров используются колебательные контуры.

Принцип 3. Для обеспечения радиоприема выполняется детектирование (демодуляция) принятых приемной антенной высокочастотных радиосигналов.

Детектированием называется процесс извлечения полезной информации из модулированного тем или иным способом радиосигнала. Типичный вид амплитудно-модулированного сигнала представлен на рис. 2.12в. В результате детектирования должен появиться сигнал, показанный на рис. 2.12б. Он задает закон изменения амплитуды несущего колебания (см. рис. 2.12а) и содержит полезную информацию передаваемого по радиоканалу сообщения.

Фундаментальным свойством среды, в которой распространяются электромагнитные колебания (космическое, воздушное и ряд других видов пространств), является свойство линейности. Благодаря этому свойству, как уже отмечалось выше, формы электрических токов в приемных антеннах всех радиоприемников совпадают с формой тока, протекающего в передающей антенне радиопередающего устройства. Поэтому после детектирования выделяется тот же модулирующий сигнал (см. рис. 2.12б), который содержал полезную информацию.

Принцип 4. Радиоприем должен сопровождаться значительным усилением принятых приемной антенной сигналов радиостанции.

Под усилением сигналов понимается операция, определенная выражением , где x – исходный, а у – усиленный в k раз сигналы. Напряжения высокочастотных токов, наведенных электромагнитными полями различных радиостанций, чрезвычайно низкое. Если это напряжение равно хотя бы одному микровольту, т.е. 10^-6 В, то сигнал с таким уровнем интенсивности считается достаточно хорошим. В то же время сигнал на выходе радиоприемника должен иметь напряжение, необходимое для нормальной работы различных оконечных устройств (громкоговорителя, телевизионного индикатора, электродвигателя и т.п.). Поэтому важнейшей функцией радиоприемника является усиление в миллионы раз принятых сигналов, как высокочастотных (после антенны), так и низкочастотных (после детектора).

Рис. 2.13. Обобщенная структура радиоприемного устройства

Суммируя требования принципов 1-4, можно в самом общем виде представить структуру радиоприемного устройства (см. рис. 2.13).