Радиопередающие устройства Общие сведения. Принципы генерации частоты передатчика Назначение, классификация и основные характеристики радиопередающих устройств

Назначение радиопередающих устройств

Радиоэлектронные средства (РЭС) — это изделия, функционирование которых основано на принципах радиотехники и электроники. Радиопередатчик (передатчик) является примером образца РЭС. Согласно ГОСТ радиопередатчиком называется устройство для формирования радиочастотного сигнала (радиосигнала), подлежащего излучению. Функцию излучения выполняет антенна, которая фидером соединяется с передатчиком, образуя антенно-фидерную систему (АФС). Радиопередатчик совместно с подключенной АФС называется радиопередающим устройством.

Функциональное и конструктивное единство передатчика, приемника и АФС составляет основу радиотехнической станции (радиосвязной, радиолокационной, радионавигационной и др.).

Радиотехнические станции (РТС) совместно с другими устройствами объединяются в радиоэлектронные комплексы (РЭК). Примером РЭК может служить типовой комплекс связи (совокупность бортовых связных, командных радиостанций и дополнительных специальных устройств).

Еще более сложными являются радиоэлектронные системы, например радиотехническая система опознавания государственной принадлежности целей, радиотехническая система ближней навигации (РСБН).

Устройства принято делить на функциональные узлы, а их, в свою очередь, на каскады, каждый из которых является минимальной функциональной частью РЭС.

Радиосигналы передатчиков всецело определяются назначением РТС. Это или сигналы, несущие информацию (в радиосвязи), или предназначенные для извлечения информации (в радиолокации), или излучающиеся для разрушения информации (при радиоборьбе).

Классификация

Авиационные радиопередатчики классифицируются по следующим признакам.

1.Назначение. Назначение передатчика всецело определяется РТС, в составе которой он применяется. Соответственно есть передатчики связные, радиолокационные, помех, спецназначения и др.

2. Диапазон рабочих радиочастот. Классификация передатчиков по этому признаку соответствует классификации видов радиоволн и частот по ГОСТ, представленной нижеследующей таблицей.

Учитывая традиционное распределение между различными службами диапазонов радиоволн, границы которых не совпадают со стандартными, допускаются к применению следующие названия:

• сверхдлинные волны (СДВ) - участки диапазона мириаметровых волн;

• длинные волны (ДВ) - участки диапазонов километровых и гектометровых волн;

• средние волны (СВ) - участки диапазона гектометровых волн;

• короткие волны (KB) - участки диапазонов гектометровых и декаметровых волн;

• ультракороткие волны (УКВ) - радиоволны диапазонов дециметровых, сантиметровых, миллиметровых и децимиллиметровых волн.

Диапазон частот (волн)	Обозначение полосы	Наименование волн
3 – 30 кГц(100 – 10 км)	ОНЧ(очень низкие частоты)	Мириаметровые
30 – 3*102 кГц(1 – 0,1 км)	НЧ(низкие частоты)	Километровые
3*102–3*103кГц(1– 0,1км)	СЧ(средние частоты)	Гектометровые
3 – 30 МГц (100 – 10 м)	ВЧ(высокие частоты)	Декаметровые
30 – 3*102 МГц (10 – 1 м)	ОВЧ(очень высокие частоты)	Метровые
0,3 – 3 ГГц (10 –1 дм)	УВЧ(ультравысокие частоты)	Дециметровые
3 – 30 ГГц (10 – 1 см)	СВЧ(сверхвысокие частоты)	Сантиметровые
30 – 3*102 ГГц (10 –1 мм)	КВЧ(крайне высокие частоты)	Миллиметровые
3*102–3*103ГГц(1–0,1мм)	ГВЧ(гипервысокие частоты)	Дециметровые
3*103–3*106ГГц(0,1–13мм)	––––	Оптические

В пределах присвоенной полосы радиочастот передатчик может работать на фиксированной частоте или с плавной настройкой на любую частоту. Большинство диапазонных авиационных радиопередатчиков работают на жестко фиксированных частотах, в том числе и с предварительной настройкой на несколько из них. Это позволяет летчику (оператору) быстро входить в связь с нужным корреспондентом, уходить от прицельной помехи и т. д.

Важнейшей характеристикой рабочей радиочастоты и передатчика в целом является стабильность частоты, оценивающая степень ее постоянства. Требование к стабильности частоты определяется РТС, в составе которого работает передатчик.

3. Вид модуляции. В зависимости оттого, какой параметр несущей (амплитуда, частота или фаза) изменяется в соответствии с передаваемым сигналом, различают следующие виды модуляции: амплитудную (AM), частотную (ЧМ), фазовую (ФМ) и импульсную (ИМ). Особо следует рассматривать формирование однополосного сигнала (ОПС) из амплитудно- модулированного, что широко известно как однополосная модуляция (ОМ). В стадии разработок находится также метод формирования ОПС из частотно-модулированного колебания.

Частным случаем модуляции является манипуляция, широко применяемая для телеграфной радиосвязи.

Сформированный для излучения сигнал в соответствии с принятой классификацией описывается пятисимвольной буквенно-цифровой кодовой группой. Три первых символа являются обязательными, два последующих могут быть опущены.

Первый обязательный символ — буква, характеризующая тип модуляции, например: А

— амплитудная, две боковые полосы; Р — частотная; О — фазовая; Р — импульсная; К.

— одна боковая, несущая ослаблена.

Второй обязательный символ — цифра, которая определяет вид передачи: О— модулирующий сигнал отсутствует; 3—один канал аналоговой информации. Третий обязательный символ — буква. Она указывает на вид передаваемой информации. Например, В — телеграфная радиосвязь при приеме на слух; Е — телефонная радиосвязь. Так, двухполосное радиоизлучение при AM телефонной радиосвязи будет обозначено кодовой группой: АЗЕ, для однополосного сигнала— ЮЕ.

4. Мощность. Передатчик характеризуется несколькими видами выходной мощности радиочастотных колебаний (на входе АФС), которые определяются видом модуляции. Различают мощности: среднюю (несущей частоты при отсутствии модуляции), пиковую, импульсную, телефонную. Эти мощности у авиационных передатчиков находятся в пределах от долей ватта в режиме несущей частоты до нескольких сот киловатт в импульсе. Различают передатчики очень малой мощности (меньше 3 Вт), малой мощности (3— 100 Вт), средней (0,1—10 кВт), мощные (10—1000 кВт), сверхмощные (более 1 МВт). Из других классификационных признаков передатчиков отметим такие, как способ охлаждения (воздушное или жидкостное), конструктивное исполнение, необходимые источники энергопитания, условия эксплуатации.

Требования к авиационным радиопередатчикам

К ним относятся: электрические, конструктивные требования, а также требования по надежности, электромагнитной совместимости, метрологическому обеспечению, радиомаскировке и др.

Из числа электрических очень важным является требование обеспечения максимального промышленного КПД, определяемого отношением выходной средней мощности радиосигнала передатчика к мощности, потребляемой от источников питания. Практически он меньше 50%, а потому снижение мощности потерь является актуальной задачей особенно для мощных передатчиков. Исключительно важным также является требование к стабильности частоты. Она не должна отличаться от заданной. Требования к стабильности частоты непрерывно повышаются от одного поколения РТС к другому.

Из конструктивных требований главными являются требования к габаритам, массе, удобству монтажа, технологичности сборки, унификации и стандартизации узлов и блоков.

Метрологические требования определяют использование сервисной контрольно-поверочной и контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) общего применения.

Требование по надежности наиболее часто сводится к заданию гарантийных обязательств заводу-изготовителю.

Требования по электромагнитной совместимости заключаются в том, чтобы передатчики не нарушали работу приемников (не являлись источниками активных непреднамеренных помех).

Радиомаскировка включает комплекс мероприятий по противодействию иностранным техническим разведкам. Применительно к радиопередатчикам исключительное значение имеют такие мероприятия, как работа передатчика на эквивалент антенны, с пониженной мощностью, минимальное время; излучение в направлении своей территории, но в сторону от населенных пунктов, шоссе, аэропортов; экранирование передатчиков; со­гласованное поглощение излучения; засекречивание передачи; соблюдение правил радио­обмена; выполнение команд на запрет излучения.

Структурные схемы и основные каскады передатчиков

Несмотря на многообразие авиационных передатчиков, их электрические структурные схемы состоят из каскадов в большинстве своем одинакового функционального назначения. В этом можно убедиться при сравнительном анализе электрических схем передатчиков. Основными каскадами являются:

1. Автогенератор (АГ)— генератор электрических гармонических колебаний, автономно создающий незатухающие колебания заданной частоты.

2. Усилитель мощности (УМ)— генератор с внешним возбуждением, в котором выходная мощность колебаний больше входной, а частоты равны.

3. Буферный усилитель (БУ) — усилитель мощности с большим входным сопротивлением. Применяется для ослабления влияния последующих каскадов передатчика на частоту автогенератора.

4. Умножитель частоты (nf) — устройство, на выходе которого частота колебаний в целое или дробное число (n) раз больше частоты входного сигнала.

5. Делитель частоты (f/n) — устройство, частота колебаний на выходе которого в целое или дробное число (n) раз меньше, чем на входе.

6. Модулятор (М) — устройство для осуществления процесса модуляции.

7. Преобразователь частоты (ПЧ) — устройство для переноса полосы радиочастот, занимаемой сигналом, в другую часть частотного спектра.

8. Возбудитель (В)— устройство для формирования гармонических колебаний с заданными частотами с помощью одного или нескольких автогенераторов.

9. Опорный автогенератор (ОГ) — автогенератор повышенной стабильности частоты, обычно с кварцевой стабилизацией.

10. Синтезатор (С)— возбудитель на основе опорных генераторов.

В схемной и конструктивной реализации каскады одинакового функционального назначения в разных передатчиках, как будет показано дальше, могут значительно отличаться элементной базой, режимами и параметрами.

Помимо указанных функциональных узлов и каскадов все передатчики имеют следующие той или иной сложности системы: охлаждения (или термостабилизации), встроенного контроля, включения, защиты и сигнализации, стабилизации выходной мощности, систему настройки и др.