1.9. Радиоприемная аппаратура

1.9.1. Основы радиопередачи

Передача аудио- и телеинформации на большие расстояния осуществляется с помощью высокочастотных электромагнитных колебаний — радиоволн. По своей природе радиоволны относятся к колебаниям, частота которых от 30 до 6 ■ 10¹² кГц и длина волны от 500 мкм до 10000 м. Частота колебаний радиоволн связана с длиной волны формулой

f=с/d,

где с — скорость света; d — длина волны.

Радиоволны могут иметь естественное и искусственное проис­хождение.

К радиоволнам естественного, внеземного, происхождения относятся мощные излучения Солнца, планет, отдельных звезд и галактик. На земле источниками радиоволн могут быть изверже­ния вулканов, разряды молний и возбужденная ионосферная плаз­ма (полярные сияния, магнитные бури).

К радиоволнам искусственного происхождения относятся элек­тромагнитные колебания, возникающие в линиях электропере­дач, излучения от мощных промышленных переключателей и трансформаторов, от электросварочных аппаратов, от транспорт­ных средств и от короткого замыкания в бытовых электрических приборах.

Все излучения природного и искусственного происхождения носят случайный характер, практически не предсказуемы, поэто­му являются серьезными источниками помех в радиовещании.

Для передачи звуковой информации используются «чистые» искусственные радиоволны, источником которых являются мощ­ные генераторы высокочастотных колебаний на радиостанциях.

Характер распространения радиоволн зависит от частоты ко­лебаний и, соответственно, от длины волны. С учетом особеннос­тей распространения, генерации и излучения все радиоволны принято делить на длинные (ДВ), средние (СВ), короткие (KB) и ультракороткие (УКВ):

ДВ (LW - long wave) - 735...2000 м (408... 150 кГц);

CB (MW - middle wave) - 187...571 м (1600...525 кГц);

KB (SW - short wave) - 25...75 м (12...4 МГц);

УКВ (FM - frequency modulation) - 2,78...4,И м (65,8... 108 МГц).

Благодаря свойству переносить энергию со скоростью света радиоволны нашли применение для передачи звуковой и видео­информации на большие расстояния. Для этого их определенным образом видоизменяют, «накладывая» на них электрические ко­лебания, полученные, например, с микрофона или магнитофона. Этот процесс в радиотехнике называется модуляцией.

Модулированные радиоволны, оставаясь высокочастотными, свободно излучаются антенной в эфир, унося с собой необходи­мую информацию. С помощью радиоприемных устройств эта ин­формация улавливается, усиливается и воспроизводится.

В практике радиовещания нашли применение амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и полярная (ПМ) модуляция.

При амплитудной модуляции происходит векторное сложение мгновенных значений амплитуд ВЧ- и НЧ-колебаний. На рис. 1.17, а показано, что огибающая модулированных ВЧ-колебаний анало­гична НЧ-сигналу. Радиоволны как бы несут «на своих плечах» НЧ-сигнал, поэтому основная частота радиостанции называется несущей. AM используется при передаче сигнала на длинных, сред­них и коротких волнах. Недостатком радиопередач AM является подверженность их влиянию атмосферных помех, которые также имеют амплитудный характер. Качество вещания на этих диапазо­нах невысокое, так как максимальная частота модуляции не пре­вышает 6500 Гц, а реальная полоса воспроизводимых частот еще ниже.

Частотная модуляция отличается тем, что амплитуда ВЧ-ко- лебаний остается неизменной, но изменяется их частота в соот­ветствии с изменением амплитуды НЧ-сигналов (см. рис. 1.17, б). Частотно-модулированные колебания в меньшей степени подвер­жены влиянию внешних помех, так как они в основном носят не частотный, а амплитудный характер. ЧМ используется при пере­даче на УКВ (FM). В этом диапазоне удается передавать звуковой сигнал от 30 Гц до 15 кГц как в монофоническом, так и стерео­фоническом звучании.

Полярная модуляция используется для стереофонического ве­щания на УКВ и отличается от частотной тем, что положительные полупериоды ВЧ-колебаний модулируются одним каналом, а от­рицательные — другим (см. рис 1.17, в).

В комплект оборудования радиостанции входят радиопередат­чик, передающая антенна, связывающий их между собой фидер (высокочастотный кабель) и источники электропитания. Радио­передатчик выполняет всю работу по генерированию, модулиро­ванию и усилению ВЧ-колебаний. Обычно на радиостанции име­ется несколько радиопередатчиков, работающих в разных диапа­зонах радиоволн.

Для того чтобы радиостанции не мешали друг другу, для каж­дой из них отводится по международным правилам строго опре­деленная несущая частота радиоволн. Например, радиостанция Санкт-Петербурга работает на частоте 801 кГц, Киева — 783 кГц, Риги — 1350 кГц.

Интервал между несущими частотами соседних каналов на ДВ и СВ выбран равным 9 кГц (все частоты кратны 9). В США и Япо­нии кратность частот равна 10. Каждая радиостанция имеет свое название и свои позывные.

Следует учитывать, что радиостанция передает высокочастот­ный модулированный сигнал не на одной частоте, а на полосе частот, которая образуется вследствие того, что аналоговый аудио­сигнал несущей частоты представляет собой спектр звуковых час­тот. Поэтому модулированный сигнал имеет несущую частоту и верхнюю и нижнюю боковые частоты. Например, если радиостан­ция Санкт-Петербурга ведет передачу аудиоинформации на час­тоте 801 кГц, полоса звуковых частот которой 9 кГц, то полоса радиочастот, занимаемая этой радиостанцией, 797,5...806,5 кГц.

Рис. 1.17. Графическое изображение модуляции: а — амплитудной, б — частотной, в — полярной

Тесное соседство каналов разных радиостанций приводит к тому, что спектры их боковых полос иногда перекрываются. Чтобы умень­шить взаимные помехи, близкие частоты присваивают географи­чески удаленным друг от друга радиостанциям.