3 Радиопередающие устройства
3.1 Основные функциональные узлы и технические характеристики радиопередающих устройств (рпду)
В функциональном смысле под радиопередающим устройством понимается комплекс оборудования, предназначенный для формирования и излучения радиочастотного сигнала (радиосигнала).
Назначение РПДУ – сформировать радиосигнал в соответствии с требованиями, установленными при разработке радиотехнических систем. Кроме этого передатчики организуют передачу радиосигнала по радиоканалам.
Радиосигналом называют колебания радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяется (модулируется) в соответствии с передаваемым сообщением.
Функции, выполняемые радиопередающим устройством:
в передающем устройстве создаются колебания высокой частоты (носитель полезной информации), которые получаются в результате преобразования энергии постоянного тока в энергию тока высокой частоты. Этот процесс называется генерацией, а устройство, в котором создается ток высокой частоты – генератором;
в передающем устройстве осуществляется управление высокочастотными колебаниями.
Необходимость в управлении высокочастотными колебаниями возникает в любой из радиолиний. Все многообразие может быть приведено к двум основным разновидностям: связным и радиолокационным.
В связных радиолиниях полезная информация закладывается на его передающем конце путем изменения (управления) одного из параметров высокочастотных колебаний (амплитуды, частоты или фазы) по соответствующему закону. Этот процесс управления высокочастотными колебаниями при сравнительно плавном изменении их параметров называется модуляцией, а при скачкообразном – манипуляцией. Устройство, с помощью которого осуществляется модуляция (манипуляция) называется модулятором (манипулятором).
В радиолокационных линиях полезная информация не закладывается на ее передающем конце, а возникает при отражении электромагнитных волн от объектов (целей). Тем не менее и в этой разновидности радиолиний также возникает необходимость в модуляции или манипуляции тока высокой частоты для обеспечения возможности извлечения полезной информации в приемном тракте.
Кроме отмеченных выше двух функций – генерации и модуляции, - радиопередающие устройства с помощью антенно-фидерной системы осуществляет канализацию и излучение в нужном направлении модулированного или манипулированного тока высокой частоты в виде электромагнитных волн.
Для выполнения отмеченных функций радиопередающее устройство состоит из модулятора, высокочастотного генератора, антенны и источников питания. Кроме того, в состав большинства современных передатчиков входит система УБС (управления, блокировки и сигнализации), которая имеет элементы автоматики, контроля работы и блокировки, обеспечивающие необходимую последовательность включения, возможность поддержания нормального режима работы и управления работой радиопередающего устройства.
Обобщенная структурная схема современного радиопередатчика изображена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 Обобщенная структурная схема современного радиопередатчика
Задающий генератор (возбудитель) 1 генерирует высокостабильные радиочастотные колебания в заданном диапазоне частот. Далее эти колебания усиливаются в предварительных каскадах 2 и поступают на оконечный усилитель мощности 3. Часто предварительные каскады передатчика работают в режиме умножения частоты РЧ колебаний. Это облегчает требования к возбудителю и повышает устойчивость работы передатчика, поскольку усиление ведется на различных частотах. Усилитель мощности 3 обеспечивает на выходе антенны (или фидера) заданную мощность РЧ колебаний. Антенная система 4 излучает РЧ колебания в пространство. Для управления ВЧ колебаниями служит модуляционное устройство (или манипуляционное) устройство 5. Если передатчик работает с амплитудной модуляцией (АМ), то модуляционное устройство воздействует на оконечный или предварительные каскады если передатчик работает с частотной модуляцией (ЧМ) (манипуляцией), то модуляция (манипуляция) осуществляется в задающем генераторе 1. Устройство охлаждения ламп и контуров 8 поддерживает заданный тепловой режим передатчика, а устройство блокировки и сигнализации (УБС) 7 дает информацию о режиме работы передатчика и обеспечивает его включение и выключение, безопасность обращения с ним обслуживающего персонала. Источники питания 6 необходимы для подачи заданных питающих напряжений лампы или транзисторы передатчика.
Функциональная схема радиопередающего устройства в самом общем виде представлена на рисунке 3.2.
Модулятор
(манипулятор)
Генератор
ВЧ
К
ант.
Источник
питания
Система
УБС
Рисунок 3.2 Функциональная схема радиопередающего устройства
Основные показатели радиопередающих устройств условно могут быть разделены на три группы: энергетические, показатели электромагнитной совместимости и качественные.
Важнейшими энергетическими показателями радиопередающего устройства являются номинальная мощность и промышленный коэффициент полезного действия.
Под номинальной мощностью радиопередающего устройства P понимают среднее за период радиочастотного колебания значение энергии, подводимой к антенне.
Промышленный коэффициент полезного действия КПД представляет собой отношение номинальной мощности P к общей PОБЩ, потребляемой от сети переменного тока радиопередающим устройством.
Основными показателями электромагнитной совместимости являются диапазон рабочих частот, нестабильность частоты колебаний и внеполосные излучения.
Диапазоном рабочих частот называют полосу частот, в которой радиопередающее устройство обеспечивает работу в соответствии с требованиями стандарта.
Под нестабильностью частоты радиопередатчика понимают отклонение частоты колебаний на его выходе за определенный промежуток времени относительно установленной частоты. Малая нестабильность (высокая стабильность) частоты позволяет ослабить помехи радиоприему.
Внеполосными называют такие излучения, которые расположены вне полосы, отведенной для передачи полезных сообщений. Внеполосные излучения являются источником дополнительных помех радиоприему. В случае подавления внеполосных излучений качество передачи сигнала не ухудшается.