РОЗДІЛ VI.

РАДІОПЕРЕДАВАЧІ.

Радіопередавач призначається для створення електричних коливань високої частоти і випромінювання в простір їх енергії у вигляді електромагнітних хвиль.

Щоб використати високочастотні коливання для передачі мови або музики, треба мати на передавачі керуючий пристрій — моду­лятор, який змінює амплітуду або частоту коливань відповідно до сили звуку перед мікрофоном.

При передачі телеграфних сигналів застосовують керуючий пристрій — маніпулятор, який змінює амплітуду або ча­стоту коливань в такт із замиканням або розмиканням телеграфного ключа.

За кожним радіопередавачем закріплюється певна довжина ра­діохвилі, а це значить, що частота його електричних коливань повинна бути незмінною. Сучасний радіопередавач для забезпечен­ня сталості (стабільності) частоти коливань має окремий ламповий генератор, який з великою точністю генерує потрібну частоту. Цей генератор «задає» певну частоту радіопередавачу, тому його нази­вають задаючим.

Електричні коливання задаючого генератора підсилюються далі ламповими підсилювачами потужності.

Радіопередавач має такі основні елементи:

1. задаючий генератор коливань високої частоти,

2. потужний підсилювач,

3. керуючий пристрій (модулятор або маніпулятор),

4. передавальну антену для випромінювання електромагнітних хвиль.

Крім того, передавач має джерела живлення електроенергією (батареї, випрямлячі змінного струму та ін.).

Блок-схема радіопередавача зображена на рис. 131.

§ 48. Задаючий генератор коливань високої частоти.

Кожний радіопередавач має задаючий генератор, що є по суті ламповим генератором із самозбудженням, в якому вжито заходів для забезпечення стабільності частоти.

Процес самозбудження електричних коливань у ламповому генераторі розглянуто в розділі IV. Там же було вказано, що для забезпечення стабільності частоти треба мати джерела живлення із стабільною напругою, а коливальний контур генератора повинен бути високої добротності.

Діючі в СРСР норми на стабільність частоти передавачів дозво­ляють відхилення частоти радіомовного передавача на коротких хвилях (діапазон 6000 — З0 000 кгц) лише на ± 0,005%. Для пе­ресувних станцій ці норми менш жорсткі: так, у діапазоні від 1500 до 30 000 кгц дозволяється відхилення частоти пересувних радіопе­редавачів на ± 0,02%.

Причини, які можуть викликати нестабільність частоти, досить різноманітні. До них відносяться: механічні впливи, зміни темпе­ратури, вологості і тиску атмосфери, нестабільність напруги джерел живлення і вплив потужних підсилювачів.

Для зменшення небажаного впливу механічних поштовхів деталі задаючого генератора і монтажні дроти повинні бути міц­ними і надійно з’єднаними. В пересувних радіостанціях для бо­ротьби з вібрацією передавачі підвішують на гумових джгутах або ставлять на стальні пружини.

Щоб зменшити вплив температури, застосовують спеціальні конденсатори і котушки, в яких ємність або індуктивність майже не залежать від температури.

Зміна навантаження задаючого генератора викликає відхилення частоти, тому керування електричними коливаннями відбувається не в задаючому генераторі, а в потужному підсилювачі.

Всі розглянуті вище заходи дозволяють підтримувати частоту коливань з точністю до 0,1—0,03%, що є в багатьох випадках не­достатнім. Значно більша стабільність частоти досягається з допо­могою п’єзокварцової стабілізації.

§ 49. П’єзокварцова стабілізація.

П’єзокварцова стабілізація використовує особливі електричні властивості плоскої пластинки, вирізаної з кварцового кристала.

Кварц є мінералом, що має хімічний склад SiO₂ (двоокис крем­нію). Використання кварцу в радіотехніці можливе внаслідок п’єзоефекту кварцових пластинок, вирізаних відповідним чином з кристала (рис. 132).

П’єзоефектом називають явище виникнення електричних зарядів на кварцовій пластинці, якщо до неї прикладено механічну силу. При стискуванні або розтягуванні кварцової пластин­ки електричні заряди мають різну полярність, як це видно з рис. 133. Коли ж до кварцової пластинки прикласти електричну на­пругу, то виникає вторинний п’єзоефект, що проявляється в ме­ханічному стискуванні або розтягуванні пластинки (рис. 134).

Якщо кварцову пластинку стиснути, а потім звільнити, даючи їй змогу коливатися, то виникнуть вільні механічні коливання, які приведуть до появи коливань електричних зарядів на поверхні кварцу.

Частота власних коливань кварцової пластинки, як і кожної механічної системи, залежить від розмірів пластинки. Для при­близних обчислень у радіотехніці користуються формулою, що дає змогу обчислити частоту коливань f в мегагерцах, якщо відома тов­щина кварцової пластинки d в міліметрах:

Таким чином, кварцова пластинка являє собою немовби електро­механічний коливальний контур. Винятковою особливістю квар­цу, як коливального контура, є його дуже висока добротність (Q > 10 000). Чим вища добротність коливального контура генера­тора, тим стабільнішою є частота його коливань. Тому кварцові пластинки використовують у генераторах із самозбудженням для стабілізації частоти з точністю ± 0,001 % і вище.

Схема лампового генератора з п’єзокварцовою стабілізацією, що широко використовується в радіотехніці, зображена на рис. 135.

Кварцова пластинка вмикається між сіткою і катодом. Таким чином, генератор має два коливальних контури — анодний і сітковий, між якими існує ємнісний зв’язок завдяки ємності між анодом і сіткою.

Ця міжелектродна ємність лампи С_ac зображена на схемі пунктиром.

Настроюючи анодний контур конденсатором С, ми одержимо при певній величині його ємності самозбудження генератора на частоті власних коливань кварцової пластинки. Ознакою виникнення самозбудження є різке зменшення анодного струму, що відмічається міліамперметром. Це зменшення є наслідком появи сіткового струму, який створює на опорі R_c напругу негативного зміщення.

Коли треба забезпечити дуже високу стабільність частоти, кварцовий генератор вміщують у термостат, температура якого автоматично підтримується на одному рівні.

Коливання кварцової пластинки не повинні бути великими, інакше кварц перегрівається або навіть руйнується.

Потужність генераторів з кварцовою стабілізацією не перевищує 5-10 вт, тому для підсилення коливань до потрібної потужності на радіопередавачах використовують підсилювачі потужності.