книги из ГПНТБ / Ягодин, В. П. Техника буквопечатающей радиосвязи

ротких волнах еще преждевременно; во всяком случае они не счи­ тают широкополосные методы главным и единственным направлением развития техники радиотелеграфной связи.

3. Построение помехоустойчивых радиоприемников

Борьба с помехами радиоприему сводится не только к защите аппаратуры от. воздействия помех, но н к ослаблению влияния на качество связи проникших в приемник помех. Это достигается вы­ бором такой схемы радиоприемника, в которой получаются мини­ мальные искажения полезного сигнала внешними помехами. В ра­ диотелеграфной связи получил применение принцип построения при­ емного устройства в виде системы, содержащей между антенной и детектором три основных элемента— тракт с широкой полосой про­ пускания, амплитудный ограничитель п тракт с узкой полосой про­

ненного по указанному принципу (рис. 5), тракт с широкой полосой пропускания включает в себя усилитель высокой частоты, первый н_ второй преобразователи частоты и усилитель второй промежуточной частоты. Ширина полосы пропускания этой части приемника доста­ точно большая и определяется полосой пропускания фильтра Ф ш усилителя второй промежуточной частоты. Амплитуда принимаемого сигнала на выходе широкополосной части ограничивается амплитуд­ ным ограничителем. Узкополосный тракт, следующий за ограничи­ телем, содержит узкополосные разделительные фильтры Ф 0 (отжатня) и Ф„ (нажатия) частотного детектора. Такая схема приемного устройства хорошо ослабляет действие импульсных помех.

Каждый кратковременный импульс помехи на входе резонанс­

дает в ней затухающие колебания. Величина амплитуды и длитель­ ность этих затухающих колебаний на выходе резонансной системы зависит от ее полосы пропускания. При сужении полосы уменьшает­ ся амплитуда и соответственно увеличивается длительность этих ко­ лебаний и наоборот (рис. 6). Поэтому в широкополосной части при­ емника создаваемые помехой затухающие колебания, быстро нара­ стая и затухая, имеют большую амплитуду, но малую длительность. Ограничитель, следующий за широкополосным усйлителем, «срезает» амплитуду этих колебаний, доводя ее до уровня полезного сигнала (рис. 7). Чем шире полоса пропускания Фш широкополосной части приемника (перед ограничителем), тем большая часть помехи сре­ зается ограничителем и тем меньше уровень помехи на его выходе. В результате этого после ограничения подавленная помеха имеет уровень, равный уровню полезного сигнала (пунктир на рис. 7).

Так как длительность импульсной помехи меньше длительности полезного сигнала, в узкополосной части приемника (после ограни­ чителя) происходит дальнейшее ослабление уровня помехи по сравне­

30

\мансимуЬу

Рис. 5. Упрощенная структурная схема приемника по системе ШОУ

Со

ограничителя, будет сравнительно узкой и рассчитана на пропуска­ ние только полезного спектра сигнала, колебания, возбуждаемые по­ мехой, не успевают нарасти. В то же время полезный сигнал, имею­ щий большую длительность, успевает нарасти до своей нормальной величины. Поэтому на выходе узкополосного фильтра уровень по-

Un входа

в

^ - ^ - = 1 ^ , Таким образом, на выходе узкополосной части прием­

32

ника полезный сигнал преобладяет над прмехой, в то время как в широкополосной части приемника он был значительно меньше помехи.

Процесс подавления помехи можно представить себе и несколь­ ко иначе. Извеетно, что импульсная помеха имеет длительность им­ пульса меньше длительности полезного (телеграфной посылки) сиг­ нала. Энергия помехи распределена в широком спектре частот, а энергия полезного сигнала — в сравнительно узком спектре частот.

1 М Ь Ж

d

Рис. 7. Зависимость ослабления импульсной помехи от полосы пропускания усилителя перед ограничителем:

Широкополосная часть приемника пропускает значительную часть спектра помехи. Ограничитель срезает импульс помехи, доводя его до уровня полезного сигнала. Но стоящие после ограничителя раз­ делительные фильтры Ф 0 и Ф„ с узкой полосой Ф у пропускают полностью спектр полезного сигнала и лишь часть спектра помехи. Поэтому на выходе узкополосных фильтров Ф 0 и Фв энергия поме­

рошо ослабляет действия импульсных помех. Количественный эффект подавления импульсных помех тем больше, чем выше отношение по­ лосы пропускания широкополосного усилителя до ограничителя к

полосе пропускания узкополосного выходного фильтра и чем

больше степень ограничения импульса помехи в ограничителе по максимуму. Эта система позволяет также ослабить действие манн-

Г л а в а III

ОДНОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА' БУКВОПЕЧАТАЮЩЕЙ РАДИОСВЯЗИ

1. Особенности передающего устройства

Особенность коротковолновой радиосвязи — зависи­ мость прохождения связи от состояния ионосферы и уровня помех соседних радиостанций — вызывает необ­ ходимость быстро, часто и в широких пределах изменять рабочую частоту радиолинии. Поэтому передатчик дол­ жен иметь возможность работать на любой частоте его диапазона. Общий диапазон рабочих частот передатчиков находится обычно в пределах от 3 до 30 Мгц [33]. Необ­ ходима быстрая смена излучаемой частоты, а стабиль­ ность ее должна быть высокой.

Основной способ достижения высокого постоянства частоты — кварцевая стабилизация. Современные квар­ цевые генераторы позволяют получить длительную отно­ сительную нестабильность частоты колебаний (отноше­ ние величины отклонения частоты к ее номинальному значению) не хуже 1 • 10-7 [22, 33].

В передатчиках, работающих на ограниченном числе фиксированных частот, в качестве возбудителей могут применяться автономные кварцевые генераторы (на каж­ дую из рабочих частот). Однако такие высокостабильные кварцевые генераторы не настолько просты и дешевы, чтобы широко использовать их в радиоаппаратуре. Вследствие этого в передающих (и приемных) устрой­ ствах буквопечатающих радиолиний получили большое распространение диапазонные возбудители с дискретной сеткой частот на основе диапазонно-кварцевой етабили-

зацпи частоты. Эти возбудители могут иметь относитель­ но узкий диапазон частот (примерно 0,5—6 Мгц) . Чтобы передающее устройство могло работать в широком диа­ пазоне частот, в следующих за возбудителем ступенях усиления применяется умножение частоты в два—шесть раз.

В ряде случаев в коротковолновых передающих устройствах предусматриваются несколько видов рабо­ ты — амплитудная, частотная и фазовая телеграфия, однополосная передача и др. [33]. При этих видах рабо­ ты передача сообщений связана с изменением амплиту­ ды, частоты или фазы колебаний. Поэтому управление колебаниями в передающем устройстве осуществляется непосредственно в возбудителе с помощью формирую­ щих устройств для каждого вида работы. При этом воз­ будитель и усилитель мощности передатчика должны иметь одинаковый диапазон частот. Умножение частоты возбудителя исключается и высокочастотный тракт пе­ редатчика строится как линейный.

Характерной особенностью коротковолновых пере­ дающих устройств стала автоматизация процессов уп­ равления и настройки.

2. Возбудители с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты

Принципы построения. Понятие «диапазонно-кварце­ вая стабилизация» означает стабилизацию большого ко­ личества фиксированных частот с помощью одного (или нескольких) высокостабильного кварцевого резонатора. Интервал между частотами (шаг сетки) принципиально может быть сколь угодно мал, но чаще всего выбирает­ ся 1000 или 100 гц [33]. Возбудитель при такой стабили­ зации может настраиваться на тысячи разных рабочих частот, обеспечивая высокую стабильность на любой из них, и поэтому практически приближается к возбудите­

Источник стабильных колебаний — кварцевый резо­ натор — содержит пластину определенной формы, выре­ занную из кристалла кварца и обладающую свойством преобразовывать энергию электрических колебаний в ме-

88

ханическую энергию и наоборот. Кварцевая пластина представляет собой электромеханическую систему, отли­ чающуюся высокой эталонностью частоты собственных колебаний и малыми потерями. Применение кварцево'го резонатора в качестве элемента колебательного контура автогенератора обеспечивает высокую стабильность воз­ буждаемых колебаний высокой частоты.

В возбудителях с диапазонно-кварцевой стабилиза­ цией используются два метода образования большого количества высокостабильных фиксированных частот: ча­ стотного анализа и частотного синтеза [23, 25]. Частот­ ный анализ предполагает многократное сравнение между собой частот различных колебаний. В возбудителях, по­ строенных на основе частотного анализа, частота выход­ ных колебаний как бы разделяется на составляющие и последовательно сравнивается в каждой ступени разде­ ления с заданными опорными частотами. Основными эле­ ментами схем частотного анализа являются: стабилизи­ руемый генератор плавного диапазона, источник колеба­ ний высокостабильных опорных частот и устройство ав­ томатической подстройки частоты генератора плавного диапазона. Задача автоматической подстройки — непре­ рывная корректировка частоты стабилизируемого генера­ тора при воздействии на него дестабилизирующих фак­ торов. Автоматическая подстройка частоты основана на принципе автоматического регулирования и сравнивает стабилизируемую частоту с опорной (эталонной). При отклонении стабилизируемой частоты от ее номинально­ го значения система регулирования автоматически умень­ шает это отклонение. В результате сравнения стабилизи­ руемой частоты возбудителя с опорными частотами вы­ рабатывается корректирующий сигнал для компенсации отклонения ее от номинального значения высокостабиль­ ной опорной частоты.

В возбудителе-синтезаторе, построенном на основе частотного синтеза, частота выходных колебаний в широ­ ком диапазоне образуется алгебраическим суммирова­ нием отдельных составляющих. В нем имеется кварце­ вый генератор единственной фиксированной частоты и широко используются умножители, делители и смесители (преобразователи) частоты колебаний. Путем умноже­ ния, деления, сложения и вычитания из одной опорной частоты получается большое количество вспомогатель»

SP

ных частот. В нескольких суммирующих устройствах (преобразователях) происходит алгебраическое сложе­ ние этих частот или их гармоник. В результате много­ кратного сложения в выходном преобразователе «состав­ ляется» необходимая рабочая частота. Отличительная особенность этого типа возбудителей — отсутствие гене­ ратора плавного диапазона. Поэтому колебания на вы­ ходе возбудителя пропадают при выключении колебаний кварцевого генератора.

Наиболее удобны и поэтому получили преимущест­ венное применение синтезаторы с декадным набором и отсчетом частоты.

Автоматическая подстройка частоты. Различают два вида автоматической подстройки частоты: фазовую и ча­ стотную [15, 20].

Возбудитель с фазовой автоматической подстройкой частоты содержит стабилизируемый генератор плавного диапазона, высокостабильный кварцевый генератор (эталонный генератор), по которому автоматически под­ страивается частота плавного диапазона, и элементы системы автоматической подстройки частоты стабилизи­ руемого генератора — фазовый детектор и реактивный элемент.

Отличительная особенность фазовой автоподстройки состоит в том, что она сравнивает не частоты, а фазы ко­ лебаний стабилизируемого генератора плавного диапазо­ на и эталонного кварцевого генератора. Сравнивающим устройством служит фазовый детектор, представляющий собой смеситель, подобный применяемым для преобра­ зования частоты (рис. 8). Он может быть выполнен на электронных лампах или полупроводниковых диодах. На фазовый детектор подаются два напряжения: на первый вход — напряжение Ua частотой fa от генератора плав­ ного диапазона, а на второй вход — напряжение UK ча­ стотой [к от кварцевого генератора.

На рис. 8 одно из напряжений выбрано несколько больше другого {Un> U K). В зависимости.от полярности большего напряжения одна пара диодов закрывается, другая открывается. Поэтому за один полупериод схема будет иметь вид, показанный на рис. 8, б, а за другой — показанный на рис. 8, в. Напряжение 0 В, переключая схему, не создает тока в сопротивлении нагрузки Ru, по-

38

а

Рис. 8. Фазовый детектор:

а — схема! 5 — работа схемы в положительный полупернод на­ пряжения Un; в — работа схемы в отрицательный полупернод

напряжения £/„

39