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

В соответствии с международными нормами МККР на линиях коротковолновой связи требуются кратные сдви­ ги Д/, например, от 100 до 1000 или от 200 до 800 гц [27].

В качестве манипуляторов, управляющих частотой вспомогательного гетеродина, используются бесконтакт­ ные электронные реле на триггере. Триггер — усилитель постоянного тока на двух лампах или полупроводниковых приборах (рис. 18, б). При поступлении на вход триггера положительной посылки мгновенно открывается триод Л; и закрывается триод Л 2, а при поступлении отрицатель­ ной посылки, наоборот, мгновенно закрывается первый и открывается второй триод. Поскольку в схеме всегда один триод открыт, а другой закрыт, между их анодами (точки А н Б на рис. 18, в) образуется перепад на­ пряжения, знак которого изменяется в зависимости от того, какой из триодов открыт. Соответственно знаку раз­ ности потенциалов между точками Л и Б включенные между ними два последовательно соединенных диода Д\ и Д2 открываются или закрываются и подключают кон­ денсатор Седв к колебательному контуру вспомогатель­ ного генератора или отключают от него. Таким образом

выдает частоту fu (позитивная работа). Если линия под­ ключена ко входу II, положительная посылка наоборот открывает оба диода, а возбудитель выдает частоту f0 (обратная, или негативная работа). Переключение вхо­ дов электронного реле используют для перехода с нега­ тивной на позитивную работу или наоборот. .

В практике считается обязательным режим позитив­ ной работы: положительной посылке (нажатие) соответ­ ствует высшая частота /н, а отрицательной посылке (от­ жатое) — низшая частота f0. Негативная (обратная) ра­ бота может иметь место как исключение или при оши­ бочном включении аппаратуры4[17].

Рсобенность схемы электронного реле (рис. 18, в) за­ ключается в том, что при подключении манипуляционной линии к любому входу схема имеет только одно состоя­

70

ние устойчивого равновесия: сопротивление RBx, включен­ ное в цепь манипуляции, шунтирует цепь обратной свя­ зи, и триод, к которому в данный момент подключена цепь манипуляции, при отсутствии на входе положитель­ ного напряжения всегда закрыт.

Указанный способ частотной манипуляции отличается простотой, но имеет недостатки. Относительно низкая ча­ стота / вг манипулируемого генератора суммируется с

эталонной частотой кварцевого генератора, поэтому про­ исходит некоторая потеря стабильности частоты выход­ ных колебаний возбудителя. Кроме того, величина сдви­ га частоты А/ имеет некоторую нестабильность.

Стабильность частоты возбудителя не будет ухуд­ шаться, если частоту нажатия и отжатия формировать из частоты опорного кварцевого генератора. При этом по­ вышается и стабильность сдвига частоты А/. Путем пре­ образований частоты кварцевого генератораможно по­ лучить сравнительно высокие частоты /н и /0 с довольно большим разносом. Затем делением этих частот можно получить нужный сдвиг частоты А/. В соответствии с пе­ редаваемыми посылками манипулятор включает в схему частотообразоваиия возбудителя полученную ’таким об­ разом частоту нажатия или-отжатия.4

4. Приемное устройство

Принципиальная схема приемника. Приемное устрой­ ство для приема сигналов частотной радиотелеграфии отличается высокой чувствительностью за Счет большого усиления принимаемого сигнала и высокой избиратель­ ностью. Большое усиление и высокая избирательность достигаются только в супергетеродинном приемнике с двойным преобразованием. При супергетеродинном ме­ тоде частота принимаемого сигнала преобразуется в бо­ лее низкую частоту. После преобразования сигнал полу­ чает большое усиление на промежуточной частоте, вели­ чина которой связана с заданной избирательностью. Об­ щий диапазон рабочих частот этих приемных устройств обычно составляет 1,5—30 Мгц [92].

Основные элементы структурной схемы приемника (рис. 19) от входа антенны до выхода усилителя второй промежуточной частоты не отличаются от элементов приемников другого назначения. Приемник частотной те-

71

to

Рис. 19. Структурная схема приемного устройства

леграфии отличается от приемника амплитудной теле­ графии наличием ограничителя амплитуды сигнала, ча­ стотного детектора и выходного телеграфного устрой­ ства, следующих за усилителем второй промежуточной частоты [3, ,20, 27, 43, 92].

Принимаемый сигнал высокой частоты [с из антенны через входную цепь Вх поступает на усилитель высокой частоты УВЧ. Во входной цепи между антенной и усили­ телем высокой частоты обычно включены один—два ко­ лебательных контура, настраиваемых в резонанс на ча­ стоту принимаемого сигнала. Это улучшает условия при­ ема при сильных помехах от близко расположенных пе­ редатчиков, работающих на смежных частотах. Кроме того, входная цепь п.ри работе от различных антенн под­ страивается в резонанс подстроечным конденсатором. Это значительно повышает уровень полезного сигнала. Усилитель содержит несколько колебательных контуров, настраиваемых в резонанс с принимаемыми колебаниями частотой /с. Благодаря резонасным свойствам этого уси­ лителя и входной цепи отфильтровываются посторонние высокочастотные колебания — помехи.

С выхода УВЧ принимаемый сигнал вводится в пер­ вый смеситель Смь на который поступает также сигнал частотой / г первого гетеродина Л приемника. В этом

смесителе происходит преобразование принимаемых ко­ лебаний высокой частоты fc в колебания первой проме­ жуточной частоты/пч 1—2 Мгц [20, 27]. Общий диапазон

рабочих частот приемника разбивается на несколько поддиапазонов с равным перекрытием по частоте. Пере­ стройка в пределах каждого поддиапазона осуществляет­ ся одним конденсатором переменной емкости,, а при пе­ реходе с одного поддиапазона на другой в колебатель­ ных контурах переключаются катушки индуктивности и дополнительные ‘постоянные конденсаторы. При пере­ стройке приемника с изменением настройки УВЧ изме­ няется и частота первого гетеродина. Первое преобразо-, ванне принимаемого сигнала в колебания относительно высокой первой промежуточной частоты делается с целью ослабления помех, возникающих на зеркальных' (симметричных) частотах. Далее колебания промежуточ­ ной частоты / пч_подвергаются усилению в усилителе пер­

вой промежуточной частоты УПЧ\. Так как промежуточ­

73

ная частота ниже частоты принимаемого сигнала, резо­ нансная характеристика усилителя первой промежуточ­ ной частоты имеет форму, близкую к прямоугольной. Та­ кая форма резонансной характеристики обеспечивает очень высокую степень ослабления помех от соседних станций при довольно равномерном усилении в полосе пропускаемых частот.

Из усилителя УПЧ\ принимаемый сигнал поступает на второй смеситель См2, где происходит преобразование сигнала совместно с частотой /г2 второго гетеродина Г2.

В результате на выходе смесителя См2 выделяются коле­ бания второй промежуточной частоты fmo, равной разно­

сти частот/Г2 и / пч,. За вторым смесителем следует уси­

литель второй промежуточной частоты УПЧ2. На сравни­ тельно низкой частоте/пч2= 100—200 кгц происходит

основное усиление принимаемого сигнала и ослабление незатухающих помех от соседних станций, близких по ча­ стоте к принимаемому сигналу [20, 27]. Высокая избира­ тельность достигается в усилителе УПЧ2 многоконтур­ ным полосовым фильтром Ф, пропускающим полезный сигнал и ослабляющим посторонние сигналы за предела­ ми его полосы пропускания. Усилитель УПЧ2 имеет две—четыре ступени усиления. Для ослабления помех за счет комбинационных частот полосовой фильтр ставится в первой ступени усиления. Основное усиление сигнала происходит во второй и последующих ступенях усиления.

За усилителем второй промежуточной частоты сле­ дует амплитудный ограничитель по максимуму (Огр.). Его основное назначение — устранение изменения ампли­ туды принимаемого сигнала. Роль ограничителя может выполнять ступень усилителя промежуточной частоты, поставленная в режим ограничения (рис. 20, а). На вход ограничителя подается напряжение, превышающее в два—три раза напряжение установленного порога огра­ ничения. В ограничителе, основанном на использовании сеточного тока (рис. 20, а), в цепь управляющей сетки включены резистор утечки Rg с большим сопротивлением и конденсатор Cg небольшой емкости для получения на­ пряжения отрицательного смещения, пропорционального амплитуде сигнала. Для достижения одинакового уровня ограничения при быстрых и медленных изменениях амплитуды сигнала постоянную времени i = RgCg выби-

74

рагот малой в сравнении с продолжительностью быстрых изменений сигнала. При увеличении амплитуды входного сигнала увеличивается сеточный ток ig, а вследствие это­ го возрастает отрицательное смещение на сетке лампы, и наоборот (рис. 20,6). Благодаря этому переменное на­

жатая f0 разделяются узкополосными выходными фильт­ рами частотного детектора, выпрямляются выпрямите­ лями До и Д п п преобразуются в соответствующие теле­ графные посылки постоянного тока.

В приемниках частотной телеграфии используются фильтровой и линейный частотные детекторы. Фильтро­ вой частотный детектор состоит из двух узкополосных разделительных фильтров, один из которых (Фа) выде­ ляет частоту /о, а другой (Ф„) — частоту /и. Схема и принцип работы такого частотного детектора были рас­ смотрены ранее (см. рис. 5). Полоса пропускания фильт­ ров Ф0 и Ф„ определяется шириной полезного спектра передаваемого сигнала. Здесь могут быть использованы узкополосные однозвенные кварцевые фильтры. Выход­ ное телеграфное устройство приемника (механическое или электронное реле) реагирует на разность напряже­ ний, создаваемых выпрямителями Д0 и Д„ сигналов от­ жатая и нажатия в нагрузке. Полярность этого напря­ жения Е отрицательная при наличии сигнала в фильтре Ф0 и положительная, если сигнал есть в фильтре Фн. Фильтровой частотный детектор используется при доста­ точно большом сдвиге частоты Д/ (средних частот фильтров Ф0 и Фи).

Линейный частотный детектор содержит два взаимно расстроенных контура вместо узкополосных фильтров. При прохождении сигнала частотой /и на его выходе об­ разуется постоянное напряжение положительного знака, а при прохождении сигнала частотой /0 — напряжение отрицательного знака. Линейный частотный детектор применим при малых сдвигах частот манипуляции. Одна­ ко он чувствительнее фильтрового частотного детектора к небольшой расстройке приемника (или уходу частоты передатчика) относительно номинальной частоты. Фильт­ ровой частотный детектор отличается более высокой по­

76

мехоустойчивостью, чем линейный, и поэтому исполь­ зуется в аппаратуре чаще.

Приемник обычно имеет слуховой, выход, что позво­ ляет вести слуховой контроль прохождения буквопеча­ тающего приема или использовать приемник не только для пишущего приема, но и для слухового. Тракт слухо­ вого приема включает третий смеситель См3 с третьим гетеродином Г3 (рис. 19), на который поступает прини­ маемый сигнал с выхода ограничителя Огр., и усилитель низкой частоты УНЧ. В результате преобразования при­ нимаемого сигнала частотой / ПЧ2 совместно с ' сигналом

третьего гетеродина / г в смесителе См3 образуются ко­ лебания звуковой частоты, равной разности частот/ПЧ2 и /гз, которые после усиления в усилителе УНЧ воспро­ изводятся телефоном. Частоту третьего гетеродина / гз

можно изменять в небольших пределах специальной руч­ ной подстройки, выбирая необходимый тон звукового сигнала.

Уровень сигнала на входе приемного устройства ко­ леблется в значительных пределах в зависимости от усло­ вий распространения радиоволн, в-то время как на вы­ ходе приемника величина сигнала должна изменяться в незначительных пределах. Чтобы получить в этих усло­ виях на входе частотного детектора достаточно постоян­ ное напряжение сигнала для нормальной работы выход­ ного устройства и устранить нелинейные искажения в усилителях приемника, применяется автоматическая ре­ гулировка усиления (АРУ). Автоматически изменяя уси­ ление приемника, АРУ поддерживает приблизительно одинаковое напряжение на входе частотного детектора при изменении уровня сигнала на входе приемника в больших пределах. АРУ позволяет обеспечить изменение выходного напряжения не более чем в два раза при из­ менении входного сигнала до 10 000 раз.

Чтобы не перегружать лампы усилителей, близких к частотному детектору, усиление обычно стремятся регу­ лировать в усилителях высок'ой, первой и первых ступе­ нях усилителя второй промежуточной частоты. В лампо­ вых приемниках действие АРУ выражается в автомати­ ческой регулировке усиления посредством изменения на­ пряжения отрицательного смещения на сетках ламп уси­ лителей. Вследствие этого-изменяется крутизна характе-

77

рпстнки ламп и пропорциональный ей коэффициент уси­ ления регулируемых усилителей. На рис. 19 система АРУ содержит детектор АРУ, на который поступает перемен­ ное напряжение принимаемого сигнала с выхода УПЧ2. Выпрямленное напряжение отрицательного, знака по­ дается на сетки ламп регулируемых усилителей через фильтр RC. При понижении уровня сигнала на входе приемника напряжение отрицательного смещения на сетках ламп уменьшается, а усиление приемника возра­ стает, и наоборот, при повышении уровня сигнала увели­ чивается отрицательное смещение на сетках регулируе­ мых ламп, а это снижает усиление приемника.

Фильтр RC устраняет'искажение сигналов и само­ возбуждение приемника вследствие обратной связи через цепи АРУ. От величины постоянной времени этого филь­ тра т= R C зависит скорость срабатывания АРУ при бы­ стрых изменениях уровня принимаемого сигнала. При приеме амплитудной телеграфии величина х должна быть достаточно большой (0,1 —1 сек в зависимости от скорости телеграфирования). Это необходимо, чтобы не появлялись ложные сигналы вследствие действия помех при относительно длинных паузах между сигналами (когда излучение отсутствует), поскольку усиление при­ емника будет возрастать. По из-за большой постоянной времени АРУ не успевает следить за быстрым замира­ нием сигнала. При частотной телеграфии передатчик не­ прерывно излучает колебания (при нажатии и отжатии), и приемное устройство все время находится под воздей­ ствием принимаемого сигнала. Поэтому допустима малая постоянная времени т, что позволяет осуществить безынерционную автоматическую регулировку усиления. Благодаря этой особенности АРУ при частотной телегра­ фии обеспечивает достаточно постоянное напряжение на входе ограничителя приемника как при медленных, так и при быстрых замираниях сигнала. В связи с тем, что используемая величина постоянной времени зависит от характера принимаемых сигналов, в приемниках преду­ сматривается регулировка величины х скачками от 0,005 до 1 сек. Это позволяет установить нужный режим АРУ для каждого вида работы.

В приемниках на полупроводниковых приборах авто­ матическая регулировка усиления осуществляется путем изменения смещенияна базе триода. С нагрузки детек­

78

тора АРУ напряжение смещения подается на базы трио­ дов усилителей высокой, первой и второй промежуточной частоты. Кроме того, в каждой ступени усиления вводит­ ся автономная регулировка усиления за счет автомати­ ческого смещения, создаваемого на включенных в цепи эмиттера и базы резисторах.

Стабилизация частоты гетеродинов приемника. Для беспоисковой и бесподстроечной связи при достаточно узкой полосе пропускания передающее и приемное устрой­ ства радиолинии должны иметь одинаковую стабильность рабочей частоты. Общая относительная нестабильность частоты приемного устройства, учитывающаянеточность установки частоты п неустойчивость ее во времени, опре­ деляется относительной нестабильностью частоты гете­ родинов в первом и втором преобразователях частоты.

Кварцевая стабилизация частоты всех гетеродинов приемника в широком диапазоне частот возможна с по­ мощью нескольких переключаемых кварцевых генерато­ ров или одного высокостабильного кварцевого генерато­ ра. В первом случае число кварцев соответствует числу возможных настроек приемника. При этом приемник мо­ жет работать только на фиксированных частотах и утра­ чивается возможность плавной настройки. Необходи­ мость переключения кварцев ухудшает нестабильность частоты. Во втором случае в приемнике принципиально так же, как и в возбудителях передатчика, используется диапазонно-кварцевая стабилизация частоты:, частотная или. фазовая автоподстройка генератора плавного диапа­ зона по сетке опорных частот или синтезаторы частот из одной частоты эталонного кварцевого генератора. При этом приемное устройство имеет один источник стабиль­ ных частот —..кварцевый калибратор — для всех гетеро­ динов приемника, обеспечивающий одинаковую с соот­ ветствующим возбудителем передатчика сетку рабочих частот [22, 29, 40, 92].

В простейшем из возможных вариантов схемы (изве­ стным в иностранной литературе под названием «стабилидин») диапазонно-кварцевой стабилизации частоты ге­ теродинов (рис. 21) кварцевый калибратор включает эталонный кварцевый генератор частоты /к, блок делите­

ра /к с помощью делителей уменьшается в а и b раз. По-

79