книги из ГПНТБ / Пахлавян, А. Н. Радиопередающие устройства учебник

воляет значительно сузить полосу пропускания приемника и этим увеличить отношение полезного (принимаемого) сигнала к по­ мехам.

Телеграфные сигналы представляют собой совокупность им­ пульсных посылок, спектр которых тем шире, чем короче посылка. Теоретически этот спектр бесконечно широк. Однако практически для передачи (и воспроизведения) телеграфного сигнала при ам­ плитудной манипуляции достаточно излучить (и принять) спектр, ограниченный пятой гармоникой основного колебания. При этом искажения, получаемые в тракте прохождения сигнала, носят ха­ рактер, показанный на рис. 15.3. Излучение бодее высоких гармо­ нических составляющих уже не дает ощутимых результатов. Та­ ким образом, если ограничить спектр основного сигнала пятой гар­ моникой и обозначить частоту манипуляции (т. е. частоту основ­ ного сигнала) через F, то необходимая ширина полосы частот ра­ диотелеграфного канала определяется простым соотношением

П = 2 - ЬР = 10F.

Здесь Г=1/2/, 21— соответственно период основной работы мани­ пуляции. Основная частота манипуляции F зависит от скорости телеграфной работы. Определим необходимую полосу пропускания канала при различных скоростях телеграфной работы.

При ручной работе телеграфным ключом оператор передает до 25 стандартных слов в минуту, при этом длительность элементар­ ной посылки

При работе стартстопного буквопечатающего телеграфного ап­ парата, скорость которого 50 слов в минуту, длительность элемен­ тарной посылки / = 60450-48 = 0,025 сек. Основная частота манипу­

Л = ЮГ= 200 Гц.

При работе с трансмиттером, обеспечивающим скорость пере­ дачи 500 слов в минуту, соответственно: длительность элементар­ ной посылки / = 0,0025 с; основная частота манипуляции Г = 200 Гц; необходимая ширина полосы пропускания канала Я = 2000 Гц. Сле­ довательно, по сравнению.с обычным телефонным каналом, полоса

б) при буквопечатании в 25 раз; в) при работе с трансмиттером в 2,5 раза.

Из изложенного следует, что наибольшая помехозащищенность

(наиболее узкая необходимая полоса), а следовательно, и наиболь-'

шие дальность и надежность телеграфной радиосвязи обеспечива­ ются при ручной работе.

Достоинством амплитудной манипуляции является простота схем радиопередатчика и радиоприемника. Однако из-за сравни­ тельно низкой на больших скоростях манипуляции помехозащи­ щенности канала связи этот способ на современных магистраль­ ных линиях почти не применяется.

СХЕМЫ МАНИПУЛЯЦИИ

Управление колебаниями в передатчике при амплитуд­ ной манипуляции осуществляется схемами, которые обеспечивают излучение полной мощности при «нажатии» телеграфного ключа и прекращают колебания при к<отжатии». Манипуляцию можно по­ лучить скачкообразным изменением питающих напряжений элек­ тродов лампы какого-либо каскада. Наиболее удобно это выпол­ нять в маломощных (промежуточных) каскада* передатчика, так как манипуляция в задающем генераторе или в каскаде, следую­ щем непосредственно за ним, ведет к ухудшению стабильности ча­ стоты передатчика.

Наиболее распространены схемы, в которых манипуляция осу­ ществляется изменением постоянных напряжений в цепи управ­ ляющей или экранирующей сетки. При манипуляции в цепи управ­ ляющей сетки (рис. 15.4) контакты телеграфного ключа К или

Рис. 15.4. Схема ам- Рис. 15.5. Схемы амплитудной манипуляции: плитудной манипушя- а ) в цели экранирующей сетки; б ) комбинирован-

ции в цепи управляна,я ющей сетки лампы

реле изменяют отрицательное смещение на сетке, лампы. Если ключ К находится в положении 2 , на сетку подается отрицатель­ ное смещение с делителя напряжения, обеспечивающее нормаль­ ный колебательный режим полной мощности (нажатие). При пере­ воде ключа в положение 1 смещение резко возрастает, лампа за­ пирается и колебания прекращаются. Включение дополнительного сопротивления R позволяет получить автоматическое смещение за

392

счет сеточного тока. Диаграмма распределения напряжения на делителе дана на рис. 15.4 |(внизу).

В тетродных и пентодных генераторах удобнее осуществлять манипуляцию в цепи экранирующей сетки (рис. 15.5а). При на­ жатии на ключ (положение 1 ) экранирующая сетка получает ра­ бочее положительное напряжение Eg 2 от делителя напряжения Rn, замкнутого на сопротивления R { и R2. При отжатии (положение 2) на эту сетку подается небольшое отрицательное напряжение и лам­ па полностью запирается. Последнее вызывает резкое возраста­ ние тока управляющей сетки (вследствие перераспределения тока катода). Поэтому в таких схемах необходимо использовать цепь автоматического смещения. Однако и при наличии автоматиче­ ского смещения возможен перегрев управляющей сетки, особенно в режиме длительного обжатия.

Для устранения этого явления применяется комбинированная схема манипуляции (рис. 15.56). В ней при нажатом ключе (по­ ложение 1) сопротивление R 2 замкнуто, и на управляющей и экра­ нирующей сетках действуют нормальные рабочие напряжения, сни­ маемые соответственно с сопротивлений R3 и Ri. Они обеспечи­ вают полную колебательную мощность генератора. При отжатии (положение 2) сопротивление R2 размыкается, отрицательное на­ пряжение на управляющей сетке увеличивается, а положительное напряжение на экранирующей — уменьшается и лампа запирает­ ся. Это соответствует паузе.

Манипуляция в цепи защитной сетки пентода применяется весь­ ма редко, так как для его запирания на эту сетку требуется подать значительное отрицательное напряжение '(—Eg3). Манипуляция в цепи анода также практически не применяется из-за необходимо­ сти коммутации высокого анодного напряжения.

АМПЛИТУДНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ ТОНАЛЬНОМОДУЛИРОВАННОГО КОЛЕБАНИЯ (ATT)

Этот способ радиотелеграфной работы отличается тем, что амплитудная манипуляция передатчика осуществляется при одновременной амплитудной модуляции излучаемых им высокоча­ стотных колебаний колебаниями звуковых частот (800—1000 Гц) '). На рис. 15.6 приведена структурная схема радиотелеграфного пе­ редатчика тональномодулированных высокочастотных колебаний. Там же показан характер изменения тока в тракте передачи и в антенне. На практике возможны различные комбинации таких схем.

Телеграфная работа амилитудномодулированными колебания­ ми представляет большие удобства для приема передаваемой ин­ формации на слух. Прием можно вести на любой радиоприемник, не имеющий второго гетеродина, необходимого для приема обыч­ ных амплитудномодулированных незатухающих колебаний. Кроме

1) Эти частоты -наиболее хо'.рошо воспринимаю тся .на слух.

393

того, наличие модуляции постоянным тоном низкой частоты позво­ ляет принимать сигналы на слух даже в условиях сильных помех

от других радиопередатчиков.

Тональная модуляция высокочастотных колебаний при теле­ графной работе применяется для -судовых радиостанций, радио­ навигационных и др. Недостатком такого способа является мень-

М'ашш'уляции тональномоду-

.тироваиных колебаний:

шая мощность сигнала, излучаемого радиопередатчиком, чем при простой амплитудной манипуляции, так как он должен работать в телефонном режиме, менее выгодном в сравнении с режимом те­ леграфной амплитудной манипуляции. Кроме того, в этом случае расширяется спектр излучаемых колебаний.

15.3. ЧАСТОТНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ (ЧТ)

ПРИНЦИП ЧАСТОТНОЙ ТЕЛЕГРАФИИ

Частотная манипуляция высокочастотных колебаний ра­ диопередатчика заключается в скачкообразном изменении его ча­ стоты в соответствии с телеграфным сигналом. Одному положению телеграфного ключа — нажатию — соответствуют несущие колеба­ ния частоты / 1, отжатию (паузе) — частоты /2 (рис. 15.7). Передат­ чик во время пауз не запирается, а продолжает-излучать высоко­ частотные колебания с той же амплитудой, но изменившейся ча­ стоты. Поэтому такой способ манипуляции иногда называют ра­ ботой с активной паузой.

Частотная манипуляция осуществляется в возбудителе передат­ чика, т. е. в той части тракта, где возникают высокочастотные ко­ лебания и где проще всего изменять их частоту. Все последующие каскады работают в режиме усиления высокочастотных колеба­ ний, манипулированных по частоте, с постоянной колебательной

394

мощностью. .При ЧТ удобно использовать типовую вспомогатель­ ную аппаратуру радиотелеграфного тракта. При этом девиация частоты Д/ возбудителя относительно номинальной (средней) ча­ стоты колебаний передатчика /НОм = '.составляет в соот­ ветствии со стандартом: ±62,5 Гц; ±125 Гц; ±500 Гц (рис. 15.8).

Таким образом, работу радиопередатчика можно считать одним из видов частотной модуляции, при которой колебание средней ча­

стоты /ном модулируется с девиацией Д /=-^-(/г—fi), а модулирую­

щий сигнал имеет форму прямоугольных, (телеграфных) импуль­ сов.

В технике радиотелеграфирования частота излучаемых колеба­ ний при нажатии носит название «позитива», а при отжатии — «негатива». Для характеристики частотной манипуляции вводят понятие ее индекса m,f, который выражается отношением девиации к основной частоте манипуляции F:

Основная частота манипуляции F, как уже указывалось, опре­ деляется скоростью телеграфирования.

Преимуществом частотной манипуляции является то, что ам­ плитуды спектра боковых колебаний, убывают быстрее, чем при амплитудной. Поэтому полоса частот боковых колебаний с малыми амплитудами при ЧТ уже, чем при АТ. Так, при частотной мани­ пуляции с девиацией частоты возбудителя А/= 500 Гц относитель­ но номинальной (средней) частоты /иом, т. е. при сдвиге частот манипуляции /2 —Д = 1000 Гц и скорости телеграфирования 200 бод, полоса частот, ограниченная боковыми колебаниями с амплиту­ дами порядка 0,01 от амплитуды среднего колебания, составляет 3600 Гц. При амплитудной манипуляции тем же телеграфным сиг­ налом и с той же скоростью ширина занимаемой колебаниями по­ лосы частот будет уже порядка 6000 Гц. Поскольку в возбудите­

395

так кaiK три этом обеспечивается минимальная тол-оса частот ко­ лебаний, создаваемых передатчиком.

В СССР для двойной частотной телеграфии приняты следую­ щие значения девиации:

а) для широкополосной телеграфной работы 500 и 1500 Гц; б) при узкополосной работе ДЧТ 250 и 750 Гц.

Сдвиг между частотами манипуляции (разнос частот) в первом

Рис. 15.9. Размещен,не частот колебаний при двухканальной частотной телеграфии i(ДЧТ)

на рисунке указаны цифры, относящиеся к узкополосной работе ДЧТ.

Система ДЧТ может применяться для передачи телеграфных сигналов от аппаратов, работающих синхронно или асинхронно. Поэтому в отдельных каналах возможна работа аппаратами раз­ личных систем. Недостатком этой системы является то, что при совместной работе двух аппаратов длительность общих посылок

Рис. 15.10. (Графики, поясняющие сокращение дли­ тельности суммарных посылок при работе двух телеграфных аппаратов

397

редатчиком колебаний. Высокая помехоустойчивость и большая пропускная способность системы ДЧТ обеспечили ее широкое внедрение в СССР и других странах.,

СХЕМЫ МАНИПУЛЯЦИИ

Этот вид манипуляции всегда осуществляется в возбу­ дителе передатчика. Каждая схема ЧТ должна обеспечить:

а) необходимое изменение средней частоты задающего генера­ тора с сохранением ее стабильности, что особенно важно в широ­

кодиапазонных коротковолновых магистральных передатчиках радиосвязи;

б) постоянство установленной девиации частоты Af и возмож­ ность плавной ее регулировки;

в) получение возможно минимального спектра высокочастот­ ных колебаний при заданной величине девиации и скорости теле­ графирования.

Простейший способ осуществления частотной манипуляции по­ казан на рис. 15.11. Он заключается в коммутации двух отдельных

задающих генераторов (с частотами колебаний /у и f2) телеграф­ ным ключом К на вход передатчика. Одной из частот соответствует нажатие, а другой — отжатие или наоборот. Недостатком этой схемы является неизбежный разрыв фаз высокочастотного колеба­ ния, который связан с переключением генераторов. Спектр колеба­ ний, излучаемый передатчиком при этом способе ЧМ, оказывается более широким, чем при обычной амплитудной манипуляции. По­ этому схемы, построенные по такому принципу, практически не применяются. Необходимы схемы, в которых изменение частоты при манипуляции происходит без разрыва фазы колебаний. При этом сужается спектр излучаемых передатчиком колебаний. На рис. 15.12 приведена схема ЧТ без разрыва фазы колебания, пред­ ложенная А. А. Магазаником в 1944 г. Последовательно с кварцем включена небольшая индуктивность L, которая замыкается или размыкается ключом К■ При этом изменяются суммарные пара­ метры сеточной цепи, а следовательно, и частота задающего гене­ ратора. Частоты нажатия и отжатия в этой схеме изменяются без разрыва фазы при достаточно высокой стабильности частоты ко­ лебаний. При замене индуктивности L обычной реактивной лам­

398

пой возможна еще более плавная смена частот манипуляции, су­ жающая спектр излучаемых высокочастотных колебаний. Однако такие схемы неудобны, поскольку перестраивать в диапазоне сред­ нюю частоту задающего генератора невозможно. В этом случае на каждую рабочую волну передатчика необходимо иметь свой кварц.

Более удобной и поэтому широко применяемой является гете­ родинная схема (рис. 15.13). Колебания частоты /к кварцевого ге­ нератора при помощи преобразователя частоты смешиваются с ко­ лебаниями более низкой частоты /д диапазонного, так называемого

интерполяционного генератора. В

результате преобразования полу­ чаются колебания суммарной и разностной частот /к+ /д и fK—/д. Одно из них выделяется фильт­ ром. Стабильность полученных колебаний определяется в основ­ ном кварцевым генератором. Ча­ стотная манипуляция осуществ­ ляется реактивной лампой, вклю­

ченной параллельно контуру диа­ Р ис. 15.13. Структурная схема интер­

пазонного задающего генератора. поляционного .(гетеродинного) спосо­

Управляется реактивная лампа ба частотной манипуляции специальным электронным мани­ пулятором, схема которого приведена на рис. 15.14. Кроме обычной

частотной манипуляции, при помощи этого манипулятора возмож­ на и двухканальная частотная телеграфия (ДЧТ). Телеграфные сигналы каналов подаются одновременно на управляющие сетки

ламп подбираются таким образом, чтобы при «отжатии» в обоих, каналах все три лампы были заперты. Протекающий через выход­ ное сопротивление Я* ток может регулироваться изменением со­ противления Яь. «Нажатие» в первом канале (при одновременном1 «отжатии» во втором) отпирает лампу Л\. Лампы Л 2 и Л 3 остают­ ся запертыми. Появляющийся анодный ток t'i лампы уменьшает падение напряжения на сопротивлении Яа. Величина этого паде­ ния .напряжения может регулироваться переменным сопротивле­ нием Я\- При '«нажатии» во втором канале (и «отжатии» в первом)

отпирается лампа Л 2 и через нее начинает протекать ток i2. Паде­ ние напряжения на сопротивлении Я4 в этом случае регулируется

ния на сопротивлении Я4 можно регулировать сопротивлением Я3~. Таким образом, на выходном сопротивлении электронного ма­ нипулятора получают четыре разных и независимых уровня напря­ жения, соответствующих возможным сочетаниям телеграфных по­ сылок обоих каналов. Каждый из этих уровней можно плавно регулировать, т. е. плавно изменять частоту манипулируемого за­

399

дающего генератора. Выходное напряжение подается с сопротив­ ления на вход частотного манипулятора (реактивной лампы или диода), при помощи которого изменяется частота колебаний диапазонного генератора, а следовательно, и передатчика.

Стабильность частот манипуляции повышается специальными мерами. Так, уровни телеграфных сигналов I и II каналов на вхо­ де манипулятора стабилизируются включением ограничителей; сопротивления R i, R 2 , R$, R ч выбираются значительно превосходя­ щими сопротивлениями ламп по постоянному току. Благодаря это­ му некоторые изменения в схеме, связанные с заменой ламп и изменением напряжения накала, практически не сказываются на величинах анодных токов. Сдвиг между частотами манипуляции / б , / п ь fn2 , fn выбирается в зависимости от требуемых рабочих ча­ стот передатчика. При этом необходимо учитывать число удвое­ ний частоты в тракте передатчика, что соответственно увеличивает сдвиг частот, полученный в частотноманипулируемом возбудителе. Так, если сдвиг частоты в возбудителе Д/=125 Гц, то после одного удвоения он увеличивается до 250 Гц, а после 'второто — уже до

500 Гц и т. д.

Регулировка сдвига (разнос) частот осуществляется в рассмот­ ренной выше схеме путем ступенчатого изменения сопротивления R*, которое выполняется секционированным.

15.4. ФАЗОВАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ (ФТ)

Фазовая манипуляция') заключается в скачкЬобразном

•изменении фазы высокочастотного колебания в соответствии с те­ леграфным сигналом. Частота и амплитуда этого колебания оста­ ются неизменными.

400