книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

+

Рис. 1.156. Схема многокаскадного .магнитного импульсного мо­ дулятора

тора резко уменьшается вследствие насыщения и накопительный конденсатор быстро разряжается через пульсатор и импульсный

тике применяются многокаскадные магнитные импульсные моду­

конденсатора часто включают искусственную длинную линию, что позволяет несколько улучшить форму модулирующего видеоим­ пульса.

ком таких схем является зависимость частоты повторения генери­ руемых импульсов от частоты питающих напряжений.

-190

В тех случаях, когда необходимо осуществлять внешнюю син* хронпзацию работы модулятора и иметь возможность регулирова­ ния частоты повторения генерируемых импульсов, используются схемы импульсных' модуляторов с питанием от источников по­ стоянного тока. В таких модуляторах схема должна содержать кроме пульсаторов также немагнитный преобразователь, в каче­

Рис. 1.157. Схема магнитного импульсного модулятора с питанием от источника постоянного тока и тиристорным преобразователем

мента в первом и третьем каскадах используются дроссельные пульсаторы, во втором — пульсатор с двумя обмотками (нелиней­ ный трансформатор), по принципу коммутирующего действия не отличающийся от дроссельного. Формирующим устройством схемы является искусственная линия.

Управляемый полупроводниковый диод — тиристор Д, отпирает­ ся в момент t\ под действием синхронизирующего импульса. После отпирания тиристора начинается заряд конденсатора С\ от источ­

лись в состоянии положительного магнитного насыщения, а сер­

ничивается и к моменту t2 переходит в состояние отрицательного насыщения. При этом напряжение на конденсаторе достигает мак­ симального значения ( 7 с т а х , тиристор запирается и цепь заряда С\ размыкается. После момента (2 конденсатор С] быстро разряжает­ ся через насыщенный пульсатор П\ и первичную обмотку пульса­

дом конденсатора С2 происходит перемагничивание сердечника

191

нается разряд конденсатора С2 через вторичную обмотку пульса­ тора Я 2 и искусственную линию (ИЛ) . Одновременно с зарядом емкостей искусственной линии возрастает индукция в сердечнике пульсатора /7з, и, как только пульсатор Я.) зайдет в режим поло-

Рис. 1.158. Графики напряжения и магнитной индук­ ции в схеме магнитного импульсного модулятора с питанием от источника постоянного тока

жительного насыщения, искусственная линия разряжается через импульсный трансформатор на сопротивление модулируемого ге­ нератора Rren-

Восстановление исходного режима схемы происходит в резуль­ тате перезаряда конденсатора С\ током подмагничивания пульса­ тора П\, пересчитанным во вторичную обмотку. Одновременно про­ исходит перемагничивание сердечника пульсатора П\. Как только

192

индукция В\ достигнет значения индукции насыщения BUi, конден­ сатор С\ быстро разрядится, создавая во втором и третьем каска­ дах импульсы перемагничивания, возвращающие сердечники пуль­ саторов Я 2 и Я 3 в исходное магнитное состояние.

Графики напряжения и магнитной индукции приведены на рис. 1.158.

Основное преимущество магнитных импульсных модуляторов заключается в их высокой эксплуатационной надежности и весьма больших сроках службы, что позволяет использовать магнитные модуляторы в автоматических устройствах, предназначенных для длительной работы без вмешательства человека.

По своим параметрам магнитные импульсные модуляторы при­ ближаются к модуляторам с ионными коммутирующими устрой­ ствами. Они, так же как и ионные, обладают более высоким КПД, меньшими габаритами и весом по сравнению с модуляторами, ис­ пользующими электронные коммутаторы, и уступают последним лишь в отношении формы модулирующего видеоимпульса.

В настоящее время в ряде стран разработаны и эксплуатиру­ ются магнитные импульсные модуляторы на длительность импуль­ са порядка 0,1 мксек. Они имеют почти неограниченный срок службы и находят все более широкое применение в различных от­ раслях радиотехники.

6. Схема импульсной модуляции многорезонаторного клистрона

Импульсная модуляция усилительных клистронов большой мощности осуществляется чаще всего в цепи ускоряющего напря­ жения.

В схеме (рис. 1.159, а) модулирующий импульс ускоряющего напряжения подводится одновременно к резонаторам и коллектору многорезонаторного клистрона.

На рис. 1.159,6 даны графики напряжений в этой схеме. Как видно из графиков, входной высокочастотный импульс имеет боль­ шую длительность, чем модулирующий видеоимпульс, начинается раньше модулирующего импульса и заканчивается позже его.

Опережение входного сигнала обеспечивает уменьшение дли­ тельности переднего фронта выходного радиоимпульса. Увеличе­ ние длительности входного сигнала устраняет влияние заднего фронта входного импульса на форму выходного сигнала.

При соблюдении указанных условий длительность выходного радиоимпульса определяется интервалом времени, в пределах ко­ торого напряжение модулирующего сигнала превышает пороговое

В заключение следует указать, что в сантиметровом диапазоне волн коммутация передающих устройств малой и средней мощно­ сти часто производится в высокочастотном тракте, т. е. без моду­ ляции генератора СВЧ.

Модуляция в высокочастотном тракте обычно осуществляется при помощи ферритовых устройств, в которых используется явле­ ние вращения плоскости поляризации электромагнитных волн при прохождении через намагниченный феррит.

В простейшем модуляторе такого типа ферритовый стержень цилиндрической формы располагают внутри отрезка круглого вол­ новода. К этому отрезку волновода энергия поступает через вол­ новод прямоугольного сечения и отводится вторым прямоуголь­ ным волноводом, повернутым относительно первого на угол 90°.

Рис. 1.159. Схема импульсной модуляции многорезонаторного клистрона:

а — принципиальная схема; б — графики напряжений

Поляризация основного типа волны в этих двух прямоугольных волноводах взаимно перпендикулярна. При подаче модулирую­ щего сигнала ферритовый стержень намагничивается и плоскость поляризации электромагнитных волн поворачивается на 90°. Энер­ гия электромагнитных волн проходит через модулятор практи­ чески без потерь. При отсутствии модулирующего сигнала пло­ скость поляризации не изменяется и модулятор не пропускает вы­ сокочастотной энергии.

Намагничивание ферритового стержня производится при по­

также для осуществления амплитудной модуляции в высокоча­ стотном тракте генераторов сантиметрового и дециметрового диа­ пазонов волн.

Преимуществом модуляции в высокочастотном тракте является то, что при ней можно избежать паразитной частотной модуляции, почти неизбежной при импульсной и амплитудной модуляции гене­ раторов СВЧ.

194

7. Специальные виды импульсной модуляции

Выше рассматривались схемы и принципы импульсной моду­ ляции радиолокационных передающих устройстз, при которой в пространство излучаются радиоимпульсы постоянной частоты, ам­ плитуды, длительности и скважности. Такой способ импульсной модуляции трудно использовать для передачи информации. По­ этому для радиосвязи применяют такие виды импульсной модуля­ ции, при которых в соответствии с передаваемой информацией из­ меняется какой-либо из параметров излучаемых радиоимпульсов (рис. 1.128). Использование импульсной модуляции существенно упрощает проблему создания многоканальной радиосвязи с по­ мощью одного радиопередающего устройства. Другим преимуще­ ством импульсной радиосвязи является большая скрытность и более высокая помехоустойчивость передач по сравнению с радио­ связью на непрерывном сигнале.

А м п л и т у д н а я и м п у л ь с н а я м о д у л я ц и я

Рассмотрим принцип осуществления амплитудной импульсной модуляции (АИМ), при которой в соответствии с передаваемым (модулирующим) сигналом изменяется амплитуда периодической последовательности радиоимпульсов. На рис. 1.160 представлены функциональная схема и графики напряжений в основных узлах схемы передатчика, работающего в режиме амплитудной импульс- * ной модуляции. В схему входят задающий генератор импульсов, вырабатывающий периодическую последовательность видеоим­ пульсов постоянной амплитуды и скважности щ. В импульсном модуляторе под действием модулирующего сигнала ы2 происходит модуляция видеоимпульсов по амплитуде, а также осуществляется усиление видеоимпульсов. Выходное напряжение щ используется для модуляции генератора СВЧ. Амплитудно-модулироваяные ра­ диоимпульсы иА подводятся к антенне и излучаются в простран­ ство.

На рис. 1.160, е приведен частотный спектр амплитудно-модули-

В действительности последовательность импульсов может образо­ вать несколько каналов, по каждому из которых будет переда­ ваться информация. В восьмиканальной системе каждый, канал образуется одной из чередующихся последовательностей импуль­ сов. При этом в систему вводятся также синхронизирующие им­ пульсы. Таким образом, один полный период восьмиканальной системы с амплитудной импульсной модуляцией будет содержать восемь модулированных по амплитуде импульсов (по одному на

каждый канал) и один импульс синхронизации. Приведенные на

щая амплитуду сигнала, будет искажать закон модуляции. Устра-

Рис. 1.161. Последовательность немодулированных импульсов в восьмиканальной системе с амплитудной импульсной модуляцией

мение помех с помощью амплитудных ограничителей при этом невоз'можно, так как одновременно с ограничением помех будет искажаться форма огибающей A M сигнала.

196

кам, в другой — с отставанием —At относительно этих точек. Сме­ щение, или девиация, импульсов во времени должно быть пропор­ ционально мгновенному значению модулирующего сигнала. Ам­ плитуда модулируемых импульсов при ФИМ поддерживается по­ стоянной. Это позволяет при использовании ФИМ применять ам­ плитудное ограничение и повысить таким образом помехоустой­ чивость радиосвязи. Частотный спектр импульсов, модулирован­ ных по фазе, подобен спектру амплитудно-модулированных им­ пульсов, приведенному на рис. 1.160, е.

Один из возможных способов осуществления ФИМ предусма­ тривает использование промежуточной модуляции импульсов по

с разрядным пентодом. Входной импульс быстро заряжает кон­ денсатор, а затем этот конденсатор разряжается постоянным то­ ком через уменьшающееся по мере разряда внутреннее сопротив­

триггера, работающего в режиме реле уровня. Такой триггер за­ пускается передним крутым фронтом пилообразных импульсов. Обратное опрокидывание триггера (восстановление исходного ре­ жима) происходит под действием заднего линейно падающего фронта этих импульсов. Как видно из рис. 1.162 длительность выходных прямоугольных импульсов триггера (напряжение «5) изменяется по закону модулирующего сигнала, т. е. в схеме осу­ ществляется широтная импульсная модуляция (ШИМ). Преобра­ зование широтной импульсной модуляции в фазовую производится с помощью дифференцирующей цепи. Отрицательные кратковре­ менные импульсы, возникающие на выходе дифференцирующей

197

ГЛАВА 2

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ

1. Структурные схемы приемников

Радиоприемное устройство предназначено для приема каких* либо сообщений или сигналов, поступающих к нему в виде радио­ волн. Оно состоит из приемной антенны, приемника и оконечного прибора.

Приемная антенна извлекает из окружающего пространства очень небольшую часть энергии проходящих радиоволн и направ­

электронно-лучевые устройства, буквопечатающие, фотопечатающие и пишущие аппараты, а также механизмы управления раз­ личных автоматических и счетно-решающих систем.

ми сигналами. Только один из них полезный. Это тот сигнал, ко­

Принимаемый высокочастотный сигнал может быть модулиро­ ванным по амплитуде, частоте или фазе. Многие радиолокацион­ ные приемники принимают импульсно-модулированные колебания (радиоимпульсы). Приемники телеграфных сообщений принимают манипулированные колебания.

199