книги из ГПНТБ / Константинов П.А. Авиационная радиосвязь

чателя и т. п.). При выполнении такой операции с помощью си­ стемы АДН (гл. X, § 3) производится автоматическая установ­ ка заданной частоты связи и настройка всех регулируемых каскадов радиостанции на эту частоту. Никакой дополнительной подстройки или поиска при таком способе перестройки не тре­ буется, благодаря чему время перестройки может быть значи­ тельно уменьшено.

Перестройка коротковолновых самолетных радиостанций не всегда полностью автоматизирована. В таких радиостанциях перестройка передатчика, как наиболее сложная, производится автоматически, а приемник, имеющий более простое управление, часто перестраивается вручную. Хотя такая частичная автома­ тизация повышает скрытность связи, упрощает управление ра­ диостанцией, сокращает время перестройки, это время остается все же большим. Кроме того, оператор оказывается занятым непрерывной подстройкой приемника на максимум громкости.

В связи с этим имеется необходимость полной автоматизации перестройки всей радиостанции.

Перестройка коротковолновых наземных радиостанций в на­ стоящее время не автоматизирована и требует достаточно боль­ шого времени и навыков оператора.

При автоматической смене волн система АДН производит настройку радиостанции либо на предварительно установлен­ ную частоту, либо на любую частоту диапазона радиостанции.

Число волн предварительной настройки Nnii является одной из важнейших характеристик радиостанции. Современные авиа­ ционные радиостанции имеют до 15—20 волн предварительной настройки, благодаря чему может осуществляться быстрая сме­ на волны коротковолновой радиостанции при изменении усло­ вий распространения радиоволн за время полета или перест­ ройка УКВ радиостанции из одной сети связи в другую. В целях обеспечения более гибкой и надежной связи за счет маневра волнами (что особенно важно при наличии организованных по­ мех) в современных радиостанциях обычно предусматривается установка любой волны диапазона без всякой предварительной настройки. Общее число волнЛ/о6щ, размещаемых в диапазоне радиостанции, в зависимости от ее назначения можт составлять

1000—2000 и более.

Управление радиостанцией характеризуется также видом связи. Одноканальные ультракоротковолновые радиостанции предназначаются для телефонной связи. Передача сообщений в этом случае производится голосом. Коротковолновые и много­ канальные радиостанции предназначаются как для телефонной, так и для телеграфной связи. Телеграфная связь обеспечивает большую дальность действия по сравнению с телефонной, но требует специальной подготовки оператора для работы на клю­ че или на буквопечатающей аппаратуре.

5 2 0

Полоса пропускания приемника. Разнос частот

Долгое время в авиационных связных радиостанциях при­ менялся ручной способ настройки на заданную волну связи. В этом случае отклонение частоты передатчика от номинально­ го значения под воздействием дестабилизирующих факторов компенсировалось оператором путем изменения частоты гете­ родина. приемника до получения максимальной слышимости в телефонах. При таком способе настройки ширина полосы про­ пускания приемника Л/Пп может быть взята минимальной, рав­

Но, как уже говорилось, такой способ настройки, требующий ■большого времени для вхождения в связь и подстройки в про­ цессе ведения связи, в эксплуатации неудобен и часто совсем непригоден. Поэтому в современных радиостанциях все чаще применяются системы, обеспечивающие беспоисковую и бесподстроечную связь. В этом случае при определении полосы про­ пускания приемника необходимо учесть нестабильности частот передатчика 8 /прд и гетеродина приемника §/прм, а также неста­ бильность настройки контуров промежуточной частоты 8 /упч. приняв во внимание все дестабилизирующие факторы и точность первичной настройки. Тогда получим

Значения нестабильностей оfnpjn -8/прм, 8/упч зависят от многих дестабилизирующих факторов: неточности калибровки кварцевых резонаторов, старения их, изменения температуры, давления и влажности воздуха, изменения величины питающих напряжений, смены ламп и др. Наиболее простой способ опре­ деления указанных нестабильностей состоит в суммировании максимально возможных парциальных отклонений частоты. Но это приведет к неоправданному расширению полосы пропуска­ ния, так как в реальных условиях отклонения частоты под дей­ ствием различных дестабилизирующих факторов совсем не обя­ зательно одновременно принимают максимальные значения и знаки отклонений могут быть различными.

Более правильным является вероятностный метод определе­ ния нестабильностей 8/прд, /прм, о/упч [11], [12]. Найденная та­ ким методом необходимая полоса пропускания приемника будет уже. При этом, вообще говоря, допускается, что при самых неблагрприятных условиях сигнал может выйти за пределы поло­ сы пропускания, но вероятность такого события берется на­ столько малой, чтобы срыва связи практически не происходило.

521

При беспоисковой и бесподстроечной связи полоса пропуска­ ния всегда будет значительно шире, чем при связи, допускаю­ щей поиск и подстройку приемника на максимум громкости.

Это видно из сравнения выражений (10.17) и (10.16). Во избе­ жание чрезмерного увеличения уровня помех на выходе прием­ ника при беспоисковой и бесподстроечной связи особенно важно устранить причины, вызывающие необходимость расширения полосы пропускания. Для этого, прежде всего, следует повы­ сить стабильность частоты, которая при беспоисковой и бесподстроечной связи должна быть более высокой.

Наибольший уход частоты при кварцевой стабилизации по­ лучается за счет изменения температуры кварца. Для повыше­ ния стабильности частоты в авиационных связных радиостанци­ ях широко применяется термостатирование кварца.

Стабильность частоты современных УКВ радиостанций име­ ет порядок 10- *— 10-5, поэтому полоса пропускания приемни­ ков определяется в основном нестабильностью частоты. Она бе­ рется равной 50—70 кгц.

В коротковолновом диапазоне за счет усложнения конструк­ ции термостата может быть получена более высокая стабиль­

ния большую роль будет играть первое слагаемое в правой ча­ сти (10.17). При достаточно большом Д/с, например, при теле­ фонной связи, полоса пропускания приемника в основном будет определяться шириной спектра сигнала.

Одной из важных характеристик радиостанции является разнос частот Д /рч, т. е. расстояние между несущими частота­ ми соседних каналов. Эта характеристика определяет общее чи­ сло частот, размещаемых в диапазоне радиостанции

.Д/рч

Для увеличения Лобщ разнос частот следует брать по возможно­ сти малым, но так, чтобы отсутствовали взаимные помехи меж­ ду соседними каналами. Сигнал соседнего канала должен быть ослаблен селективными контурами приемника в заданное число раз.

Полоса частот, в пределах которой не обеспечивается задан­ ное ослабление сигнала соседнего канала, называется полосой мешания. Полоса мешания Д/п м всегда шире полосы пропуска­ ния приемника. Это показано на рис. 10.20.

. Разнос частот должен быть таким, чтобы сигнал соседнего канала не попадал в полосу мешания приемника. Из рис. 10.20

522

для обеспечения достаточно высокой разборчивости уровень

частот при найденном значении -( может быть найдена по фор­ муле (10.21).

В условиях эксплуатации мощность мешающего сигнала на входе приемника может оказаться значительно больше мощно­ сти полезного сигнала. Это может

Низкочастотные характеристики телефонных радиостанций

Качество радиотелефонной связи в значительной мере зави­ сит от низкочастотных характеристик радиостанций, определяе­ мых главным образом усилителями модулятору передающего устройства, усилителями низкой частоты приемного устройства и электроакустическими преобразователями. Основными явля­ ются амплитудные и частотные характеристики.

Амплитудной характеристикой передатчика называется за­ висимость коэффициента модуляции от величины модулирующе­ го напряжения. Практически коэффициент модуляции измеряет­ ся на выходе передатчика, а модулирующее напряжение — на входе модулятора. Характеристика снимается при некоторой постоянной частоте модуляции, равной, например, 400 или 1000 гц. Она позволяет определить величину напряжения звуко­ вой частоты, необходимого для получения заданного коэффици­ ента модуляции. Эта характеристика, как правило, имеет зна­ чительный линейный участок. Отклонение от линейности коли­ чественно определяется коэффициентом нелинейных искажений.

На рис. 10.22 приведены амплитудные характеристики пере­ датчиков некоторых авиационных связных радиостанций без учета влияния электроакустических преобразователей (микро­

524

фона или ларингофона). Вид этих характеристик, определяется усилителями модулятора и высокочастотными цепями передат­ чика.

Частотной характеристикой передатчика называется зависи­ мость коэффициента модуляции от модулирующей частоты при постоянном модулирующем напряжении. Частотные характери­ стики передатчиков некоторых радиостанций приведены на рис. 10.23. Эти характеристики дают представление о прохож­ дении различных частот спектра речи через модулятор и пере­

Частота модуляции Р = 1000 гц

датчик. Характеристики, приведенные на рис. 10.23, не учитыва­ ют влияние микрофона или ларингофона и по-существу пред­ ставляют частотные характеристики усилителей модуляторов.

Аналогичные характеристики определяются и для приемно­ го устройства. При этом амплитудная характеристика представ­ ляет зависимость напряжения на выходе приемника от коэффи­ циента глубины модуляции при постоянной модулирующей ча­ стоте (рис. 10.24).

Нелинейность амплитудной характеристики приемного уст­ ройства, а также амплитудных характеристик передающего уст­ ройства и электроакустических преобразователей свидетельст­ вует о наличии нелинейных искажений. Установлено, что даже существенные нелинейные искажения незначительно влияют на разборчивость речи, они почти незаметны для слуха при коэф­ фициенте нелинейных искажений, равном 10% [13]. Поэтому в войсковых радиостанциях не имеет особого смысла понижать коэффициент нелинейных искажений ниже 10— 12%.

При использовании угольных микрофонов и ларингофонов величина коэффициента нелинейных искажений обычно быва­ ет больше и может доходить до 15—20%.

525

Частотная характеристика приемника представляет зависи­ мость выходного напряжения от модулирующей частоты при постоянной глубине модуляции на иходе (рис. 10.25).

Приведенные на рис. 10.24 и 10.25 кривые являются по-су- ществу характеристиками усилителей низкой частоты, так как влияние телефона не учитывается.

Рассмотрим требования к низкочастотным характеристикам радиостанций. По отношению к амплитудным характеристикам требование сводится к обеспечению их линейности. При оценке

качества частотных характеристик должны приниматься во вни­ мание характер речевого спектра, характеристики электроаку­ стических преобразователей, свойства слуха, наличие электри­ ческих и акустических помех. .

Предположим сначала, что канал связи подвержен действию электрических помех флуктуационного типа (внутренние шумы приемника и т. д.), а акустический шум отсутствует.

Прежде всего необходимо решить вопрос о полосе передава­ емых частот. Для обеспечения требуемого качества связи нет

526

Высокочастотные составляющие речи менее интенсивные, их срезание даже до 2000 гц, как это видно из рис. 10.26, почти не уменьшает интегральный уровень речевого сигнала и, следова­ тельно, не позволяет повысить разборчивость речи за счет повы­ шения глубины модуляции оставшимися частотами *. При со­ хранении интегрального уровня речи неизменным ограничение полосы частот сверху будет приводить к понижению разборчи­ вости (рис. 10.27).

Из сказанного следует, что при действии на приемник элект­ рических помех и отсутствии акустических помех нет смысла ограничивать полосу пропускания модулятора сверху, так как такое ограничение или почти ничего не дает или приводит к не­ которому уменьшению разборчивости.

Вт д6

Форма частотной характеристики модулятора (усилителя мо­ дулятора и микрофона или ларингофона) должна выбираться в соответствии с формой огибающей спектра речевого сигнала. Из рис. 5.4 видно, что спектр речи в диапазоне частот неравно­ мерный. Частотным составляющим, имеющим малую интенсив­ ность, будут соответствовать малые значения коэффициента мо­ дуляции и, следовательно, низкая разборчивость. Более высо­ кая помехоустойчивость получится при искажении спектра ре­ чи таким образом, чтобы слабые составляющие были припод­ няты.

* Кривые, приведенные на рис. 10.26, 10-27, 10.28, 10.31, 10.32, получены расчетным путем. Деления в герцах на оси абсцисс соответствуют нижней границе полос равной разборчивости: 250, 350, 425, 500, 575, 650, 750, 850, 1000, 1300, 1700, 2200, 2700, 3200, 3700, 4200, 4700.

527

Оптимальная форма частотной характеристики модулятора, при которой обеспечивается максимальная разборчивость для данной электрической помехи, может быть определена на осно­ вании теории разборчивости речи [14], [15]. Теория разборчиво­ сти позволяет определить оптимальное формантное превышение для каждой частоты спектра, т. е. такое превышение составля­ ющих речи над шумом, при котором разборчивость речи будет максимальной. Формантное превышение определяется как раз­

Подобной оптимальной будет частотная характеристика модулятора, при которой устраняется неравномерность спектра речи, т. е. спектр модулирующего сигнала будет равномерным. Эта характеристика приведена на рис. 10.28.

Более высокая помехоустойчивость, достигаемая при ис­ пользовании такой характеристики, .подтверждается расчетны­ ми кривыми на рис. 10.29. Видно, что при увеличении уровня помех высокой интенсивности разборчивость речи уменьшается значительно быстрее при наличии частотных искажений (кри­ вая 2), чем при отсутствии частотных искажений. Поэтому при значительных помехах модуляция равномерным спектром дает худшую разборчивость. Но при этом качество связи в обоих случаях получается плохим. Для любого практически допусти­ мого качества связи модуляция равномерным спектром дает более высокую разборчивость по сравнению с модуляцией не­ искаженным речевым спектром (кривая/).

528

Энергетический выигрыш, как это видно из рис. 10.30, увели­ чивается с повышением качества связи. При хорошем качестве связи выигрыш по мощности будет рав'ен 5—6 и более.

При модуляции равномерным спектром срезание высоких ча­ стот приводит к существенному понижению интегрального уров­ ня речи (рис. 10.31), что дает возможность повысить глубину модуляции оставшимися частотами. При низком качестве связи (Вп =■64 дб) это дает возможность по­ высить разборчивость речи (рис. 10.32).

Однако при удовлетворительном или бо­ лее высоком, качестве связи срезание верхних частот приводит к ухудшению

разборчивости и, следовательно является нецелесообразным. Форма ■низкочастотной характеристики приемника в отсут­ ствии акустических шумов мало влияет на помехоустойчи­ вость по отношению к электрическим помехам. В самом деле, как уже говорилось, разборчивость любой составляющей спект­ ра опредёляется формантным превышением, т. е. превышением этой составляющей над уровнем помех на данной частоте. Оче­ видно, что никакие частотные искажения в приемнике не могут изменить соотношение спектральных плотностей речевого сиг­ нала и помехи. При этом формантное превышение речи над шу­ мом, а слёдоватёльно, и разборчивость останутся неизменными.

Сужение полосы пропускания низкочастотной части прием­ ника также не может повысить помехоустойчивость системы свя­ зи, ибо разборчивость речи при этом уменьшается как при мо,-