ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕДАТЧИКОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ с УМ
Передатчики низовой радиосвязи входят в состав радиостанций различных систем радиосвязи. Эти радиостанции могут быть стационарными (центральные, диспетчерские станции), возимыми (устанавливаемые на подвижных объектах), носимыми, портативными. Основные параметры передатчиков определяются
действующими стандартами [ГОСТ 12252-86]: |
|
|
|
Выходная мощность, Вт |
|
0,1...50 |
|
Диапазоны частот*, МГц |
27...27,4; 30...50; 117...174; 230...335; |
||
|
340...430; 440...470; 890...960 |
||
Относительная нестабильность частоты |
|
(5...30)-6 |
|
Максимальная девиация частоты, кГц |
|
5 |
(2.5) |
Разнос частот каналов, кГц |
|
25 |
(12.5) |
Ширина полосы излучаемых частот, кГц, на уровне -40 дБ |
20 |
|
|
Полоса передаваемых частот, Гц |
|
300...3400 |
|
Допустимые нелинейные искажения, % |
|
7... 15 |
|
Допустимый уровень паразитной ЧМ, дБ, не более |
-30 |
|
|
Разнос частот между каналами передачи и приема, не менее: |
|
|
|
Для диапазона 136…174 МГц |
|
4; 6 МГц |
|
Для диапазона 403…470 МГц |
|
10.0 МГц |
|
Для диапазона 820…960 МГц |
|
45 МГц |
|
Частота передачи базовой станции должна быть выше абонентской (мобильной) |
|||
станции. |
|
|
1 |
ГОСТ предусматривает обязательную предкоррекцию амплитудно-частотной модуляционной характеристики (частотные предыскажения), т. е. увеличение коэффициента передачи цепи на верхних модулирующих частотах (подъем верхних частот) 6 дБ на октаву с точностью ±2 дБ, так что передатчик излучает по существу фазомодулированный сигнал, и если в приемнике используется более простое частотное детектирование, то принятый НЧ сигнал подвергают обратной частотной коррекции (с завалом верхних частот).
Физические характеристики речевого сигнала, не подвергнутого обработке и предыскажениям, таковы, что его энергетический спектр S(F) описывается эмпирическим соотношением S(F) ~ k/F2.
На рис. показана спектральная плотность русской речи, отнесенная к максимальной спектральной плотности на частоте вблизи F= 300 Гц.
Как видно, спектральная плотность весьма неравномерна. Спектр акустических колебаний, воспринимаемый человеческим ухом, занимает широкую полосу частот - примерно 20...20 000 Гц.
Максимум чувствительности уха около 1000 Гц.
2
Наиболее «мощные» спектральные составляющие человеческого голоса сосредоточены в узкой полосе 200...600 Гц. Если пиковый уровень мощности в полосе 800... 1000 Гц принять за 1, то эффективный (средний) уровень составит 0,1.. .0,15 (т. е. по напряжению 0.3Uпик).
Для повышения помехоустойчивости передачи речи в спектре телефонного сигнала перед модулятором передатчика обеспечивают подъем верхних частот, до 6 дБ на октаву, а возможно и до 9... 10 дБ на октаву.
Кроме того, для повышения помехозащищенности линии радиотелефонной связи модулирующий сигнал подвергают амплитудному ограничению или применяют компрессию (сжатие) его динамического диапазона, что обеспечивает эквивалентный выигрыш по мощности ЧМ передатчика еще в 2... 3 раза.
Для уменьшения внеполосных излучений передатчика спектр модулирующего сигнала ограничивают, для чего перед НЧ входом модулятора устанавливаются ФНЧ с полосой пропускания приблизительно до 3,5 кГц.
3
На рис. представлены структурные схемы передатчиков низовой связи с угловой модуляцией.
УЗЧ КОРР ОГР ФНЧ |
ЧМ КАГ УЧ ПФ УВЧ ФНЧ |
|
|
|
Структурные схемы передатчиков |
|
|
низовой связи с УМ: |
|
|
а - с непосредственной ЧМ в КАГ; |
ИНТ |
ФМ |
б - с использованием ФМ модулятора; |
|
Схема а) - прямая ЧМ варикапом в КАГ. Модулирующий сигнал U усиливается в
УНЧ и подвергается частотной предкоррекции, ограничивается (сжатие динамического диапазона). ФНЧ ограничивает спектр до 3,5 кГц. В КАГ осуществляется прямая частотная модуляция, затем производится умножение частоты для увеличения глубины модуляции и повышения частоты до рабочего диапазона.
Схема б) - косвенный метод получения ЧМ, в фазовом модуляторе осуществляется модуляция фазы несущего колебания, спектр модулирующего сигнала перед входом модулятора подвергается дополнительной коррекции в интеграторе. Частота задающего генератора стабилизируется кварцевым резонатором, а буферный усилитель уменьшает
влияние последующих цепей на частоту АГ. |
4 |
Современные радиостанции низовой связи все чаще строятся многочастотными. Так, распространенные радиостанции индивидуального пользования диапазона 26,965...27,405 МГц имеют 40 каналов в европейском стандарте частот и могут дополнительно иметь еще 40 каналов российского стандарта. Предусмотрены два вида модуляции УМ и AM. Примерная структурная схема передатчика показана на рис. в).
ЧМ модуляция - в подстраиваемом генераторе (ПГ); это обычный LC-транзисторный автогенератор с варикапом для ЧМ и автоподстройки частоты (или с двумя варикапами отдельно для ЧМ и для ФАПЧ) в микросхемном исполнении. Средняя частота ПГ устанавливается в соответствии с заданным каналом и поддерживается в пределах допустимой нестабильности при помощи системы ФАПЧ и СЧ по опорному кварцевому АГ также в микросхемном исполнении.
5
Характеристики радиостанции
Harry 11 Classic
Дисплей, отображающий каналы S-метр на дисплее
Количество каналов 120 Виды модуляций АМ/FM
Диапазон частот 26,965…27,405 MHz Импеданс антенны 50 ohms Напряжение питания 13,2 V
Габариты (мм) 115 х 180 х 35 Вес 0,8 kg
Передатчик
Выходная мощность 4 W AM/ 4 W FM Уровень помех до 4 nW (-54 dBm) Диапазон НЧ 300Hz до 3 kHz в АМ/FM Чувствительность микрофона 10 mV Потребляемый ток 1,7 A
6
Передатчики для ЧМ вещания на MB и ЗС телевидения
должны обеспечивать высокое качество звукового вещания и иметь возможность передачи стереовещания или двухъязыкового сопровождения телевидения.
Для обеспечения эстетического восприятия в радиовещании необходимо с заданной допустимой неравномерностью передавать более широкую полосу частот: для высшего класса (MB ЧМ вещание) 30... 15 000 Гц, для первого класса (звуковое сопровождение телевидения) 50... 10 000 Гц, для второго класса (вещание с AM на длинных, средних и коротких волнах) 100...6300 Гц при допустимой неравномерности около ±(0,7... 1,5) дБ.
Основные параметры этих передатчиков определяются ГОСТ:
Диапазоны частот, МГц |
66...73; 76…108; 174…230; 470…958 |
||
Выходная мощность, кВт |
0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 4; 5; 15 |
|
|
Относительная нестабильность частоты |
(1…5)*10-6 (не более ) |
|
|
Максимальная девиация частоты, кГц |
±50 |
|
|
Полоса передаваемых частот, кГц: |
|
|
|
одного канала |
0,04... 15 |
|
|
в режиме стерео |
0,04...47 |
|
|
Допустимые нелинейные искажения, % |
<1 |
|
|
Неравномерность АЧХ, дБ, не более |
±1 |
|
|
Уровень шума, дБ, не более |
-60 |
(ПАМ < 0.4%) |
7 |
|
|
|
|
В передатчиках мощностью 4 и 15 кВт для повышения надежности используют сложение мощностей двух полукомплектов, возбудители и тракты предварительного усиления обеспечиваются 100 % -ным резервированием. Выходные ступени на электронных лампах, а возбудители и тракт предусиления - на полупроводниках. Передатчики мощностью 1 кВт и менее выполняются полностью на полупроводниках, при этом для повышения надежности и унификации отдельных блоков широко применяется блочно-модульный принцип.
Проблема высоких качественных показателей решается в основном в возбудителе
8
Перспективная схема возбудителя ЧМ вещания, используемая в ряде отечественных передатчиков и для модернизации ранее установленных приведена на рис. Модулируемый по частоте (подстраиваемый) генератор (ПГ) создает непосредственно рабочую частоту.
Заданная средняя частота и ее допустимая нестабильность обеспечиваются системой АПЧ с ДПКД по опорному генератору (ОГ). При включении возбудителя, смене частоты или случайном сбое частоты сначала действует кольцо АПЧ, обеспечивающее приближение частоты к заданному значению и приводящее к началу действия ФАПЧ.
После срабатывания системы ФАПЧ достигается заданная частота, на выходе |
|
частотного детектора (ЧД) устанавливается нулевое напряжение, которое служит |
|
критерием готовности возбудителя к работе и посредством устройства контроля |
|
подключает возбудитель к передатчику. Полоса удержания ФАПЧ 10... 15 Гц. |
|
Модуляция осуществляется либо звуковой частотой (ЗЧ), либо комплексным |
|
стереосигналом (КСС). Все элементы возбудителя - в микросхемном исполнении; |
9 |
опорный генератор - покупное комплектующее изделие. |
Комплексный стереосигнал образуется из НЧ сигналов, создаваемых двумя разнесенными в пространстве микрофонами: левым (канал А) и правым (канал В) в полярном модуляторе (ПМ). В ПМ (рис.) сигналы А и В модулируют по амплитуде гармоническое колебание поднесущей частоты fп =.
31,25 кГц
схема ПМ для стереовещания: а- прямой метод;
Полученные AM колебания подвергаются ограничению по амплитуде ограничителями отрицательной (АО1) и положительной (АО2)
полярности. Сумма всех этих сигналов представляет собой полярно-модулированное колебание (ПМК), т. е. AM колебание, в котором огибающая положительных амплитуд изменяется в соответствии с сигналом А, а отрицательных — с сигналом В (рис.в); спектр ПМК изображен на рис. г. Недостатком такого формирования ПМК является высокий уровень высших гармоник (из за ограничения сигналов).
В
Диаграммы напряжений в ПМ (а-в) |
|
и спектр КСС (г) |
10 |
|
|