УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО

ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ

Практически все рассмотренные в главе 3 — 7 элементы, цепи и устройства являются «кирпичиками» радиопередающих и радиоприемных устройств. Качество работы радиотехнических систем определяется главным образом параметрами, характеристиками и методами их построения.

Радиопередающее устройство является важным элементом радиотехниче­ских систем (и в частности систем связи) различного назначения. В боль­шинстве случаев масса, габариты, энергопотребление, надежность и срок службы радиосистем в первую очередь зависят от характеристик и парамет­ров радиопередающих устройств. В связи с этим совершенствование основ­ных показателей радиопередающих устройств является актуальной задачей.

Радиоприемные устройства — это широкий класс радиоаппаратных средств, решающих задачу воспроизведения сообщения, переданного радио­передающим устройством. Радиосвязь без приемника невозможна. Приемник является одним из наиболее распространенных радиотехнических устройств, значение которых в социальной, культурной и экономической жизни челове­ка огромно.

Одной из основных задач радиотехники и техники связи является борьба с шумами и помехами. Повысить помехоустойчивость систем передачи ин­формации (и в частности систем связи) можно разными методами. Один из методов заключается в совершенствовании структуры передаваемых сигна­лов, применении помехоустойчивых способов их кодирования и модуляции. Другой связан с созданием таких устройств обработки, которые наилучшим образом выделяют сигнал из шумов и помех.

8.1. Радиопередающие устройства

Радиопередающие устройства предназначены для формирования колебаний несущей частоты, модуляции их по закону передаваемого сообщения и излуче­ния полученного радиосигнала в пространство или передачи его по физическим линиям связи.

Общие сведения

Структурно радиопередающие устройства состоят из передающей антенны и собственно радиопередатчика (проще, передатчика). Сформированные в передатчике информационные радиосигналы поступают в антенну и из­лучаются ею в свободное пространство в виде электромагнитных волн. Тра­диционно передающие (как и приемные) антенны изучаются отдельно, в кур­се антенно-фидерных устройств. Анализ антенных систем достаточно сложен, занимает много времени, и поэтому в данном учебнике они практически не рассматриваются.

Передатчики классифицируют по назначению, диапазону рабочих волн (частот), излучаемой мощности, виду модуляции сигналов и условиям экс­плуатации. По назначению передатчики бывают вещательными (радиовеща­тельные, телевизионные), связными, радиолокационными, навигационными, телеметрическими и другими. По диапазону рабочих волн современные передатчики делятся в соответствии с классификационной таблицей диапазонов радиоволн и частот (см. раздел 1.1). В гл. 8 будут рассмотрены в основном вещательные и связ­ные передающие устройства.

Радиовещание осуществляется в России в диапазонах километровых, гектометровых, декаметровых, метровых и дециметровых волн. В первых трех диапа­зонах традиционно используется амплитудная модуляция с шагом сетки ра­бочих частот порядка 10 кГц, а на двух последних — широкополосная частотная модуляция с шагом сетки рабочих частот 250 кГц. Телевизионное ве­щание ведется в диапазонах метровых, дециметровых и сантиметровых волн, при этом в звуковом канале используется частотная модуляция, а в канале изо­бражения — амплитудная модуляция с одной боковой полосой частот.

Конструкции, габариты и масса передатчиков в основном определяются средней излучаемой мощностью. Стабильность и устойчивость работы пере­датчика, оцениваемые по его способности сохранять свои электрические ха­рактеристики в допустимых пределах при воздействии окружающей среды (температуры, влажности, атмосферного давления, механических нагрузок, климатических и специальных воздействий) и изменении параметров ис­точника питания.

По средней излучаемой мощности передаваемых радиосигна­лов различают передатчики очень малой (менее 3 Вт), малой (3...100 Вт), средней (0,1...10 кВт), большой (10...100 кВт) и сверхбольшой (более 100 кВт) мощности. По виду модуляции сигнала радиопередатчики (и радиоприем­ники) делятся на устройства с амплитудной, амплитудной балансной и одно­полосной, частотной, фазовой, импульсной, импульсно-кодовой и другими видами модуляции. По условиям эксплуатации различают стационарные, бортовые (космические, корабельные, самолетные, автомобильные) и переносные (портативные) передатчики.

К основным параметрам передатчиков относятся коэффициент полезного действия (КПД), нестабильность частоты несущего колебания, коэффициенты нелинейных и линейных искажений передаваемого сигнала и уровни внеполосного излучения.

Коэффициент полезного действия передатчика определяется следующей формулой:

, (8.1)

где P_A — средняя мощность, отдаваемая в антенну; Р₀ — мощность, потребляе­мая устройством от всех источников питания. КПД современных передатчиков достигает 30...40 %, причем этот параметр повышается с увеличением излучае­мой мощности.

Нестабильность частоты — важнейший показатель, без учета которого не может быть обеспечена надежная работа любого радиоканала. В настоящее время нестабильность частоты центральных государственных передатчиков близка к достигнутой нестабильности государственных эталонов (10⁻⁸...10⁻⁹ — водородных, цезиевых).

Первым звеном любого канала связи является радиопередающее устройство, поэтому приходится учитывать и по возможности минимизировать искажения полезного сигнала, вносимые передатчиком. Искажения возникают в процессе модуляции, усиления и прохождения сигнала через различные цепи передатчика и линии связи. Все это приводит к искажениям или потере части информации на приемной стороне радиотехнической системы.

Наличие в передатчике нелинейных и параметрических цепей обусловливает появление нелинейных искажений передаваемых радиосигналов. Возникающие при этом высшие гармоники радиосигнала излучаются передающей антенной в пространство. Побочные излучения в виде высших гармоник попадают в рабо­чий частотный диапазон других радиотехнических систем и создают им помехи в работе. Кроме нелинейных искажений, в передатчике возникают и линейные (частотные) искажения, связанные с прохождением радиосигналов через час­тотно-избирательные цепи с неидеальными АЧХ и нестрого линейными ФЧХ. Линейные искажения влияют на качество передачи только в своем канале.

Литература: В.И. Нефедов, “Основы радиоэлектроники и связи”, Издательство «Высшая школа», Москва, 2002.