Избирательности по зеркальному каналу и каналу по промежуточной частоте

Группа сложности		0	1	2	3
Избирательность S, дБ	по зеркальному каналу	66	50	40	34
	по промежуточной частоте	40	34	34	26

Приведем еще некоторые полезные сведения из ГОСТ 5651-82, касающиеся качественных показателей радиовещательных приемников: диапазонов воспроизводимых частот и коэффициентов гармоник в зависимости от вида используемой модуляции и группы сложности (таблица 26.3).

Таблица 26.3

Диапазоны воспроизводимых частот и допустимые коэффициенты гармоник

Группа сложности		0	1	2	3
Тракт АМ	Диапазон воспроизводимых частот, Гц	31,5-6300	50-4000	80-4000	125-3550
	Коэффициент гармоник, %	2	4	5	5
Тракт ЧМ	Диапазон воспроизводимых частот, Гц	20-15000	31,5-15000	-	-
	Коэффициент гармоник, %	2	3	5	5

Все основные устройства структурной схемы рис. 26.4 супергетеродинного приемника – УВЧ, ПЧ, УПЧ, Д, УНЧ – были подробно рассмотрены в предыдущих главах, поэтому остановимся лишь на основных особенностях приемных антенн и входных цепей.

Вкачестве приемных, как правило, используются штыревые, дипольные, рамочные, магнитные антенны. Антенна служит для преобразования энергии электромагнитной волны в месте расположения антенны в энергию источника напряжения, сигнал которого подается на вход приемника.

Эквивалентная электрическая схема антенны показана на рис. 26.6. Схема содержит источник высокочастотной ЭДС Е_А, обладающий внутренним комплексным сопротивлениемZ_А. Величина ЭДС антенны равнаЕ_А = h_д Е , гдеh_д – действующая высота антенны в метрах (м), зависящая от конструктивных особенностей и расположения антенны,Е – напряженность электрической составляющей электромагнитного поля в месте приема в микровольтах на метр (мкВ/м). Полное сопротивлениеZ_А в общем случае (ненастроенная антенна) включает активную составляющуюR_А и реактивные составляющие индуктивного и емкостного характера: Z_А = R_А + јω L_А + + 1/јωC_А .Эквивалентная схема такой антенны показана на рис. 26.7 и справедлива для относительно низких частот, когда размеры антенны значительно меньше рабочей длины волны.

Антенну считают настроенной при условии Z_А = R_А .Для штыревой антенны и горизонтального диполя преобладающей реактивностью является емкость (рис. 26.8,а), для рамочной и магнитной антенн – индуктивность (рис. 26.8,б). В обоих случаях сопротивление потерь антенныR_А невелико.

В том случае, когда длина волны принимаемого сигнала соизмерима с геометрическими размерами антенны, поведение последней отличается от поведения цепи с сосредоточенными параметрами, так как в этих условиях антенна становится системой с распределенными параметрами, что существенно меняет характер частотных зависимостей ее сопротивления.

В качестве нагрузки антенны выступает входная цепь приемника (Вх.Ц), являющаяся передаточным звеном между антенной и входом УВЧ (ПЧ).При этом входная цепь должна обеспечить наилучшие условия согласования (передачу максимальной мощности из антенны) и осуществить первичную частотную селекцию сигнала, т.е. максимально подавить помехи с частотами, не совпадающими с частотой принимаемого сигнала.

Один из признаков классификации многочисленных схем входных цепей – по виду связи с антенной – называет несколько возможных вариантов их схемной реализации:

- Вх.Ц с емкостной (внешней и внутренней) связью с антенной (рис. 26.9, а),

- Вх.Ц с трансформаторной связью с антенной (рис. 26.9,б),

- Вх.Ц с автотрансформаторной связью с антенной (рис. 26.9,в),

-Вх.Ц с комбинированной связью с антенной (рис. 26.9,г).

На всех приведенных схемах входная цепь представляет собой настраиваемый одиночный параллельный колебательный контур. Возможны варианты двухконтурных входных цепей, обладающих лучшими селективными свойствами, но они более сложны, поскольку при этом требуется одновременная перестройка по частоте двух колебательных цепей.

23.2. Радиопередающие устройства

Радиопередающее устройство (радиопередатчик, а дальше просто – передатчик) является первым звеном радиолинии и служит источником радиосигнала, содержащего сообщение, передаваемое по этой линии.

Современные передатчики исключительно многообразны. Они могут быть классифицированы по назначению, структурной схеме, характеру передаваемой информации (аналоговая, цифровая), используемой модуляции, частотному диапазону, излучаемой мощности, конструктивному выполнению, условиям эксплуатации и проч. Назовем примеры передатчиков только по двум из названных признаков классификации: по назначению и по условиям эксплуатации. По назначению различают передатчики

• радиовещательные,

• телевизионные,

• радиолокационные,

• навигационные,

• связные, в том числе для сотовой телефонии, интернет-каналов,

• телеметрии,

• помех,

• прочие.

По условиям эксплуатации передатчики можно разделить на

• стационарные,

• бортовые,

• переносные (мобильные).

Не касаясь конструктивных и эксплуатационных характеристик передатчиков, назовем их основные электрические характеристики:

1. диапазон волн (частот). Диапазон рабочих волн (частот) передатчиков занимает всю шкалу электромагнитных волн;

2. излучаемая активная мощность Р_акт . По величине излучаемой активной мощности различают передатчики маломощные (3…100 Вт), средней мощности (100 Вт…3 кВт), мощные (3 кВт…100 кВт) и сверхмощные (более 100 кВт);

3. коэффициент полезного действия передатчика, равный отношению излучаемой активной мощности к мощности, потребляемой от источника питания. Коэффициент полезного действия передатчиков может лежать в пределах от нескольких процентов до десятков процентов;

4. стабильность частоты и точность ее установки. Требования высокой стабильности частоты и точности ее установки являются необходимыми для обеспечения нормального функционирования любой линии связи, в частности для обеспечения беспоискового режима ее работы. Относительная нестабильность частоты современного передатчика не должна превышать 10 ^-6 …10 ^–8.

Возможны два варианта построения структурных схем передатчиков при использовании амплитудной модуляции, в упрощенном виде показанные на рис. 26.10 и 26.11. Первый вариант передатчика имеет наиболее простую структуру рис. 26.10. Чувствительность по входу модулирующего сигналаs (t) может быть повышена с помощью усилителя низких частот (УНЧ). Поскольку модуляция амплитуды осуществляется непосредственно в автогенераторе (Г), это не позволяет обеспечить высокую стабильность частоты излучаемого радиосигнала. Мощность излучаемого радиосигнала может быть увеличена с помощью усилителя мощности (УМ).

В другом варианте передатчика (рис. 26.11) высокая стабильность частоты обеспечивается тем, что задающий генератор Г имеет кварцевую стабилизацию. Он работает, как правило, на частотах, где кварцевый резонатор обладает наивысшей стабильностью (1…10 МГц). Он также защищен от дестабилизирующего влияния своей нагрузки буфером (БУФ) и не подвергается модуляции. Цепочка умножителей частоты (УЧ) позволяет получить необходимый номинал частоты излучаемого сигнала. Затем высокочастотное колебание подвергается амплитудной модуляции сигналомs(t), поступающим с выхода усилителя низких частот УНЧ. В случае, если мощность радиосигнала на выходе модулятора МОД недостаточна, между передающей антенной А и модулятором помещают резонансный усилитель мощности РУМ.

Всистеме радиосвязи с использованием частотной модуляции упрощенная структурная схема передатчика подобна изображенной на рис. 26.10 с тем лишь отличием, что управляющий сигналs (t) модулирует частоту генератора.

Во многих случаях возникает необходимость быстро и в широких пределах перестраивать частоту передатчика при одновременном сохранении высоких требований к ее стабильности. Для этого используют синтезаторы частоты, с помощью которых формируют сетку дискретных высокостабильных частот, количество которых по мере необходимости может достигать нескольких десятков тысяч. Такие синтезаторы могут строиться на аналоговой и на цифровой основе. На рис. 26.12 показана упрощенная схема аналогового синтезатора частот.

Синтезатор строится по декадному принципу. Частота f₀ высокостабильного кварцевого генератора последовательно делится на десять, образуя декады тысяч, сотен, десятков и единиц килогерц. В каждой декаде путем деления частоты на пять, умножения частоты на два, три, четыре, шесть, восемь и девять, а также суммирования частот в смесителе С+получают наборы из десяти частот:kf₁,lf₂,mf₃иnf₄, гдеk, l, mиn– независимые натуральные числа, исключая ноль. Пример формирования такого набора на рис. 26.12 показан для декады единиц килогерц.

Суммирование составляющих выходной частотыf_вых выполняется по алгоритмуf_вых = f_вых ± (kf₁+lf₂+mf₃ +nf₄) в преобразователе частоты, упрощенная структурная схема которого приведена на рис. 26.13. Цепочка смесителей С1…С5 содержит на выходах полосовые фильтры Ф1 …Ф5 , настроенные либо на суммарную, либо на разностную комбинационную составляющую. Коммутатор К служит для выбора знака суммирования в выходной ступени сумматора.

Например, при k= 1, l = m = n = 0…9 в описанной структуре можно получить сетку частот с интервалом в 1 кГц в диапазоне частот от 8 000 кГц до 12 000 кГц (всего 4 000 различных частот).

Современный уровень развития элементной базы электроники позволяет строить и интегрировать в состав радиоприемника и радиопередатчика сложные синтезаторы частот, управляемые микропроцессорными контроллерами и позволяющие максимально автоматизировать многие функции управления и сервиса этих устройств.