Непрерывные сигналы

Амплитудная модуляция (А3). Этот старейший метод применяет­ся в диапазоне KB лишь для радиовещания. Он позволяет при­менить простейшие передатчики и приемники, но не позволяет эффективно использовать мощность передатчика и полосу час­тот. Поэтому в последние годы этот вид модуляции заменяется однополосной модуляцией.

Однополосная модуляция с одной боковой полосой (А3Н). Это един­ственный вид управления колебаниями, при котором ширина спектра радиосигнала равна ширине спектра речевого сигнала, что позволяет весьма экономно использовать диапазон частот, отводимый для связи. Передатчик должен содержать специаль­ные устройства формирования однополосного сигнала. Приемник должен иметь устройство восстановления несущей частоты с вы­сокой точностью.

Однополосная модуляция с двумя независимыми боковыми по­лосами и частично подавленной несущей (А3А). В этом случае вокруг остатка несущего колебания передаются две независимые боковые полосы: нижняя (НБП) и верхняя (ВБП). Остаток несущей (пи­лот-сигнал) является опорным, для обоих каналов. По сравне­нию с амплитудной модуляцией однополосная модуляция с дву­мя независимыми боковыми полосами занимает полосу для каж­дого канала в два раза уже, что позволяет получить энерге­тический выигрыш по мощности примерно 9 дБ. Кроме того, при этом виде работы селективные замирания сказываются меньше. Для приема таких сигналов требуется устройство выде­ления пилот-сигнала, который в дальнейшем используется либо как восстановленная несущая, либо в качестве опорного колеба­ния для автоматической подстройки частоты гетеродина и авто­матической регулировки усиления приемника.

Однополосная модуляция с двумя независимыми боковыми полосами и полностью подавленной несущей (А3В). Этот вид работы требует автономного восстановления несущей на приемной сто­роне с точностью от 3 до 100 Гц, в зависимости от конкретных требований. При использовании возбудителей (гетеродинов) с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты требования под­держания такой стабильности выполнимы, что позволяет обой­тись без системы автоподстройки. Борьба с замираниями может осуществляться автоматической регулировкой усиления канала связи. Однополосная модуляция с полным подавлением несущей используется для передачи обычных телефонных разговоров или для передачи данных с постоянной скоростью.

4.3. Принципы построения передающих устройств

В современных системах KB радиосвязи используется однопо­лосная модуляция. Передающие устройства, как правило, имеют два телефонных канала с полосами 3100 Гц. Мощность передатчика выбирается равной одному из следующих значений: 1; 5; 10; 20—30 или 80—100 кВт.

Так как при однополосной модуляции осуществляется перенос исходного сигнала на требуемую фиксированную частоту, то при необходимости работы в режимах AT, ЧТ, ДЧТ или ОФТ доста­точно сформировать эти сигналы на низкой частоте в полосе, не превосходящей полосу канала ТЧ, а затем подать их на вход однополосного передатчика. Такая универсальность однополос­ного оборудования позволяет использовать одни и те же тракты передачи для различных видов телефонной и телеграфной работы.

Радиопередающие устройства КВ диапазона, как правило, имеют блочную конструкцию. Каждый блок выполняет опреде­ленные функции. Некоторые блоки могут быть унифицированными и могут использоваться как в передатчиках, так и в приемниках. Типовая структурная схема радиопередающего устройства по­казана на рис. 4.1.

Рис.4.1

В состав радиопередающего устройства входят следующие ос­новные блоки:

• предварительный преобразователь, который преобразует входной сигнал в соответствии с видом модуляции. Это, по су­ществу, блок формирования видов работы, в котором формиру­ются телефонные и телеграфные сигналы на низкой частоте;

• промежуточный преобразователь (один или несколько), который транспонирует сформированный в предварительном пре­образователе сигнал в диапазон промежуточных частот от 1 до 2 МГц;

• оконечный преобразователь, который преобразует сигнал промежуточной частоты с помощью генератора плавного диапазона, стабилизированного блоком опорных частот, в колебания рабочего диапазона передатчика;

• выходной усилитель мощности, с помощью которого осу­ществляется селективное усиление сформированного сигнала;

• блок опорных частот (БОЧ), формирующий ряд высокостабильных вспомогательных частот для последовательного преобразования сигнала, а также для стабилизации частоты генератора плавного диапазона, установленного в оконечном преобразователе. Отно­сительная нестабильность рабочей частоты передатчика в зави­симости от его целевого назначения составляет 10^-6 – 10^-8. Ос­таточная расстрой-ка частоты генератора плавного диапазона ком­пенсируется в оконеч-ном преобразователе.

В современных передатчиках коротковолнового диапазона все операции по выбору того или иного вида или режима работы, типа антенны, рабочей частоты может осуществляться автомати­чески как с передних панелей блоков, так и дистанционно.

При описании структурной схемы передающего устройства уже отмечалось, что формирование различных видов работы осуществ­ляется в предварительном преобразователе. Назовем его блоком формирования видов работы и рассмотрим, какие основные эле­менты он содержит (рис. 4.2).

Рис.4.2

Для формирования двух телефонных однополосных сигналов по верхней и нижней боковой полосе используются два баланс­ных смесителя, на входы которых соответственно подаются речевые сигналы первого и второго корреспондентов. В качестве первой частоты преобразования на оба смесителя подается высокостабильное колебание частоты порядка 128 кГц от блока опорных частот (БОЧ).

На выходе первого смесителя устанавливается полосовой фильтр для выделения верхней боковой полосы, а на выходе второго смесителя — полосовой фильтр для выделения нижней боковой полосы или наоборот. Таким образом, на первой часто­те преобразования будут сформированы два однополосных теле­фонных канала. Величина этой частоты рекомендована МККР. Она выбирается из условия обеспечения качественной рас-фильтровки верхней и нижней боковых полос телефонного сигна­ла. На выходе блока видов работы предусматривается возмож­ность установления в случае необходимости требуемого уровня пилот-сигнала с помощью регулятора R.

При таком способе формирования однополосных сигналов воз­можны следующие режимы работы:

• передача однополосного сигнала на одной из полос: верх­ней или нижней (ВБП или НБП);

• передача двух однополосных сигналов на верхней и ниж­ней боковых полосах (ВБП+НБП);

• передача одной и той же информации на верхней и нижней боковых полосах, что применяется при значительном уровне по­мех;

• передача информации по одному или двум однополосным каналам с полностью подавленной несущей или с требуемым уровнем пилот-сигнала.

Для повышения помехоустойчивости в тракте формирования однополосного телефонного сигнала может применяться клиппирующее устройство в одном из каналов. При этом режим рабо­ты передатчика должен быть одноканальным.

С выхода блока видов работы однополосные сигналы на первой частоте преобразования поступают в блоки промежуточ­ных и оконечных преобразователей, в результате чего они пере­носятся в область рабочих частот.

Формирование телеграфных видов работы производится сле­дующим образом. Сигналы амплитудного телеграфирования фор­мируются с помощью манипулятора, на один вход которого пода­ется колебание той же частоты, что и при формировании однополосного сигнала (128 кГц), а на другой вход — телеграфный сиг­нал. Далее сигнал AT на частоте 128 кГц подается на блок про­межуточного преобразователя.

Сигналы ЧТ и ДЧТ формируются в частотном манипуляторе, который представляет собой самовозбуждающийся генератор. В такт с телеграфными посылками происходит отклонение час­тоты генератора в одну и другую сторону от своего среднего значения на определенный частотный сдвиг. Разность частот на­жатия и отжатия называется разносом частот. В системах KB радиосвязи приняты следующие величины разноса частот: 125, 250, 500, 1000 Гц и некоторые другие. В соответствии с этим разли­чают следующие режимы частотной телеграфии: ЧТ-125, ЧТ-250, ДЧТ-250, ЧТ-500, ДЧТ-500 и т. д.

Средняя частота генератора выбирается такой же, как и в пре­дыдущем случае, т. е. равной 128 кГц или выше. В последнем случае она понижается до 128 кГц для того, чтобы ее номинал был согласован с требуемым значением входной частоты блока промежуточного преобразователя.

Таким образом, блок видов работы формирует телефонные и телеграфные сигналы на частоте 128 кГц в полосе, не превосхо­дящей полосу канала ТЧ. Это позволяет в дальнейшем, исполь­зуя один и тот же тракт передатчика, осуществить перенос исход­ного сигнала на любую из рабочих частот коротковолнового диа­пазона.

Отметим некоторые особенности однополосных коротковолно­вых передатчиков. Прежде всего, к таким особенностям следует отнести то, что формирование различных видов работы произво­дится или в отдельных блоках или непосредственно в возбуди­телях. Уровень этих сигналов обычно измеряется единицами вольт. Это делается для осуществления более эффективной фильт­рации гармоник и побочных колебаний.

Для получения требуемой мощности в антенне сформирован­ный на низком уровне однополосный сигнал усиливается и преоб­разуется несколькими каскадами передатчика. При этом усили­тельный тракт должен удовлетворять определенным требованиям, вытекающим из особенностей однополосного сигнала. Условием неискаженного усиления сигнала в данном случае является ли­нейность амплитудно-частотной характеристики усилителя на всем ее протяжении. Невыполнение этого требования приводит не только к ухудшению разборчивости и натуральности речи, но и к расширению спектра частот на выходе передатчика и к соз­данию помех соседним каналам связи.

Промежуточные каскады передатчика должны обеспечить за­данный коэффициент усиления и его неизменность как в полосе частот сигнала, так и по диапазону. Усилитель мощности (выход­ной каскад) должен отдавать требуемую мощность в антенну при достаточно высоком коэффициенте полезного действия. Для этого выходной каскад нужно согласовывать непосредственно с сопротивлением антенны или ее фидером. Так как входное со­противление антенны изменяется в широких пределах в зависи­мости от частоты передатчика, то в нем должны быть предусмот­рены элементы согласования выхода передатчика с антенно-фидерным трактом.

В системах коротковолновой связи обычно применяется ряд различных антенн, подключаемых в выходу передатчика с по­мощью специального антенного коммутатора. В качестве согласу­ющих элементов при подключении различных антенн в передат­чике используются широкополосные симметрирующие и согласую­щие устройства.

Наряду с блоками формирования и усиления сигналов пере­датчик должен иметь систему электропитания, а также уст­ройства, предназначенные для контроля и управления отдельны­ми элементами передатчика. По соображениям удобства эксплуа­тации в настоящее время все более переходят к дистанционному управлению блоками передатчика. Это требует установки уст­ройств дистанционного управления, что приводит в конечном счете к широкой автоматизации систем KB радиосвязи.

Дистанционное управление охватывает два вида операций: переключение и настройку. Для того, чтобы на пункте управле­ния непрерывно имелись контрольные данные о переданных командах и состоянии передатчика, предусматривается система телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС). Дистанционное уп­равление и автоматизация позволяют всю передающую аппара­туру сосредоточить на отдельных передающих центрах, упрос­тить ее обслуживание и уменьшить количество обслуживающего персонала.

В целом принципы построения коротковолновых передатчиков могут несколько отличаться от рассмотренных ранее. В данном случае первостепенным фактором, определявшим основные ха­рактеристики передатчика, будет служить дальность связи. Раз­личают малую дальность действия (до 100 км), среднюю (100— —1000 км) и большую (свыше 1000 км). Малые дальности дей­ствия могут быть обеспечены как поверхностными, так и про­странственными волнами. Для обеспечения средних и больших дальностей используются только пространственные волны.

Совершенно очевидно, что для передатчиков различного ра­диуса действия потребуется различная мощность, а следователь­но, будут предъявляться разные требования к степени подавления побочных излучений, способам формирования сигналов, типам применяемых антенн и т. д.

Передающие устройства средней и большой мощности в ин­тересах их унификации и сокращения числа типов делают широкодиапазонными, охватывающими весь KB диапазон.

В последние годы, учитывая необходимость работы как про­странственными, так и поверхностными волнами, создаются пе­редающие устройства, работающие в диапазоне KB и начала УКВ (1,5—60 МГц).

В заключение отметим, что, несмотря на значительную пере­грузку коротковолнового диапазона, он еще обладает достаточно большими частотно-временными резервами. В частности, одним из таких резервов является то, что большинство из частот KB диапазона используется только в определенные интервалы вре­мени. Другими резервами могут служить специально организо­ванный маневр частотами и мощностью в зависимости от величины помех и условий прохождения радиоволн, учет соседних ра­диостанций и т. п.