Основными характеристиками радиопередатчика являются:

“Диапазон рабочих частот”. Полоса частот (кГц, МГц) в которой передатчик способен выполнить своё функциональное назначение.

“Выходная мощность”. Гарантированная мощность (Вт, кВт) отдаваемая передатчиком в согласованное с ним антенное устройство во всём диапазоне рабочих частот.

“Потребляемая мощность”. Максимальная мощность (кВт, Вт) потребляемая от источника электропитания радиопередатчиком при максимальной выходной мощности.

Остальные характеристики являются вспомогательными и используются в зависимости от предназначения радиопередатчика.

:

Рисунок 5.2 - Блок схема получения модулированного сигнала

1. Генератор несущей частоты

2. Модулятор

3. Нагрузка (потребитель)

4. Генератор информационного сигнала

5. Генератор несущей частоты

6. Ключевой каскад (прерыватель)

7. Нагрузка (потребитель)

8. Система управлением прерывателем

Если на вход модулятора вместо генератора информационного сигнала подать голосовой сигнал, то несущая будет промодулирована согласно закону его изменения и форма модулированного сигнала будет иметь более сложный вид.

Поскольку модулятор является нелинейным элементом, а на его входы поступают две частоты то согласно закону преобразования частот на выходе модулятора должны присутствовать их сумма и разность, т.е.:

fн — частота несущая

F — частота модулирующего сигнала

Рисунок 5.3 – Спектр сигнала на выходе модулятора

Известно, что речевой сигнал, используемый для передачи по радио занимает полосу частот звукового диапазона 300-3000 Гц. Тогда на вход модулятора вместо одной модулирующей частоты будет приходить целый комплекс частот из данного диапазона от нижней Fн = 300 Гц до верхней Fв = 3000 Гц =3 кГц. Совокупность всех частот от Fн до Fв называют спектром сигнала. Для речи он будет составлять: ?F=Fв-Fн=3000-300=2700Гц. Т.о. на выходе модулятора комплексный сигнал при модуляции речью будет иметь вид:

Рисунок 5.4 – Спектр комплексного сигнала при модуляции речью

Спектр сигнала на выходе модулятора будет занимать полосу частот ?f=2Fв=5,4 кГц. На диапазонах КВ применяется также такой вид модуляции как однополосная (SSB). При такой модуляции модулируемый сигнал формируется следующим образом:

Рисунок 5.5 – Формирование сигнала при ОМ

Исходный промодулированный сигнал 1 пропускают через систему фильтров, в которых подавляется fн 2, и спектр сигнала приобретает вид 3, называемый в технике модуляцией с (иногда частично) подавленной несущей. С помощью фильтров подавляется также и одна из боковых полос (в данном случае нижняя) и на выходе устройства присутствует только верхняя боковая полоса.

Подавить несущую и одну боковую полосу можно без всякого ущерба для информационного содержания сигнала, т.к.:

- сама несущая частота не содержит полезной информации, а является только ее переносчиком

- информационное содержание нижней и верхней боковых полос одинаково (одна дублирует другую). Данный вид модуляции энергетически выгоднее остальных, но влечет за собой усложнение приемной и передающей аппаратуры.

Промодулированный сигнал подается в устройство преобразования электрических колебаний в электромагнитное излучение (антенну).

Основными функциями передатчика являются: генерация колебаний радиочастоты и управление одним из параметров этих колебаний по закону передаваемого сообщения. Передатчик содержит два тракта – радио-тракт и управляющий тракт

Рисунок .5.6 - Структурная схема передатчика

Радиотракт включает в себя следующие каскады:

– возбудитель или опорный генератор (ОГ), представляющий собой маломощный генератор с самовозбуждением, стабилизированный кварцем, создающий колебание f_r амплитудой U_r;

– буферный каскад (БК), относящийся к классу генераторов с внешним возбуждением и имеющий высокое входное сопротивление для уменьшения влияния последующих каскадов радиотракта на стабильность частоты ОГ;

– умножитель частоты (УЧ), предназначенный для увеличения частоты ОГ в целое число раз N, f_{p =} f_{r +}n , где f_p – рабочая частота передатчика с одновременным увеличением девиации частоты _Δf∂P = _Δf∂ х N при ЧМ;

– промежуточный каскад (ПК), являющийся генератором с внешним возбуждением и обеспечивающий усиление колебаний радиочастоты по напряжению;

– предоконечный каскад (ПКК), являющийся генератором с внешним возбуждением и обеспечивающий предварительное усиление колебаний радиочастоты по мощности;

– оконечный выходной каскад (ВК), являющийся генератором с внешним возбуждением и обеспечивающий заданную мощность колебаний радиочастоты в антенне (AH) передатчика;

– передающую антенну, преобразующую модулированные колебания радиочастоты в радиоволны и излучающую их в пространство.

Структура управляющего тракта зависит от типа передатчика и вида источника сообщений. В служебных радиотелефонных и радиовещательных передатчиках этот тракт, называемый трактом звуковой частоты, включает в себя следующие основные элементы (рис. 6.1):

– микрофон ВМ, обеспечивающий преобразование акустических колебаний в электрический сигнал звуковой частоты;

– усилитель звуковой частоты (УЗЧ1), предназначенный для увеличения амплитуды напряжения звуковой частоты с выхода микрофона;

– усилитель звуковой частоты (УЗЧ2) по мощности;

– модулятор (МД), обеспечивающий процесс управления одним из параметров колебания радиочастоты, в соответствии с колебаниями звуковой частоты.

В передатчиках с ЧМ косвенным способом, которые входят в состав радиостанций служебной радиосвязи, процесс управления частотой осуществляется в буферном каскаде, причем в качестве модулятора чаще всего используется варикап. Корректирующее звено (КЗ), стоящее на входе модулятора МД обеспечивает преобразование ФМ в ЧМ. В использующихся иногда передатчиках с ЧМ прямым способом модулятор подключается непосредственно к частотнозадающему элементу ОГ.

Следует отметить, что радиотракт и тракт звуковой частоты передатчиков реальных радиосистем включает в себя ряд дополнительных элементов, выполняющих специальные функции, они будут рассмотрены при изучении конкретных типов аппаратуры радиосвязи в соответствующих предметах.

К основным электрическим параметрам передатчиков относятся:

– рабочая частота Fp – средняя частота спектра основного излучения, совпадающая с несущей частотой модулированного колебания. Передатчики, имеющие одну Fp, относятся к классу одноканальных передатчиков, несколько Fp – многоканальные. Для последних вводится параметр _ΔFp – диапазон рабочих частот, в пределах которого можно перестраивать передатчик, меняя и оперативно переходя с одного канала на другой;

– относительная нестабильность рабочей частоты (_ΔF /Fp) – характеризует значение относительного отклонения _ΔFp от номинального при воздействии внешних дестабилизирующих факторов и зависит от стабильности частоты ОГ;

– частотный резонанс между соседними каналами (_ΔFСк) – это интервал между смежными рабочими частотами одного многоканального или двух одноканальных передатчиков. По современным нормам в служебных радиосистемах диапазонов СВЧ, УВЧ _ΔFСк = 25 кГц;

– полоса частот основного излучения (_ΔFСк) совпадает с шириной спектра модулированного колебания, которая при АМ _ΔFСАМ = 2Fmax, а при ЧМ – ΔFСЧМ = 2(Fmax + ), где – девиация частоты;

– мощность основного излучения (PA) – это мощность колебаний радиочастоты, создаваемая в антенне оконечным каскадом передатчика.

Кроме основного, любой передатчик имеет не основные излучения, делящиеся на два вида: внеполосные и побочные;

– мощность внеполосных излучений (PB) – мощность составляющих спектра за счет излишней глубины модуляции примыкающих к полосе частот _ΔFС;

– мощность побочных излучений (Pn) – это мощность составляющих спектра с частотами, являющимися гармониками и субгармониками рабочей частоты, возникающие в каскадах умножения и усиления частоты из-за нелинейности характеристик транзисторов. Для исключения помех соседним радиолиниям должны выполняться условия , а соотношения и должны быть не менее 60 – 70 дБ.

Радиопередача.

Радиосвязь – передача информации с помощью электромагнитных волн радиодиапазона.

Радиовещание – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн радиодиапазона.

Телевидение – передача изображения, речи и музыки с помощью электромагнитных волн радиодиапазона.

Если сложное техническое оснащение радиовещательной станции изобразить упрощенно в виде условных знаков и прямоугольников, то получится ее структурная схема в таком виде, как показано на рис. 5.2.

Рис. 5.7 Структурная схема радиовещательной станции

Здесь пять основных приборов и устройств: студийный микрофон, усилитель звуковой частоты (ЗЧ), генератор колебаний радиочастоты (РЧ), усилитель мощности колебаний радиочастоты и антенна, излучающая электромагнитную энергию радиоволн. Пока микрофон не включен, в антенне станции течет ток высокой (несущей), но строго постоянной частоты и амплитуды (см. левые части графиков на рис. 3). Антенна при этом излучает радиоволны неизменной длины и мощности. Но при включении микрофона, за десятки, сотни и тысячи километров от радиостанции, слышен голос диктора.

Что же в это время происходит в передатчике радиостанции? Колебания звуковой частоты, созданные микрофоном и усиленные усилителем ЗЧ, подают в модулятор, входящий в усилитель мощности передатчика, и там, воздействуя на ток высокой частоты генератора, изменяют его амплитуду колебаний. От этого изменяется излучаемая антенной передатчика электромагнитная энергия (см. правые части графиков на рис. 3).Чем больше частота тока, поступающего в передатчик, тем с большей частотой изменяются амплитуды тока в антенне. При действии звука на микрофон ток высокой частоты в антенне передатчика изменяется по амплитуде

Рисунок .5.8 - Модуляция сигнала.

Так звук, преобразованный микрофоном в электрические колебания звуковой частоты, получает «путевку» в эфир.

Процесс изменения амплитуд высокочастотных колебаний под действием тока звуковой частоты называют амплитудной модуляцией (АМ). Изменяемые же по амплитуде токи высокой частоты в антенне и излучаемые ею радиоволны носят название модулированных, колебаний радиочастоты.

Кроме амплитудной модуляции существует еще частотная модуляция (ЧМ). При таком виде модуляции изменяется частота, а амплитуда колебаний радиочастоты в антенне радиостанции остается неизменной. Частотную модуляцию применяют, например, для передачи звукового сопровождения в телевидении, в радиовещании на УКВ. В радиовещании на ДВ, СВ и КВ используют только амплитудную модуляцию.