1. Введение
В лекционном курсе рассматриваются принципы построения устройств генерации и формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации. Такие устройства будем называть радиопередающими устройствами (РПУ). Назначение передатчика – сформировать сигнал в соответствии с определенными требованиями, установленными при разработке системы, и подвести его к антенне или линии связи.
Определение. Радиопередающее устройство – комплекс радиотехнических средств, предназначенный для преобразования энергии источников питания в энергию высокочастотных колебаний и управления этими колебаниями с целью передачи информации. Радиосигналом называют колебание радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяются (модулируются) в соответствии с передаваемым сообщением (информацией).
Классификация РПУ. По назначению различают передатчики радиовещательные, телевизионные, связные, навигационные, телеметрические, радиолокационные и т.д.
По мощности – передатчики малой (<100 Вт), средней (0,1…3 кВт) и большой (более 3 кВт) мощности.
По виду модуляции – передатчики с амплитудной (АМ), частотной (ЧМ), фазовой (ФМ), импульсной или кодово–импульсной модуляцией и др.
По активным элементам в мощных (выходных) каскадах – транзисторные, ламповые, клистронные и др.
По диапазону волн – длинноволновые, средневолновые, коротковолновые, УКВ, СВЧ и т.д.
Основные параметры и характеристики РПУ
Диапазон рабочих частот (либо фиксированная частота).
Вид модуляции, и её параметры.
Мощность радиопередатчика в антенне.
Коэффициент полезного действия.
Диапазон модулирующих частот.
Допустимая нестабильность частоты.
Допустимый уровень нелинейных искажений.
Допустимый уровень внеполосных излучений.
Структурные схемы РПУ. Во многих случаях структура РПУ состоит из двух частей – возбудитель и усилитель мощности. В возбудителе на малом уровне мощности формируются высокочастотные колебания и производится их модуляция. В усилителе мощности эти колебания усиливаются и по фидеру поступают в антенну. Рассмотрим два примера радиовещательных передатчиков.
Рис. 1.1. Структурная схема передатчика с амплитудной модуляцией
На рис. 1.1 представлена структура передатчика с амплитудной модуляцией. Возбудитель (задающий генератор - ЗГ) представляет собой маломощный автогенератор, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором. Последующие каскады усиливают мощность до необходимого уровня. Структурная схема – многокаскадная. Первый после ЗГ каскад – буферный (БК), он ослабляет влияние последующих каскадов на возбудитель (автогенератор), что предотвращает ухудшение стабильности его частоты. Последующее умножение частоты в одном или нескольких каскадах (УЧ) позволяет понизить частоту возбудителя, что также способствует повышению её стабильности, ослабляет влияние мощных каскадов и нестабильности нагрузки на возбудитель. В данной схеме модуляция осуществляется в промежуточном каскаде (МК – модулируемый каскад), модулирующее напряжение поступает на МК через усилитель низкой частоты – модулятор М. Модулированные колебания поступают далее на усилитель мощности УМ, с выхода которого по фидеру сигнал проходит в антенну.
Рис. 1.2. Структурная схема передатчика с частотной модуляцией
На рис. 1.2 приведена структурная схема передатчика с частотной модуляцией. Модуляция осуществляется с помощью устройства управления (Упр) частотой автогенератора. Для стабилизации средней частоты ЧМ - колебаний используется схема автоподстройки частоты (АПЧ).
В подобных схемах используются следующие каскады:
генераторы с внешним возбуждением (далее ГВВ) в виде усилителя мощности или умножителя частоты;
автогенераторы (далее АГ).