РАДИОПЕРЕДАТЧИКИ
ВВЕДЕНИЕ
Радиопередатчик – это устройство, способное передавать сигналы на различные расстояния с помощью радиоволн. В этом его отличительная черта от устройств проводной связи. Передатчик вместе с приемником образуют цепь радиосвязи, и существование их по отдельности теряет всякий смысл. Передатчик состоит из трех важных блоков:- Генератор или задающий генератор
- Осуществляет генерацию высокочастотных электрических колебаний. В его функцию также входит усиление и умножение сигнала по мере необходимости.
- Модулятор
- Выполняет преобразование высокочастотных колебаний по закону передаваемого сигнала,
т. е. модулирует сигнал. - Антенна
- Осуществляет излучение промодулированного сигнала в пространство.
ЗАДАЮЩИЕ ГЕНЕРАТОРЫ
Задающие генераторы или автогенераторы в передатчике генерируют высокочастотные колебания и задают им частоту. При этом генератор может работать на одной фиксированной частоте или перестраиваться. Но главное условие работы задающего генератора – стабильность выбранной частоты. В качестве генератора в передатчике используется усилитель с положительной обратной связью. Возникновение колебаний в автогенераторе обусловлено присутствием в усилителе нелинейного элемента – ее амплитудной характеристики. При этом должно соблюдаться два условия:- Баланс амплитуд
- При таком условии, произведение коэффициента усиления на коэффициент передачи обратной связи должно быть больше или равно 1.
- Баланс фаз
- Должно выполняться, если фаза сигнала, поданного на вход усилителя, совпадает с фазой сигнала на выходе цепи обратной связи.
МОДУЛЯТОРЫ
Следующим важный каскад в устройстве передатчика является модулятор, который заставляет высокочастотные колебания от задающего генератора изменяться в соответствии с полезным сигналом. Встает закономерный вопрос. А нельзя ли обойтись без этого, и просто излучить сигнал в пространство без всех этих преобразований. Оказывается – нет. И вот почему.- Большинство сигналов, воспринимаемых человеческим ухом, находятся в области низких частот. И для того, чтобы излучить их в пространство, необходимы антенны огромных конструкций, так как их размеры напрямую зависят от частоты сигнала.
- Сигналы низкой частоты очень быстро затухают в атмосфере.
- Приемник не смог бы выделить нужный нам сигнал радиостанции из множества других работающих передатчиков.
На практике применяется три вида модуляции: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ). Существует еще один вид модуляции – однополосная модуляция, которая скорее относится к АМ модуляции, чем является отдельным видом. По своему принципу действия ЧМ и ФМ модуляции похожи, поэтому здесь мы рассмотрим только ЧМ.
АМ МОДУЛЯЦИЯ
На рис.1 представлен АМ сигнал, промодулированный сигналом сложной формы.
Как мы видим, в несущую частоту высокочастотного сигнала «вносится» информация полезного сигнала, показанная пунктирной линией. Такой сигнал содержит одну несущую частоту и двух идентичных боковых полос, содержащих одинаковую полезную информацию, т, е. одна боковая полоса является зеркальным отражением другой. По сути, передача такого сигнала не рациональна, так как при этом затрачивается дополнительная энергия, большая часть которой сосредоточена в несущей и которая не содержит полезной информации. Несущая частота необходима нам лишь как точка отсчета при демодуляции сигнала в приемнике.Оказывается на практике можно исключить одну боковую полосу, так как она несет дублирующую полезную информацию, и подавить несущую частоту, или полностью ее исключить из спектра передаваемого сигнала, а в приемнике подать на детектор колебания от местного генератора такой же частоты, что и несущая. Такой способ передачи сигнала получил название однополосной модуляции, при которой, вся мощность передатчика сосредотачивается на передаче сигнала. Однополосная модуляция позволяет также сократить полосу частотного канала, улучшить отношение уровня сигнала к уровню шумов на входе приемника и значительно повысить его чувствительность.
Но за эти хорошие показатели приходиться платить усложнением схемы приемника и передатчика, более жесткими требованиями к стабильности частоты передатчика, гетеродина приемника и частоты местного генератора в приемнике. Значительно легче осуществить однополосную модуляцию, если несущую не полностью подавить, а частично, то в приемнике нам остается только ее усилить. Однако, при ощутимых достоинствах, однополосная модуляция нашла широкое применение только в любительской технике связи.
Амплитудно-модулированный сигнал характеризуется глубиной модуляции, который представляет собой коэффициент (М) равный отношению амплитуды огибающей Uог к среднему значению амплитуды высокочастотного заполнения Uзап.
ЧМ МОДУЛЯЦИЯ
При частотной модуляции, наоборот, амплитуда сигнала остается неизменной, а изменяется лишь частота по закону передаваемого сигнала. Именно частота откланяется от среднего значения, равного несущей частоте, на определенные значения, которые называются девиацией частоты Δω.Частотная модуляция характеризуется важным параметром – индексом модуляции β, которая равна отношению девиации к модулирующей частоте.
Частотная модуляция значительно лучше, чем амплитудная модуляция по такому показателю, как мощность, затраченная на передачу полезного сигнала. И с ростом индекса чм модуляции такой показатель значительно улучшается. Другим важным достоинством является возможность избавиться от помех сигнала в приемнике, просто ограничив его по амплитуде. Недостаток чм модуляции в том, что с ростом индекса значительно расширяется диапазон излучаемых частот, поэтому такой вид модуляции применим только в УКВ диапазоне.
