Радіопередавальні та радіоприймальні пристрої

 

Тракт радіозв’язку складається з таких частин (рис. 1) :

-джерела інформаційних сигналів (мікрофона, телеграфного ключа, телевізійної камери, тощо) ;

-передавача, який перетворює низькочастотні інформаційні сигнали у високочастотні радіосигнали;

-передавальної антени А1, простору у якому поширюються випромінювані нею радіохвилі і приймальної антени А2;

-приймача, який підсилює прийняті радіосигнали та видобуває з них корисний низькочастотний інформаційний сигнал;

-відтворювача інформації (гучномовця, телевізійної трубки – кінескопа, приймального телеграфного апарату або пристроїв, які записують та фіксують сприйняті низькочастотні сигнали, наприклад, пейджерів).

Тут ми не будемо торкатися методів кодування та декодування інформаційних сигналів, які застосовуються у сучасному радіозв’язку, ані питань пов’язаних з випромінюванням та поширенням радіохвиль. Ці питання виходять за межі програми даного курсу і складають предмет інших окремих курсів. Зосередимося лише на побудові та принципах дії як передавальних, так і радіоприймальних пристроїв, бо саме у них використовуються ті фундаментальні процеси перетворення електричних сигналів, які і являють основний інтерес для даного курсу.

.

 

До роботи, що її виконує радіопередавальний пристрій (передавач), входять такі функції:

• створення високочастотного гармонічного сигналу несучої частоти (несучого сигналу) ;
• модуляція цього сигналу низькочастотним інформаційним сигналом;
• підсилення модульованого сигналу і доведення його потужності до потрібної величини.

Блок-схема радіопередавального пристрою, що виконує усі ці функції, зображена на рис. 2.

Тут блок №1 – задаючий генератор – являє собою малопотужний автогенератор зі стабільною частотою генерованих коливань. Стабільність частоти тут дуже важлива. Зараз у всьому світі працює величезна кількість радіостанцій, як широкомовних так і зв’язкових.

Для того, щоб вони не створювали одна одній взаємних завад, кожній станції згідно до міжнародної конвенції виділяється суворо визначена ділянка у діапазоні частот, у якій і має бути розташований увесь спектр випромінюваних нею коливань. Якщо частота станції почне “сповзати” із визначеного для неї місця, її спектр може перекритися із спектром сусідньої за частотою станції і ніяким чином у місці приймання розділити їх не вдасться.

Для стабілізації частоти використовують усі відомі методи: застосування у коливному контурі задаючого генератора лише високоякісних деталей з малими температурними коефіцієнтами зміни параметрів, стабілізацію режимів живлення, стабілізацію температури шляхом термостатування, тощо. Але поряд з усіма цими методами найбільш радикальним є застосування кварцевої стабілізації, що і роблять у переважній більшості радіопередавальних пристроїв.

Блок №2 – буферний підсилювач – застосовується для підсилення коливань, що їх створює задаючий генератор, а головне – для того, щоб “розв’язати” задаючий генератор відносно модулятора. Справа в тому, що у процесі модуляції режим роботи модулятора зазнає змін у відповідності до змін низькочастотного модулюючого сигналу. Зазнає деяких змін і вхідний опір модулятора, який є навантаженням для попереднього блоку. Якщо б вхід модулятора був би безпосередньо приєднаний до виходу задаючого генератора, зміни режиму модулятора могли б відбиватися на роботі цього генератора і дещо змінювати частоту утворюваних ним коливань, що є неприпустимим. Тому бажано ставити між модулятором і задаючим генератором проміжний буферний підсилювач, що “захищає” задаючий генератор від впливів з боку модулятора.

Блок №3 – модулятор – служить для модуляції сигналу з несучою частотою низькочастотним інформаційним сигналом. Так, наприклад, в разі амплітудної модуляції амплітуда ВЧ сигналу на виході модулятора має бути пропорційною до миттєвого значення низькочастотного модулюючого сигналу.

Блок №4 – прикінцевий підсилювач потужності – підсилює промодульований сигнал і доводить його потужність до номінального значення. З цією метою використовуються звичайно резонансні підсилювачі потужності, що працюють у режимах В або С. Оскільки абсолютна потужність коливань, що подаються з виходу прикінцевого каскаду до антени, є досить великою, істотною характеристикою такого підсилювача стає вже коефіцієнт корисної дії. Важливо також, щоб прикінцевий підсилювач потужності не створював нелінійних спотворень, тобто щоб форма обвідної промодульованого сигналу зберігала форму модулюючого сигналу.

Нарешті, блок №5 – підсилювач низької частоти – здійснює підсилення слабких інформаційних сигналів, що створюються, наприклад, мікрофоном М, або якимсь іншим джерелом, до значень, необхідних для успішної роботи модулятора.

Для роботи радіопередавача абсолютно необхідними є блоки 1 і 3 – задаючий генератор і модулятор (вони обведені на рис. 2 товстою лінією). Усі інші блоки є бажаними, і вони звичайно присутні у схемах реальних радіопередавачів, але вони не є принципово необхідними.

 

 

Найпростішим різновидом приймачів є приймач прямого підсилення. Його блок-схема зображена на рис. 3.

Високочастотний сигнал сприйнятий антеною А потрапляє на вхід першого блоку приймача – підсилювача високої частоти (ПВЧ), котрий виконує дві вельми важливі функції: по-перше, він підсилює слабкий вхідний сигнал до величини, необхідної для успішної роботи детектора, тобто принаймі до кількох десятих вольта; по-друге, він здійснює частотну селекцію сприйнятого сигналу. Справа в тому, що антена вловлює сигнали усіх радіостанцій світу і виділити з цього хаосу сигнал бажаної радіостанції вдається лише завдяки тому, що кожна радіостанція має свою, надану їй і суворо фіксовану ділянку частотного діапазону.

Вхідний підсилювач приймача повинний пропускати і підсилювати лише ті частоти, які лежать в межах цієї ділянки і подавляти усі частоти за її межами. Від міри