Авиационные радиопередающие устройства. Назначение, основные параметры.
Введение
Авиационные радиопередающие и радиоприёмные устройства являются важными элементами любой радиолинии, обеспечивающей: радиосвязь, радионавигацию, радиолокацию, создание помех, разведку и др.
Структура и назначение радиолинии определяют построение и характеристики радиопередающих и радиоприёмных устройств. Их различают по диапазону частот, конструкции и принципу действия, способу управления параметрами колебаний высокой частоты и т.д.
Здесь рассмотрены назначение, основные характеристики и типовые структурные схемы этих устройств.
Авиационные радиопередающие устройства. Назначение, основные параметры.
1.1 Назначение, основные параметры радиопередающих устройств.
История развития радиопередающих устройств (РПрдУ) тесно связана с историей развития радио и его основоположником и изобретателем А.С.Поповым. Необходимо отметить следующие этапы:
долапмовый этап (1885-1917 гг.);
ламповый этап (1917-1935 гг).;
этап освоения УКВ РПрдУ (1935-1950 гг.);
новейший этап (1950 г. - настоящее время).
Авиационное РПрдУ, как и любое другое предназначено для генерации электрических колебаний тока высокой частоты (радиочастоты), управления (модуляции) параметрами этих колебаний напряжением полезного сигнала, создание заданной мощности, для передачи сигналов в антенну и излучения радиоволн.
РПрдУ классифицируются по месту установки (самолётные, корабельные, носимые и т.д.), назначению (связные, навигационные, радиолокационные и т.д.), диапазону рабочих частот (ДВ, СВ, КВ, УКВ), виду применяемой модуляции (амплитудные, частотные, фазовые, , импульсные, смешанные), мощности излучения (маломощные, средней мощности, мощные и сверх мощные) и роду работ (непрерывные и импульсные).
К авиационным РПрдУ предъявляются специфические требования: небольшие масса и габариты, дистанционная управляемость, надёжность в условиях интенсивного воздействия дестабилизирующих факторов (большие механические перегрузки, разрежённая среда, повышенная влажность).
РПрдУ в зависимости от диапазона частот используют различные по конструкции и принципу действия радиотехнические и радиоэлектронные устройства. В диапазоне длинных, средних и коротких волн применяются устройства в основном из элементов с сосредоточенными параметрами. В области метровых и более коротких волнах применяют элементы с распределёнными параметрами: двухпроводные и коаксиальные длинные линии - в диапазоне метровых и дециметровых; объёмные резонаторы и волноводы – в диапазоне сантиметровых волн. Для генерирования и усиления колебаний сантиметровых и миллиметровых волн применяют специальные СВЧ приборы: магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, лампы обратной волны и др.
Основными элементами авиационного РПрдУ являются (см. рис. 1):
передатчик;
антенна;
линия передачи СВЧ энергии;
источник питания;
 |
вспомогательные элементы, которые включают в себя микрофон, ларингофон, телеграфный ключ, устройства охлаждения и т.д.
В передатчике осуществляется преобразование энергии постоянного тока или переменного тока в энергию переменного тока высокой (ВЧ) или ультравысокой частоты (УВЧ) и изменение одного из параметров этого тока (амплитуды, частоты или фазы) в соответствии с характером передаваемых сигналов. Процесс такого изменения носит название — модуляция, которая в зависимости от изменяемого параметра колебаний ВЧ (УВЧ) может быть амплитудная, фазовая, частотная, импульсная и комбинированная. Модулированные и усиленные электрические колебания ВЧ (УВЧ) из передатчика подаются по лини передачи СВЧ энергии в антенну, которая излучает в пространство радиоволны, несущие передаваемую информацию.
Источник питания предназначен:
для питания нитей накала ламп и обмоток реле - постоянным или переменным током низкого напряжения;
для питания анодных цепей и цепей экранирующих сеток электровакуумных ламп, СВЧ приборов (магнетрон, клистрон и т.п) — постоянным током высокого напряжения, до нескольких кВ.
Постоянный ток высокого напряжения в авиационных передатчиках получается, как правило, в результате выпрямления переменного тока частотой 400 или 50 Гц.
Основными электрическими параметрами позволяющими оценить радиопередатчик и определить возможности его применения в том или ином радиоустройстве, являются:
диапазон волн;
мощность радиопередатчика;
коэффициент полезного действия;
стабильность и точность установки частоты;
наличие в антенне токов высших гармоник.
Диапазон длин волн, в котором должен работать передатчик, устанавливается исходя из назначения передатчика. Например, связные передатчики работают в СВ, КВ (для обеспечения дальней связи) и УКВ (для обеспечения ближней связи) диапазонах, радиолокационные только в УКВ-диапазоне (для обеспечения высокой направленности излучения при небольших габаритах антенн), а передатчики радионавигационных устройств с успехом работают в СВ, КВ и УКВ-диапазонах.
Под мощностью передатчика понимают мощность отдаваемую в антенну. Она является одним из наиболее характерных показателей, определяющих дальность действия и надежность работы радиолинии. Значения мощности передатчиков колеблется от десятых долей ватт до нескольких сот киловатт. В передатчиках обычно предусматривается возможность уменьшения мощности, что желательно при радиосвязи на уменьшенных расстояниях. Для соблюдения скрытности радиосвязи и уменьшения взаимных помех следует работать с минимальной мощностью, обеспечивающей надёжную радиосвязь.
Коэффициент полезного действия передатчика (КПД) представляет собой отношение
,
где 
— мощность, отдаваемая передатчиком в антенну, 
— мощность потребляемая от источников питания.
Значение КПД современных стационарных передатчиков колеблется от 5-30%, а в авиационных от долей процента до 15%.
Стабильногсть частоты имеет большое значение для обеспечения устойчивой и надёжной связи. Высокая стабильность частоты тока в антенне устраняет взаимные помехи между радиостанциями, работающими на близких частотах, повышает устойчивость работы радиолинии без подстройки приёмника, обеспечивает бесподстроечное вхождение в связь. Обычно передатчик характеризуется общей допустимой нестабильностью частоты, а также набегом частоты за первые минуты после включения. Нормы стабильности частоты для передатчиков различного назначения различны. От авиационных передатчиков требуется поддержание постоянства частоты примерно в пределах 0,05-1%.
Точность установки частоты важна для обеспечения нормальной работы радиолинии и в передатчиках плавного диапазона производится по шкалам, градуированным в частотах или условных номерах волн. Повышение точности установки достигается применением нониусов и оптических приборов. Градуировка шкал подлежит периодической проверке.
Наличие в антенне токов высших гармоник создает помехи радиостанциям, работающим на частотах, кратных частоте данной радиостанции. Поэтому эти токи всегда стремятся свести к минимуму, посредством фильтрация гармоник, что усложняет выходные каскады (двухтактные схемы, специальные фильтры).
Основные специальные параметры зависят от назначения передатчика. Для связных передатчиков это - величина коэффициента нелинейных искажений, уровень паразитной модуляции, форма частотной характеристики; для импульсных радиолокационных, радионавигационных – минимальные искажения формы радиоимпульсов, постоянство параметров, характеризующих последовательность излучаемых импульсов и т.д.
Конструктивные параметры включают вес и габариты, амортизацию в целом и отдельных частей, герметизацию блоков, тепло- и влагостойкость отдельных деталей, допустимые люфты органов настройки и т.п.
Эксплуатационные параметры включают надёжность блоков, узлов и радиопередатчика в целом, время перехода с волны на волну, длительность непрерывной работы, условия нормальной эксплуатации (температура, влажность, давление), системы безопасности, защиты, сигнализации и т.п.