Радиовещательные радиопередатчики
Основные параметры. Для радиовещания предусмотрены следующие полосы частот, мощности излучения на несущей частоте и вид модуляции:
150…285 кГц - в километровом диапазоне волн (иное название - длинные волны), мощность - до 500 кВт, модуляция - амплитудная;
525…1605 кГц - в гектометровом диапазоне волн (средние волны), мощность - до 500 кВт, модуляция - амплитудная;
3,95…26,1 МГц (отдельные участки) - в декаметровом диапазоне волн (короткие волны), мощность - до 500 кВт, модуляция - амплитудная;
66…73 и 87,5…108 МГц - в метровом диапазоне (УКВ ЧМ вещание), мощность - до 15 кВт, модуляция - частотная.
Радиовещание относится к глобальным радиотехническим системам, охватывающим огромные территории на Земном шаре. Распределение частот и время работы радиовещательных передатчиков в разных странах регламентируются международными соглашениями в рамках Международного союза электросвязи, членом которой является и Россия. Благодаря таким соглашениям понижается возможность взаимных радиопомех при приеме радиостанций слушателями. Никто в мире не имеет права заниматься радиовещанием без согласования с международными и государственными органами. Обобщенная структурная схема длинно- и средневолновых радиопередатчиков. Такая схема радиопередатчика с амплитудной модуляцией и мощностью до 500 кВт приведена на рис. 24.1. Радиопередатчик состоит из двух полукомплектов, мощности которых суммируются с помощью мостового устройства. В предварительных ВЧ широкополосных каскадах, не требующих перестройки при изменении частоты возбудителя, обычно применяют мощные транзисторы. В выходном ВЧ усилителе мощности используется несколько мощных генераторных ламп, суммируемых по параллельной или двухтактной схеме. В выходном каскаде и согласующем устройстве с антенной при изменении частоты возбудителя осуществляется автоматическая настройка контуров. Блок питания, выполняемый на тиристорах, обеспечивает требуемыми напряжениями все ламповые и транзисторные каскады. При этом для анодов мощных генераторных ламп требуются напряжения более 10 кВ. В этой связи особое внимание уделяют безопасности обслуживающего персонала путем применения нескольких дублирующих друг друга устройств блокировки и электронной защиты, исключающих проникновение в зоны повышенной опасности без предварительного отключения высокого напряжения. В РПДУ с помощью специальных датчиков осуществляется автоматический контроль нормальной работы всех его каскадов и звеньев и немедленной сигнализации в случае нарушения штатного режима. В возбудителе применяется синтезатор, создающий сетку частот с требуемым шагом.
Рис. 24.1. Типовая схема радиопередатчика с амплитудной
модуляцией
Нестабильность частоты, обеспечиваемая возбудителем, не превышает 10 Гц, а в синхронном режиме работы - 0,01 Гц. (Синхронным называется режим, при котором все радиостанции передают одно и то же сообщение на одной и той же несущей частоте, стабилизация которой осуществляется по принимаемому сигналу «единого времени»). АМ осуществляется одновременно в нескольких каскадах: в выходном и предварительных ВЧ усилителях мощности. АМ обеспечивает полосу частот от 50 до 10000 Гц и малый коэффициент нелинейных искажений. РПДУ в конструктивном отношении выполняют в виде нескольких стоек стандартного размера со съемными блоками, на переднюю панель, которых выносят органы управления и контроля. В каждой из стоек размещается устройство принудительного воздушного или жидкостного охлаждения.
Структурная схема РПДУ УКВ ЧМ радиовещания. С помощью такого радиопередатчика обеспечивается высококачественное радиовещание в зоне прямой видимости передающей антенны, которую устанавливают на высокой башне или вышке. Радиус зоны прямой видимости для идеализированной модели Земли в форме шара, км:
,
где h2, h2 - высота поднятия передающей и приемной антенн, м. Так, при h1=200 м и h2=10 м получим R=14,5 км. Поскольку зона радиовидимости при УКВ радиовещании сравнительно невелика, то нет смысла особенно увеличивать мощность РПДУ, которая обычно не превышает 1 кВт. И только в особых случаях мощность излучения увеличивают до 15 кВт. Качественное вещание в УКВ диапазоне обеспечивается за счет расширенного диапазона частот модулирующего сигнала в пределах 30…15000 Гц, высокой линейности характеристик частотного модулятора и применения широкополосной частотной модуляции с общей шириной полосы излучаемого сигнала в 145 кГц. При мощности до 1 кВт радиопередатчик можно выполнить полностью на транзисторах согласно, например, структурной схеме, приведенной на рис. 24.2.
Рис. 24.2
Основой радиопередатчика являются модули мощностью по 250 Вт, суммируемые с помощью трех мостовых устройств коаксиального типа. Каждый модуль, в свою очередь, представляет собой сборку из восьми СВЧ транзисторов мощностью по 50 Вт, также суммируемых с помощью мостовых устройств. Широкополосная линейная ЧМ осуществляется в возбудителе, в который также входит синтезатор частот, позволяющий менять частоту излучаемого сигнала. По схеме на рис. 18.3 можно собрать и РПДУ звукового сопровождения телевизионного вещания.