Структурная схема и принцип построения приёмопередающих радиостанций. Классификация радиостанций.

 

Любой вид радиосвязи осуществляется при помощи элек­тромагнитных волн, распространяющихся в пространстве со скоростью света.

Электромагнитные волны образуются вокруг антенного устройства, которое питается переменным током высокой ча­стоты. Токи высоких частот вырабатываются (генерируются) передатчиком радиостанции. Радиопередатчиком называется устройство, предназначенное для выполнения двух основных функций:

1) генерирования колебаний высокой частоты, т. е. пре­образования энергии источников электропитания в электро­магнитные колебания высокой частоты;

2) модуляции этих колебаний в соответствии с сигнала­ми, подлежащими передаче.

Получаемые в радиопередатчике модулированные коле­бания высокой частоты передаются в антенну и далее излучается в виде свободных электромагнитных волн. В зависимости от предназначения, диапазона рабочих волн, мощности, вида управления колебаниями передатчиков их конструкция и схемы могут быть различными.

Каждый радиопередатчик состоит из нескольких каскадов, выполняющих определенную роль. Блок-схема радиопередат­чика показана на рис. 1.1.

Основным элементом радиопередатчика является возбу­дитель, предназначенный для генерирования колебаний высо­кой частоты в заданном диапазоне при высокой их стабиль­ности. В качестве возбудителя обычно применяют маломощ­ный ламповый генератор с самовозбуждением (автогене­ратор).

Полученные в возбудителе высокостабильные колебания высокой частоты подаются на следующий элемент — проме­жуточный усилитель. В этом каскаде осуществляется пред­варительное усиление колебаний высокой частоты до вели­чины обеспечивающей нормальную работу следующего ка­скада — каскада усилителя мощности. В усилителе мощности происходит усиление сигнала высокой частоты до необходи­мой мощности. Усиленный сигнал передается в передающую антенну. В антенне высокочастотный ток преобразуется в электромагнитные волны, распространяющиеся в про­странстве.

В маломощных передатчиках может не быть промежу­точного каскада, а высокочастотные колебания с возбуди­теля подаются непосредственно на усилитель мощности. В передатчиках средней и большой мощности может быть несколько промежуточных каскадов. В этом случае в про­межуточных каскадах может производиться не только усиле­ние колебаний высокой частоты, но и умножение частоты ко­лебаний возбудителя. Умножение частоты дает возможность расширить диапазон частот передатчика при узкодиапазон­ном возбудителе. Блок-схема такого передатчика представ­лена на рис. 1.2.

Этот передатчик четырехкаскадный. В его состав входят: возбудитель, первый промежуточный каскад (усилитель-удвоитель), второй промежуточный каскад (усилитель-удвоитель) и усилитель мощности.

Диапазон частот возбудителя 1,5 — 3,0 МГц, диапазон же частот передатчика 1,5—12,0 МГц. Такой широкий диапа­зон частот передатчика получается благодаря умноже­нию частоты в промежуточных каскадах. Весь диапазон передатчика разбивается на три поддиапазона. На первом под­диапазоне оба промежуточных каскада работают как усили­тели колебаний частоты возбудителя, т. е. усиливают высоко­частотные колебания возбудителя в диапазоне 1,5 — 3,0 МГц. На втором поддиапазоне первый промежуточный

каскад работает как удвоитель частоты возбудителя, осталь­ные каскады работают как усилители. Так получается второй поддиапазон 3—6 МГц. Наконец, на третьем поддиапазоне удвоителями частоты работают оба промежуточных каскада, образующих третий поддиапазон передатчика 6—12 МГц.

Усилитель мощности передатчика во всех случаях рабо­тает только в режиме усиления. Принцип образования рабо­чих частот такого передатчика иллюстрируется табл. 1.1.

 

Для передачи сообщений необходимо колебания этих со­общений наложить на колебания высокой частоты, генери­руемые передатчиком и называемые колебаниями несущей

частоты Процесс управления колебаниями несущей частоты передаваемым сигналом называется модуляцией. Он осуще­ствляется специальным устройством — модулятором (Мод.) ■ Кроме перечисленных элементов, в каждом передатчике имеются источники электропитания.

Радиоприемное устройство (радиоприемник) является по­следним звеном линии радиосвязи.

Радиоприемник предназначен для выделения высокоча­стотного сигнала корреспондента из множества сигналов различных радиостанций, усиления выделенного слабого сигнала, преобразования высокочастотного сигнала в сигнал звуковой частоты и усиления сигнала звуковой частоты до ве­личины, обеспечивающей нормальную работу выходного устройства (телефонов, громкоговорителей). По принципу ра­боты различают несколько типов радиоприемников. Наибо­лее распространены из них приемники прямого усиления и приемники супергетеродинного типа.

В радиоприемниках прямого усиления, наиболее простых по устройству, основная избирательность и усиление сигна­ла осуществляются по высокой частоте принимаемого сиг­нала. Усиленный до нужной величины сигнал высокой ча­стоты затем преобразуется в напряжение низкой звуковой частоты и после соответствующего усиления приводит в дей­ствие телефоны либо громкоговорители. Блок-схема такого радиоприемника приведена на рис. 1.26,

 

Радиоприемники прямого усиления просты в устройстве, но не обеспечивают необходимой избирательности и доста­точного усиления. Поэтому такие приемники в настоящее время в военных радиостанциях не применяются. Более со­вершенными, хотя и значительно более сложными, являются радиоприемники супергетеродинного типа. В радиоприемни­ках супергетеродинного типа принятые колебания высокой частоты преобразуются в специальном устройстве в колеба­ния промежуточной частоты. Основное усиление сигнала и обеспечение высокой избирательности осуществляются по промежуточной частоте. Лишь после этого усиленный моду­лированный сигнал промежуточной частоты преобразуется в напряжение звуковой частоты.

Современный связной радиоприемник должен обеспечи­вать хорошую слышимость слабых сигналов в нужном диапа­зоне волн, обеспечивать хорошую избирательность и не иска­жать принимаемый сигнал. Поэтому к радиоприемнику предъявляются определенные требования.

Для приема слабых сигналов радиоприемник должен об­ладать высокой чувствительностью. Количественно чувстви­тельность приемника оценивается той наименьшей ЭДС сигнала, которую надо подать на вход радиоприемника, при которой обеспечивается нормальная громкость сигнала на выходе приемника при заданном соотношении напряжения полезного сигнала и напряжения шумов. Чем меньше входное напряжение, необходимое для нормальной работы радио­приемника, тем выше чувствительность радиоприемника.

Современные радиоприемники военной радиосвязи имеют чувствительность, равную единицам и даже долям микро­вольта.

В современных условиях работают многие тысячи радио­станций одновременно, причем многие из них работают на близких частотах. Для приема сигнала в таких условиях не­обходимо, чтобы радиоприемник обладал хорошей избира­тельностью, т. е. способностью выделить нужный сигнал из множества сигналов. Иными словами, радиоприемник дол­жен выделить определенную полосу частот, занимаемую нужным сигналом, и не пропустить (подавить) все сигналы, лежащие вне этой полосы. Обычно избирательность выра­жают величиной ослабления сигнала при расстройке на опре­деленное число килогерц, изображенной графически в виде кривой избирательности. На рис. 1.27 изображены кривые избирательности двух приемников: кривая а выражает изби­рательность плохого приемника, кривая б — хорошего при­емника. Из кривых следует, что сигнал мешающей станции, работающей на частоте 1020 кГц, по сравнению с сигналом принимаемой станции, работающей на частоте 1000 кГц, будет ослаблен вторым приемником (кривая б) почти в 10 000 раз, а первым приемником (кривая а) почти не ослаблен. В приведенном примере сигнал мешающей станции во втором приемнике практически не слышен (подавлен), в то время как в первом приемнике он принимается так же, как и сигнал корреспондента.

Современные военные радиоприемники обладают очень хорошей избирательностью.

Военные радиоприемники работают в широком диапазоне волн, причем во всем диапазоне обеспечивается высокая чув­ствительность и хорошая избирательность. Наиболее полно всем этим требованиям отвечают радиоприемники супергете­родинного типа.

Блок-схема радиоприемника супергетеродинного типа при­ведена на рис. 1.28. В состав радиоприемника входят сле­дующие основные элементы:

— входная цепь;

— усилитель напряжения высокой частоты;

— преобразователь частоты, состоящий из смесителя и гетеродина;

— усилитель напряжения промежуточной частоты;

— детектор;

— усилитель напряжения низкой частоты.

Если радиоприемник предназначен для приема телеграф­ных сигналов с амплитудной манипуляцией, то в этом слу­чае в нем имеется дополнительный элемент — второй гетеро­дин. Принцип работы супергетеродинного приемника рас­смотрим на примере приема телефонного сигнала (рис. 1.28). Радиотелефонный сигнал частотой 2000 кГц, принятый прием­ной антенной, выделяется входной цепью приемника (рис. 1.28, а).

Выделенный входной цепью сигнал очень слаб. Для уси­ления сигнал с входной цепи подается на усилитель напря­жения высокой частоты. Усиление этого усилителя невелико, особенно на высоких частотах. Обычно оно составляет еди­ницы или десятки раз. Но даже это небольшое усиление очень важно для получения высокой чувствительности радио­приемника, так как позволяет более успешно осуществлять преобразование сигнала и, главное, создать на входе пре­образователя преобладание полезного сигнала над собствен­ными шумами смесителя. Кроме того, усилитель напряжения высокой частоты улучшает избирательность радиоприемника, так как колебательные контуры, включенные в анодные цепи ламп усилителя, настраиваются также на частоту сигнала и совместно с контурами входной цепи формируют кривую избирательности по высокой частоте. Для улучшения чув­ствительности и избирательности радиоприемника, особенно на высоких частотах, усилители напряжения высокой час­тоты делают двух-трехкаскадными.

Выделенный и усиленный входной цепью и усилителем напряжения высокой частоты сигнал (рис. 1.28,6) подается на смеситель. Одновременно на смеситель подается напряже­ние вспомогательной частоты от специального маломощного генератора — гетеродина, работающего на частоте 2460 кГц (рис. 1.28, в). В результате работы преобразователя на на­грузке смесителя выделяется напряжение промежуточной ча­стоты, равной разности частот генератора и сигнала 460 кГц (рис. 1.28, г)и постоянной во всем диапазоне приемника. Характер модуляции высокочастотного сигнала при преобра­зовании не меняется. С нагрузки смесителя выделенный сиг­нал промежуточной частоты подается на усилитель напряже­ния промежуточной частоты. В супергетеродинных радио­приемниках основное усиление сигнала осуществляется в тракте промежуточной частоты. Поэтому усилители для по­лучения большого усиления делают многокаскадными. Основ­ное усиление вне зависимости от частоты принимаемого сиг­нала осуществляется на одной промежуточной частоте, что дает возможность в таком усилителе применить колебатель­ные системы высокой добротности. Наряду с усилением на­пряжения промежуточной частоты усилитель обеспечивает высокую избирательность приемника. Усиленный сигнал про­межуточной частоты (рис. 1.28, д) подается затем на детектор. В детекторе амплитудно-модулированный сигнал промежу­точной частоты преобразуется в напряжение звуковой ча­стоты. Напряжение (рис. 1.28, е), выделившееся на нагрузке детектора, усиливается усилителем напряжения низкой (зву­ковой) частоты и подается на телефоны либо громкоговори­тель (рис. 1.28, ж).

При приеме телеграфного амплитудно-манипулированного сигнала прохождение сигнала до детектора не отличается от прохождения телефонного амплитудно-модулированного сигнала. Для «озвучивания» телеграфных посылок в прием­нике используется второй гетеродин. С помощью колебаний второго гетеродина телеграфные посылки в детекторе пре­образуются в напряжение звуковой частоты, которое затем усиливается в усилителе напряжения звуковой частоты.

В зависимости от типа и назначения радиоприемника его блок-схема может видоизменяться, но перечисленные основ­ные элементы являются обязательными для каждого супергетеродинного радиоприемника.