книги из ГПНТБ / Лапицкий Е.Г. Расчет диапазонных радиопередатчиков

}

Гос . р у б г

л

J9

" К З Е й : ' ' . - ; .

•' н_аучно-твх(-:..

О'!-..лИ0Тв!-:ч1

.• •>

В книге

рассматриваются основы

проектирования радиопередатчиков малой

и средней

мощности с однополосной,

амплитудной н частотной

модуляцией, ра­

ботающих

в

диапазоне средних, коротких и длинноволновой

части мстровых

полосных

неперестранвающихся высокочастотных каскадов передатчиков.

зов

Кинга

предназначена для студентов радиотехнических специальностей ву­

н техникумов,

а также для инженерно-технических работников, занимаю­

щихся разработкой

радиопередающих устройств.

Л

° 3 4 3 - 1 0 3

227-73

051(01)-74

д о 26

до),

Н — одна

боковая полоса с

полной

несущей, J — одна

боковая

по­

лоса

с

подавленной

несущей

(уровень несущей ниже уровня пиковой

мощности

не менее чем на 32

дб,

предпочтительнее

не

менее чем

на

40

дб),

В — две

не­

зависимые

боковые

полосы,

С — ч а с т и ч н о

подавленная

боковая

полоса

и

др.

Например, А1 и

F1 — телеграфирование с

амплитудной

и

частотной

манипу­

ляцией

соответственно,

A3 и

F3 — телефония

с

амплитудной

и

частотной

моду­

ляцией,

A3J — однополосная

телефония

с

подавленной

несущей,

Р0 —

излучение

ционарные

(магистральные)

и

подвижные.

П о д в и ж н ы е передат­

чики могут

быть

мобильными

(самолетные,

автомобильные,

кора­

бельные и

д р . ) ,

носимыми

(переносятся

в

рабочем

состоянии)

и переносными

(переносятся

в

нерабочем

состоянии,

могут

рабо­

Основные данные для проектирования передатчика

формулиру ­

ются в

техническом з а д а н и и (ТЗ)

на проектирование. В

Т З или

технических условиях

(ТУ)

на р а з р а б о т к у передатчика

указыва ­

ются его назначение, мощность, виды работы (излучений),

диапа ­

зон частот, требуемая

устойчивость

частоты, п а р а м е т р ы

нагрузки

(антенны или

антенн,

ф и д е р а ) , электроакустические

требования,

предполагаемые источники питания, требования к

конструкции

передатчика,

необходимая

степень

автоматизации,

допустимое

время перестройки, условия эксплуатации и др .

Перейдем теперь к краткому рассмотрению основных

разделов

технического задания, применительно, в первую очередь,

к

связ­

ным передатчикам мощностью до нескольких киловатт,

предназна­

ченным д л я работы в некотором плавном или дискретном

диапа ­

зоне частот.

Электрические требования к передатчикам. Одним

из

наиболее

в а ж н ы х

параметров передатчика, определяющих дальность

дейст­

вия и надежность линии радиосвязи, является мощность.

Необхо­

д и м а я

величина мощности

передатчика определяется

из

расчета

печено в

любой точке диапазона . Согласно

установившимся опре­

делениям,

под

мощностью

диапазонного

передатчика обычно

понимают

минимальную

по

диапазону мощность, подводимую

к антенне

или

антенному

фидеру.

Д л я телеграфных передатчиков эта мощность

относится

к

ре­

ж и м у посылки

(нажатого к л ю ч а ) , для телефонных

(A3, F3) —

к

ре­

жиму несущей

частоты, д л я однополосных (A3J) — к режиму

наи­

каскада

(мощность,

генерируемую

лампой, транзистором); при

этом в Т З

такие случаи специально

оговариваются .

Д и а п а з о н частот

передатчика устанавливается таким

образом,

чтобы обеспечить требуемую от данного передатчика

дальность

действия

и наилучшие условия организации связи. Т З

на проек­

ность или дискретность диапазона, требуемое количество

рабочих

частот.

Значения

коэффициента перекрытия

диапазона

й/ =

м

а к с у со-

Лмнн

временных связных коротковолновых передатчиков

л е ж а т

в

весьма

широких пределах: от &/~1-=-1,3, главным

образом

для

передат­

чиков

малых

дальностей

действия,

до £ / « 2 0 ^ - 3 0

и

более — д л я

более мощных передатчиков с большими

дальностями

действия.

Рабочие частоты для КВ - передатчиков

(при

дискретном

диапа ­

зоне) могут устанавливаться через 10, 5,

4,

2

и д а ж е

через

0,5 или

0,1

кгц.

Передатчики, р а б о т а ю щ и е в метровом диапазоне, имеют, как

правило, коэффициент диапазона не более

2—3;

фиксированные

частоты располагаются

у

них

с

интервалами

200,

100,

75,

50 или

25

кгц.

Исключительно в а ж н о е практическое значение имеет стабиль­

ность

частоты передатчика.

Современные

передатчики д о л ж н ы

иметь такую устойчивость частоты, чтобы

при всех

возможных

условиях эксплуатации

было

обеспечено

беспоисковое

вхождение

в связь и дальнейшее ведение

ее

без

подстройки. Д л я

КВ-передатт

чиков,

работающих в диапазоне

3—5

Мгц,

это требование

выпол­

заданного

значения

как

вследствие

неустойчивости частоты, т а к

и вследствие погрешности при ее установке не будет

превышать

величину

(1—5) • Ю - 5 , а

на частотах

6—15 Мгц—

величину Ю - 6 .

Более жесткие требования по стабильности частоты

предъявля ­

ются к передатчикам, имеющим возможность

многоканальной

работы, а

т а к ж е к

однополосным передатчикам .

В этих случаях

обеспечиваются в

результате комплекса сложных схемных реше­

ний, причем, как

правило, основное значение имеет применение

жестких требований в отношении фильтрации

побочных излучений,

расположенных за пределами полосы частот, отведенной

данному

передатчику,

уровень которых

может

быть

снижен

без

влияния

на достоверность и качество передаваемого сигнала.

К

побочным

излучениям относятся излучения на гармониках, а т а к ж е

все

виды

паразитных - излучений и составляющие

взаимной

модуляции.

Средняя мощность побочных излучений на гармониках, посту­

пающих к антенне или антенному фидеру, для передатчиков

мощ­

ностью менее

0,5 кет д о л ж н а

быть не

менее

чем

на

40

дб

ниже

мощностью 0,5—50 кет не д о л ж н а

превышать

50 мет. В однополос­

ных передатчиках (A3J) ослабление несущей

и нерабочей боковой

частот д о л ж н о

быть, как правило,

не менее 40

дб.

Электроакустические свойства

передатчика

характеризуются

коэффициентом

(при A M )

или индексом

(при ЧМ)

модуляции,

коэффициентом

нелинейных

искажений,

частотной

характеристи­

кой,

а т а к ж е уровнем паразитной

модуляции и шума . В подвиж­

ных

передатчиках с амплитудной

модуляцией

коэффициент нели­

Неравномерность

частотной

характеристики для

подвижных

передатчиков

не

д о л ж н а

превышать

6 дб

для

передатчиков

2-го класса и

3 дб

для

передатчиков

1-го класса в

полосе пере­

д а в а е м ы х

частот

от

300

до

3400

гц.

З а м е т и м ,

что

в некоторых

случаях дл я подвижных передатчиков

допускаются полосы от 250

до 3000 гц

или от 350 до 2700

гц.

П а р а з и т н а я

модуляция

(отношение

сигнал/фон)

для подвиж­

ных передатчиков не д о л ж н а

быть более —(30—40) дб. Ч а щ е всего

источников питания. К передатчикам с

амплитудной

модуляцией

предъявляется

т а к ж е

требование постоянства коэффициента моду­

ляции, а к передатчикам с частотной

модуляцией — девиации

частоты по диапазону

(при постоянном

входном модулирующем

н а п р я ж е н и и ) .

В раздел

электроакустических требований обычно

включают

рость телеграфной работы и допустимые

искажения

телеграфного

сигнала. Д л я уменьшения помех

вблизи

расположенным

прием­

ным станциям, создаваемых передатчиком, форма сигнала

д о л ж н а

быть несколько закругленной по краям .

В требованиях к источникам

питания

д о л ж н ы

быть

у к а з а н ы

м а к с и м а л ь н ы е пределы колебаний

н а п р я ж е н и я и допустимые пуль-

нормы на величину

от + 1 0 до —15%. Общий

(промышленный)

к. п. д. передатчика,

под которым

понимают

отношение

мощности,

подводимой к

антенному фидеру

(антенне),

к общей

мощности,

потребляемой

всеми

его цепями от первичного

источника питания,

передатчиков мощностью до 200 вт,

40—50% для КВ-передатчи-

ков мощностью до 30—50 кет, для

более

мощных — еще

выше.

УКВ - передатчики мощностью 5—15

кет имеют

к. п. д. около

40%.

В последнее время в связи с широким

внедрением

в

практику

радиосвязи

самых различных видов радиоизлучении, и

в

частности

однополосиой

модуля­

ции,

в

технический обиход

введен

новый

термин — к о э ф ф и ц и е нт

использова­

ния

[19]. Целесообразность введения

этого термина

обусловлена тем, что

широко

вошедшее в практику понятие коэффициента

модуляции

может

применяться

лишь к сравнительно узкому классу излучений; оно теряет свое

значение при

работе

с частично (АЗА, АЗВ)

или полностью

(A3J)

подавленной

несущей.

В

наиболее общей форме

коэффициент

использования

определяется

как от­

уровню

искажений, а режимы

остаются в пределах нормы.

Д л я

передатчиков

с

A M

коэффициент

использования

определяется

как от­

ношение

(выраженное

в

долях единицы,

процентах или

децибелах)

девиации

дуляции

в том случае,

когда

максимальное

допустимое

значение

амплитуды

ВЧ-колебаннй в 2 раза больше значения этой

амплитуды в режиме без модуля­

ции. Д л я

однополосной

модуляции

с несущей

или с ослабленной

несущей

АЗА

и АЗВ коэффициент использования

сохраняется таким

же, как

и

для

обыч­

ной A M .

Д л я

передатчиков

с ОМ

при полностью

подавленной

несущей

A3 коэффи­

модуляции

к

ее максимальному допустимому значению; при этом

последнее

определяется

теми

ж е факторами, что и

при AM ,

а в случае многоканальной

работы — еще

и допустимыми искажениями от взаимной модуляции каналов.

При ЧМ

это

будет

отношение девиации

частоты

модулированного

колебания

Важными эксплуатационными параметрами передатчиков

являются

время

пуска и остановки передатчика,

а также время, необходимое для смены

час­

тоты и перехода с одного вида

работы на другой. Д л я передатчиков малой и

средней мощности это время обычно не превышает нескольких секунд,

а

при

мощностях несколько киловатт

и более оно увеличивается д о

десятков

секунд.

эксплуатации приходится часто сменять рабочие частоты. Особенно

жесткие

требования к времени перестройки

предъявляются

к

передатчикам,

работающим

в

адаптивных системах

связи,

использующих

автоматическую

смену

частот

при ухудшении условий приема. Довольно часто в передатчиках

применяется

система ускоренной

(автоматической) перестройки

на одну

из нескольких,

напри­

мер

трех—десяти,

заранее

подготовленных

частот.

В некоторых

передатчиках

предусматривается

система

дистанционного

пуска,

остановки и

перестройки.

В ТЗ на проектирование

передатчика обычно

задается

также

время

непре­

подвижных и переносных

станций

в ряде

случаев предусматривается непрерыв­

ная работа в течение еще

меньших

отрезков

времени.

личных, порой

весьма сложных условиях эксплуатации. Подвижные и

перенос­

ные передатчики в большинстве случаев должны удовлетворять более

жестким

требованиям,

например, надежно работать

в интервале

температур

от —40

д о

+ 5 0 ° С при уменьшении атмосферного

давления д о

350—400 мм

рт. ст.

н

при относительной влажности д о 90%. Еще более жесткие требования

предъ­

температурной компенсации. Устойчивость от механических воздействий

дости­

гается жесткостью конструкции и мерами амортизации.

Система сигнализации и блокировки должна

обеспечивать

безопасность

работы

обслуживающего

персонала, предохранять

передатчик от

повреждений

в случае

неправильных операций при его включении

или настройке,

обеспечивать

контроль

за его работой

и быстрое определение неисправностей. Довольно

часто

троля и сигнализации

(системы телеуправления

и

телеконтроля

Т У — Т К ) .

В пе­

редатчиках

с

напряжениями

питания выше 300

в

ТУ требуют

применения

двух

независимых

друг от

друга

систем блокировок—электрической и механической,

н а д е ж н о

гарантирующих

безопасность работы

обслуживающего персонала,

Системы блокировки, управления и сигнализации

(УБС) особенно большое

развитие получают в мощных автоматизированных передатчиках.

. •

Очень в а ж н о е значение имеет

надежность

передатчиков. Д л я

количествен­

ной оценки надежности чаще всего

используются

вероятность

безотказной

ра­

боты,

среднее

время м е ж д у двумя

отказами,

частота

отказов

п

опасность

от­

казов,

а также

время, затрачиваемое на ремонт и

профилактику,

приходящееся

на один час нормальной работы. Как правило, среднее время безотказной

ра­

боты

передатчика д о л ж н о быть не

менее 600—800 ч. Во многих

случаях

для

повышения надежности применяется

система резервирования.

мерно

высокого

к. п. д., очень

малого

коэффициента

нелинейных

искажений, излишне малого времени перестройки и

д р . ) ,

так к а к

это приводит

к

усложнению

схемы

и конструкции

передатчика,

к его удорожанию, а иногда

может оказаться

д а ж е

неосуществи­

мым.

Вместе

с

тем любой

проектируемый

передатчик

должен

Р а з р а б о т к е технических требований д о л ж н о

предшествовать

детальное изучение основных характеристик у ж е

существующих

И з л о ж е н и е технических

требований на проектируемый передат­

чик, как правило, является

первым разделом объяснительной запи­

сигналов,

произведен выбор систем питания и о х л а ж д е н и я и др .

Решение

этих вопросов обосновывается необходимыми расчетами.