Рис. 11.10. Спектр ЧМ-колебаний при модуляции гармоническим сигналом

т. е. при x(t)= £ Uk cos(Q/?/ + cpfe) уравнение AM-колебаний имеет

к= I

более сложный вид. Анализ показывает, что спектральная диаг­ рамма AM-сигнала имеет вид, изображенный на рис. 11.9,6. Справа и слева от несущей частоты получаются полосы боковых колебаний, соответствующие спектру модулирующего сигнала x(t). Это так называемые боковые полосы AM-сигнала. Ширина спектра, занимае­ мая AM-сигналом ((о0 + 12,пах) — (со0 —12„шл)= 212„шд:, т. е равна удвоен­ ной максимальной частоте модулирующего сигнала. Полная инфор­ мация о передаваемом сигнале заключена в каждой из боковых полос спектра. Мощность радиопередатчика расходуется на излуче­ ние как боковых полос, так и несущей.

Стремление к более эффективному использованию мощности радиопередатчика и сокращению полосы частот радиочастотного сигнала привело к разработке так называемой однополосной моду­ ляции. При этом передается одна боковая полоса спектра АМ-сиг- нала. Математический анализ колебаний с частотной или фазовой модуляцией показывает, что их спектр в отличие от амплитуд­ ной модуляции теоретически бесконечно широк. Например, при модуляции гармоническим сигналом спектр ЧМ-сигнала состоит из несущей частоты <о0, первой пары боковых частот о)о+ 12, со0 —12, второй пары боковых частот соо + 212, (о0 —212, третьей пары боко­ вых частот 0)0 + 312, со0 —312 и т. д. Спектральная диаграмма такого сигнала показана на рис. 11.10. Составляющие спектра, отстоящие от средней частоты, быстро убывают по амплитуде, поэтому ширину спектра ЧМ-сигнала всегда можно ограничить без ущерба для качества сигнала, выделенного в месте приема.

Основные характеристики радиопередающих устройств

Основные показатели радиопередающих устройств условно мо­ гут быть разделены на три группы: энергетические, показатели электромагнитной совместимости и качественные.

Важнейшими энергетическими показателями радиопередающего устройства, определяющими экономические показатели конкретной радиолинии или радиосети, являются номинальная мощность и промышленный коэффициент полезного действия. Под н о м и н а л ь-

ной м о щ н о с т ь ю радиопередающего устройства Р понимают среднее за период радиочастотного колебания значение энергии,

радиопередающего устройства и представляет собой отношение номинальной мощности Р к общей Р0бщ, потребляемой от сети переменного тока радиопередающим устройством. Это отношение, как правило, выражается в процентах: ц = Р /Р оСтГ 100%. Чем больше мощность Я, тем выше нормативное минимальное значение промышленного КПД.

Основными показателями электромагнитной совместимости яв­ ляются диапазон рабочих частот, нестабильность частоты колеба­

ройство обеспечивает работу в соответствии с требованиями стан­ дарта. Под н е с т а б и л ь н о с т ь ю ч а с т о т ы радиопередатчика понимают отклонение частоты колебаний на его выходе за опреде­ ленный промежуток времени относительно установленной частоты. Малая нестабильность (высокая стабильность) частоты позволяет ослабить помехи радиоприему. В н е п о л о с н ы м и называют такие излучения, которые расположены вне полосы, отведенной для передачи полезных сообщений. Внеполосные излучения являются источником дополнительных помех радиоприему. В случае подав­ ления внеполосных излучений качество передачи сигнала не ухуд­ шается.

В процессе работы радиопередающее устройство должно обеспе­ чивать определенные параметры качества передаваемого сооб­ щения: воспроизводимый диапазон передаваемого (информацион­ ного) сигнала, неравномерность амплитудно-частотной характе­ ристики, среднеквадратический коэффициент гармоник, отношения сигнал-шум и сигнал-фон и др. Характеристика этих параметров выходит за пределы излагаемой дисциплины.

Основными тенденциями в развитии техники радиопередающих устройств являются: создание новых более мощных радиопередат­ чиков и умощнение действующих; повышение промышленного КПД мощных радиопередатчиков; улучшение параметров качества пере­ даваемых сообщений; внедрение устройств автоматического конт­ роля различных параметров радиопередатчиков (в первую очередь телевизионных); оптимизация схемных и конструктивных решений, направленных на повышение стабильности частоты и надежности работы радиопередатчиков; автоматизация настройки и управление радиопередатчиком по заданной программе.

Классификация радиопередающих устройств

В основу классификации радиопередающих устройств могут быть положены различные признаки, например, назначение, диапа­

зон рабочих частот, значение номинальной мощности, вид пере­ даваемых сообщений, способ модуляции, особенности эксплуата­ ции и т. д.

По назначению радиопередающие устройства, используемые в эдектросвязи, делятся на связные, радиовещательные и телевизион­ ные. Иногда к такому названию добавляется определение, уточняющее область использования радиопередающего устройства, например магистральная радиосвязь, спутниковая радиосвязь, внутриобластное радиовещание и т. д.

По диапазону рабочих частот радиопередающие устройства под­ разделяются в соответствии с классификацией видов радиоволн на радиопередающие устройства мириаметровых, километровых, гектометровых, декаметровых, метровых и т. д. волн.

В зависимости от номинальной мощности радиопередающие устройства делятся на маломощные (до 100 Вт), средней мощ­ ности (от 100 до 10 000 Вт), мощные (от 10 до 500 кВт) и сверх­ мощные (свыше 500 кВт).

Специфика эксплуатации позволяет выделить стационарные и подвижные радиопередающие устройства (автомобильные, самолет­ ные, носимые и т. д.).

По виду передаваемых сообщений радиопередающие устройст­ ва подразделяются на телефонные, телеграфные, телефонно-теле­ графные.

По способу модуляции радиопередающие устройства могут быть с амплитудной, фазовой, частотной и т. д. модуляцией.

11.3. РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА Структурные схемы радиоприемных устройств

Радиоприем — это выделение сигналов из радиоизлучения. В том месте, где ведется радиоприем, одновременно существуют радиоизлучения от множества естественных и искусственных ис­ точников. Мощность полезного радиосигнала составляет очень малую долю мощности общего радиоизлучения в месте радиоприе­ ма. Задача радиоприемного устройства РПрУ сводится к выделе­ нию полезного радиосигнала из множества других сигналов и всевозможных помех, а также к воспроизведению (восстановлению) передаваемого сообщения. Напомним, что в процессе радиопереда­

форму, что в область усиления попадут, в основном, спектральные составляющие полезного радиосигнала. Ввиду этого на выход ТРЧ пройдет полезный радиосигнал, а мешающие будут существенно ослаблены.

Работа детектора заключается в получении напряжения или тока, "которые повторяют характер изменения модулирующего сигнала. Тип детектора, используемого в радиоприемнике, определя­ ется видом модуляции. Напряжение с выхода детектора усиливает­ ся в ТЗЧ до величины, обеспечивающей нормальную работу воспро­ изводящего устройства, которое иногда называется оконечным. Тип оконечного устройства зависит от вида сообщения, которое оно должно воспроизвести. Например, звуковые сообщения воспроиз­ водятся в громкоговорителе, телевизионные изображения — в приемной телевизионной трубке (кинескопе), телеграфные — в буквопечатающем аппарате.

В зависимости от структуры построения ТРЧ радиоприемники делятся на два типа: прямого усиления (рис. 11.14, а) и супер­ гетеродинные (рис. 11.14,6). Независимо от типа ТРЧ входная цепь ВЦ содержит один или несколько колебательных контуров, т. е. обладает резонансными свойствами, что позволяет осущест­ влять предварительный выбор радиосигнала и ослабление мешаю­ щих сигналов.

Усилитель радиочастоты УРЧ усиливает напряжение принятого радиосигнала и дополнительно ослабляет мешающие радиосигналы. Этот усилитель также содержит резонансные цепи в виде колеба­ тельных контуров, и поэтому называется р е з о н а н с н ы м . Однако решить задачу ослабления помехи и усиления сигнала одинаково эффективно на любой частоте в условиях изменения настройки радиоприемника прямого усиления невозможно. В этом главный недостаток радиоприемника прямого усиления.

В схему ТРЧ супергетеродинного радиоприемника введены дополнительные устройства: преобразователь частоты ПрЧ и усили­ тель промежуточной частоты УПЧ. В состав ПрЧ входят гетеродин Г и смеситель частот СЧ. Гетеродин — это генератор гармониче­ ских колебаний, а смеситель частот — электрическая цепь, созда­ ющая спектр комбинационных частот при подаче на нее двух или более сигналов разной частоты. В схеме рис. 11.14,6 на СЧ пода­ ются два сигнала: один с частотой сос с выхода УРЧ, а другой — с частотой (ог от гетеродина. Комбинационная частота называется п р о м е ж у т о ч н о й и определяется из выражений а)пр = а>с — а)г

ИЛИ (0Пр = (0Г — 0)с.

Напряжение промежуточной частоты на выходе ПрЧ пропорци­ онально напряжению принимаемого сигнала, поэтому при приеме AM-радиосигнала амплитуда напряжения промежуточной частоты оказывается модулированной по тому же закону (рис. 11.15). Ли­ нейная связь между промежуточной частотой и частотой радио­ сигнала свидетельствует о том, что при приеме ЧМ-радиосигнала