Практическая работа №2
Тема: «Изучение устройства и принципа действия радиопередатчика»
Цель: изучить устройство, принцип действия и основные характеристики радиопередатчика.
Указания по выполнению работы:
1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями.
2. Описать структурную схему радиопередатчика и принцип его работы.
3. Определить основные характеристики радиопередатчиков.
4. Составить отчет о работе. Сделать выводы. Ответить на контрольные вопросы
Основные теоретические сведения
Радио(лат. radio — излучаю, испускаю лучи radius — луч) — разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.
Переда́тчик — в электронике и телекоммуникациях передатчик (радиопередатчик) представляет собой электронное устройство, способное генерировать радиоволны и излучать их при помощи антенны.
Передатчик обладает способностью самостоятельно генерировать радио частоты переменного тока, которые с помощью фидера, ( в радиотехнике — передающая линия, устройство, по которому осуществляется направленное распространение электромагнитных волн от источника к потребителю) подводятся к передающей антенне. Таким образом, при возбуждении устройством переменного тока высокой частоты (радио частот), антенна излучает радиоволны.
Передатчики, помимо их использования в радиовещании, являются необходимой составной частью многих электронных устройств, которые обмениваются информацией друг с другом по радио, например, мобильные телефоны, беспроводные компьютерные сети, Bluetooth-совместимые устройства открывания гаражных дверей, рации на самолётах, кораблях и космических радиолокационных установках, а также навигационные маяки.
Радиопереда́тчик – это устройство для формирования радиосигнала, подаваемого на вход передающей антенны.
Обычно содержит возбудитель (генератор колебания необходимой частоты с высокой стабильностью), усилитель мощности и модулятор (блок, модулирующий несущее колебание по заданному закону).
Структурная схема позволяет создать высокочастотное колебание – переносчик информации, промодулировать его и усилить до необходимой мощности, выполнив определённые требования для передачи максимальной мощности в антенну.
Радиопередатчики проектируются и применяются во многих отраслях: все виды радиосвязи, радиолокации, радиопеленгации, звукового и телевизионного вещания, службы точного времени и т.д.
Основные характеристики радиопередатчиков:
- вид излучения,
- рабочие частоты,
- допустимая нестабильность частоты излучаемого сигнала,
- мощность излучения.
Кроме этих характеристик, важны и эксплуатационные характеристики:
- коэффициент полезного действия, определяющий количество потребляемой электроэнергии от сети электроснабжения (кроме стоимости, лишняя электроэнергия нагревает радиопередатчик, требуя громоздкой системы принудительного охлаждения – воздушного или водяного; тепловыделением определяются и размеры радиопередатчика);
- экологические характеристики – допустимый уровень электромагнитных излучений и акустических шумов в технологических помещениях и жилых зданиях.
Для уменьшения экологического воздействия мощные передатчики выносят за черту города, а вместо привычных трубок радиотелефонов начинают применять выносную микротелефонную гарнитуру, а сам аппарат с передатчиком подвешивают на брючном ремне (воздействие на остальные органы менее опасно, чем на мозг).
Современные системы связи – беспоисковые и бесподстроечные.
Вся история развития радиопередатчиков – история развития элементной базы: от генерирования колебаний с помощью искры или электрической дуги (источники колебаний широкого спектра), применения электровакуумных элементов (изобретение вакуумного триода, а затем многоэлектродных ламп и других вакуумных приборов – клистронов, магнетронов, ламп бегущей и обратных волн и т. д.) и, наконец, твердотельных усилительных элементов, которые позволяют строить радиопередатчики мощностью до нескольких киловатт. Особо, по элементной базе, выделяются бортовые, спутниковые радиопередатчики, работающие в условиях открытого космоса.
Принцип работы
Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемый сигна л модулирует более высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей— несущей). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство.
На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей— несущей)). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).
Структурная схема радиопередатчика
Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:
1. 
задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;
2. модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке — возбудитель);
3. усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;
4. устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;
5. антенна, обеспечивающая излучение сигнала.
Радиопередатчик очень часто используется вместе с радиоприёмником и питающим устройством, вместе весь этот комплекс называется радиостанцией.
Радиоприёмник (сокр. приёмник, разг. радио) — устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма, то есть для выделения сигналов из радиоизлучения[2].
Радиоста́нция — устройство, комплекс устройств или система инженерных сооружений и радиоэлектронных приборов, предназначенное для приёма и/или передачи радиоволн. Хотя формально радиоприёмные устройства относятся к радиостанциям, на практике, в технической литературе и документации под радиостанциями обычно понимают те технические средства, которые содержат в своем составе радиопередатчик. Под термином радиоста́нция в обиходе понимают также предприятие (учреждение) массовой информации, занимающееся радиовещанием. Такая «радиостанция» может и не обладать собственным радиопередающим оборудованием, а арендовать его или арендовать эфирное время, вести передачи по проводным каналам либо в интернете.
Самостоятельно радиопередатчики используются в тех областях, где не нужен приём информации в месте её передачи — сигналы точного времени, разнообразные навигационные радиомаяки для определения местоположения объектов, многопозиционная радиолокация, радиовещание, дистанционное управление, телеметрия и т. д.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение понятиям «Радио» и «Радиопереда́тчик».
2. Описать историю развития радиопередатчиков.
3. Описать, в каких областях используются радиопередатчики.