Радиопередающие устройства (в дальнейшем сокращенно-передатчики) предназначены для генерации высокочастотных электромагнитных колебаний и управления ими в соответствии с передаваемой информацией. Передатчики входят в состав любой системы радиосвязи, содержащей, кроме того, антенны, радиоприемники, источники информации и различные вспомогательные устройства.
Обобщенная структурная схема современного передатчика представлена на рис.1.1.
Рис.1.1. Обобщенная структурная схема современного передатчика
Высокочастотные колебания создаются в возбудителе 1, который в простейшем случае представляет собой задающий автогенератор, а в более сложном -например, синтезатор частот. Чтобы уменьшить влияние дестабилизирующих факторов на частоту генерируемых колебаний (изменения параметров нагрузки передатчика, параметров электронных приборов при разогреве их в процессе работы и др.) возбудители проектируются маломощными, а необходимая выходная мощность передатчика обеспечивается путем усиления созданных колебаний: вначале в предварительных каскадах усиления (а в ряде случаев и умножения частоты) 2, а затем - в мощном оконечном каскаде 3. На выходе передатчика, как правило, включается фильтр 4 для подавления нежелательных колебаний. Таким образом, все современные передатчики являются многокаскадными.
Управление колебаниями осуществляется с помощью модулятора 7 (при передаче аналоговых информационных сигналов) или манипулятора (при передаче дискретных информационных сигналов), на вход которого и подается информационный модулирующий сигнал.
Если в передатчике используется амплитудная модуляция, то модулятор воздействует на оконечный или предварительный каскады. В других случаях, например, при частотной, фазовой или однополосной модуляции модулятор воздействует на возбудитель.
Сформированные и усиленные по мощности электромагнитные колебания передаются непосредственно в антенну или антенно-фидерное устройство (АФУ) 5 для излучения, или в линию связи (кабельную или волоконно-оптическую).
Рассмотренные элементы структурной схемы составляют радиотракт передатчика. Но, конечно, важное значение имеют и другие составные части передатчика, обеспечивающие его функционирование и безопасность эксплуатации для обслуживающего персонала: блоки питания 6, устройства охлаждения 9, устройства системы управления, блокировки и сигнализации (УБС) 8.
Конкретные структурные и принципиальные схемы передатчиков могут существенно различаться в зависимости от назначения передатчиков, вида излучения, диапазона рабочих частот, выходной мощности, способа транспортировки и других признаков.
Любой радиопередатчик характеризуется набором показателей (большим или меньшим - в зависимости от типа передатчика), которые должны удовлетворять определенным требованиям. Эти требования установлены в соответствующих государственных или отраслевых стандартах. Или других документах, имеющих статус нормативных. Все эти показатели (соответственно и требования к ним) можно разделить на три основные группы:
1) энергетические показатели: выходная мощность Рвых и коэффициент полезного действия (КПД): h=Рвых/Рпотр, где Рпотр - полная мощность, потребляемая передатчиком, от источника питания. Выходная мощность передатчика (с учетом параметров передающей и приемной антенн и чувствительности приемника) определяет дальность действия радиолинии. Коэффициент полезного действия характеризует эффективность использования энергии источника питания в передатчике, а, следовательно, косвенно и его массо-габаритные характеристики, затраты на сооружение и эксплуатацию мощных передатчиков, надежность их работы.
2) показатели качества при модуляции, характеризующие линейные и нелинейные искажения при формировании передаваемого радиосигнала, отношение полезного сигнала к шуму и фону, возникающему в тракте передатчика, вероятность ошибки при передачи цифровой информации и др.
3) показатели электромагнитной совместимости (ЭМС), характеризующие "способности" передатчика не создавать помех другим устройствам и не быть восприимчивым к воздействию различных внешних электромагнитных помех.
К важнейшим показателям ЭМС передатчиков относятся:
§ стабильность рабочей частоты (частот);
§ ширина занимаемой полосы радиочастот передатчика, достаточной при данном виде излучения для обеспечения передачи информации с необходимой скоростью и качеством;
§ мощность нежелательных (внеполосных и побочных) излучений, которая не должна превышать допустимого значения.
Если вернуться к структурной схеме передатчика (рис.1.1), то можно выделить в ней те элементы, которые несут основную "ответственность" за рассмотренные выше показатели.
Так, выходная мощность и КПД передатчика определяются в первую очередь режимом работы оконечного усилителя как наиболее мощного и энергопотребляющего. Показатели качества- работой модулятора и каскадов, на которые он воздействует. Стабильность частоты - возбудителем. Ширина полосы частот излучения, мощности внеполосных и побочных излучений - выходной фильтрующей системой.
В структуре радиотракта передатчика существенную часть составляют генераторные каскады: автогенераторы (в возбудителе) и генераторы с внешним возбуждением (в усилительно-умножительных трактах).