Общие сведения об устройствах генерирования и формирования сигналов
Предмет дисциплины. Области применения радиопередающих устройств (РПдУ). Место и функции РПдУ в системах передачи информации, радиолокации, радионавигации и др. Краткое содержание дисциплины и ее связь с другими дисциплинами учебного плана.
Классификация РПдУ. Основные электрические характеристики РПдУ. Обобщенная структурная схема РПдУ.
В дисциплине "Устройства генерирования и формирования сигналов" изучаются вопросы теории и техники радиопередающих устройств, применяемых в радиотехнических системах различного назначения, в том числе:
– общие принципы построения радиопередатчиков, применяемые электрические схемы, режимы работы генераторов на радиолампах и транзисторах, методы их расчета и повышения эффективности,
– особенности осуществления в радиопередатчиках различных видов модуляции (амплитудной, угловой, однополосной, импульсной);
– тенденции развития радиопередающей техники на современном этапе.
Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами в результате изучения дисциплин "Математика", "Физика", "Теория электрических цепей", "Электроника", "Теория электрической связи", "Радиотехнические цепи и сигналы", «Схемотехника аналоговых электронных устройств» и др.
Определение
Радиопередатчик (передатчик), РПдУ – устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению [1].
Формирование сигналов осуществляется путем преобразования энергии постоянного тока источников питания в радиочастотные сигналы и их усиления до требуемого уровня мощности. Радиопередатчики обычно входят в состав определенной радиотехнической системы.
Определение
Радиотехническая система (радиосистема), РТС – совокупность технических средств, предназначенных для передачи, извлечения (с последующей обработкой и накоплением) или разрушения информации с использованием радиоволн. РТС относятся к классу информационно-управляющих технических систем.
В качестве примера можно привести системы звукового и телевизионного радиовещания, радионавигации, радиоуправления и радиотелеметрического контроля, радиолокационные системы, системы подвижной связи, спутниковой связи и др.
Классификация РПдУ
РПдУ классифицируют по назначению, мощности, способу транспортировки (объекту размещения), виду излучения и диапазону частот.
Назначение РПдУ определяется радиотехнической системой, в состав которой оно входит. По этому признаку РПдУ подразделяются на связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радиотелеметрические, радионавигационные и другие типы.
Способ транспортировки определяется в зависимости от типа объекта, на котором размещается РПдУ. По этому признаку РПдУ подразделяются на наземные стационарные, самолетные, спутниковые, корабельные, носимые и мобильные, устанавливаемые на автомобилях, железнодорожном транспорте и иных наземных передвижных объектах.
По мощности радиочастотного сигнала, подводимого к антенне, РПдУ принято классифицировать на следующие типы [2]:
маломощные – до 100 Вт;
средней мощности – до 10 кВт;
мощные – до 1000 кВт;
сверхмощные – свыше 1000 кВт.
Как известно, мощность сигнала наряду с некоторыми другими его параметрами определяет расстояние, на которое сигнал может быть передан. Так, в беспроводных компьютерных сетях и устройствах технологии Bluetooth, рассчитанных на передачу сигналов на расстояние 10…100 м, достаточно уровня мощности 1…100 мВт. В системах мобильной связи, способных обеспечить передачу сигналов на расстояние от десятков-сотен метров до нескольких десятков километров мощность сигналов, излучаемых абонентскими станциями, не превышает десятков милливатт, а мощность сигналов, излучаемых базовыми станциями, достигает десятков ватт. В низкочастотных системах дальней наземной связи и дальней радионавигации, где требуется обеспечить передачу сигналов на расстояние в несколько тысяч километров, РПдУ с учетом недостаточно хороших излучающих свойств антенн в этом частотном диапазоне должны формировать сигналы мощностью сотни киловатт-единицы мегаватт.
По виду излучения передатчики разделяют на работающие в непрерывном и импульсном режимах.
Классификация РПдУ по диапазону частот основана на Рекомендациях Международного союза по электросвязи (International Telecommunications Union, ITU), в соответствии с которыми весь частотный спектр, используемый при излучении (приеме) электромагнитных волн, разбит на полосы (диапазоны) с фиксированными нижней и верхней границами. Каждой такой полосе присвоено определенное наименование. Свойства и основные технические показатели РПдУ существенно зависят от диапазона частот, в котором используется данное устройство. Поэтому в техническом описании конкретного РПдУ или иной технической документации по радиопередатчикам обязательно указывают наименование диапазона частот, для работы в котором это устройство предназначено. В качестве примера можно привести название ГОСТ Р 51903-2002: «Передатчики радиосвязи стационарные декаметрового диапазона волн».
Для полной характеристики конкретного радиопередатчика следует указать, к какой категории он относится по каждому из перечисленных выше признаков.
Обобщенная структурная схема РПдУ
Несмотря на большое многообразие типов радиопередающих устройств, встречающихся на практике, можно выделить характерные закономерности их построения, которые отражены в обобщенной структурной схеме (рис. 1.1).
 |
Рисунок 1.1
Обозначения:
1 – задающий генератор (возбудитель), генерирует высокостабильные колебания в заданном диапазоне частот;
2 – каскады предварительного усиления;
3 –оконечный усилитель мощности;
4 – модуляционное устройство (модулятор), обеспечивает управление колебаниями путем изменения одного или нескольких параметров переносчика (радиочастотного колебания);
5 – источник питания;
6 – устройство охлаждения (если требуется);
7 – устройство блокировки и сигнализации(если требуется), выдает оператору сигналы о состоянии входящих в состав РПдУ блоков, реализует заданную последовательность включения (выключения) блоков, а также обеспечивает безопасность обслуживающего персонала от поражения высоковольтным напряжением;
8 – выходной фильтр;
9 – антенное согласующее устройство.