Файл: Конспект лекций СанктПетербург 2011.doc

Низкочастотный модулирующий сигнал проходит через УНЧ и поступает на генератор, управляемый напряжением (ГУН). Частота ГУН зависит от амплитуды низкочастотного сигнала. Далее этот сигнал подается на смеситель (СМ), куда поступает также сигнал несущей от возбудителя.

В результате на выходе смесителя формируется высокочастотный сигнал с требуемой рабочей частотой f₀ и заданной девиацией частоты f_д (или индексом модуляции m).

Далее сигнал с угловой модуляцией поступает на усилитель мощности (УМ), обеспечивающий номинальную мощность передатчика и через фильтр гармоник и фидер передается в антенну.

Таким образом, модуляция здесь осуществляется в маломощных каскадах с высоким КПД.


Поскольку, как упоминалось в лекции 6, полоса частот, занимаемая УМ-сигналом достаточно велика, вещание возможно на больших частотах только в УКВ-диапазоне, где обеспечивается отсутствие помех соседних радиостанций. Качество передачи аудиосигнала при этом оказывается высоким. Такой способ используется также при передаче звукового сопровождения в аналоговом телевидении.

Основная проблема создания мощных радиовещательных и телевизионных передатчиков – обеспечение высокого КПД.

Уже в 30-е годы ХХ века были созданы специальные электровакуумные приборы с воздушным или водяным охлаждением, позволяющие достичь мощности передатчиков в десятки киловатт. Разумеется, потребляемая мощность при этом в несколько раз превышала полезную, и КПД оказывался невысоким.

Появление полупроводниковых приборов не решило эту проблему.

Мощность отдельных биполярных транзисторов была на несколько порядков меньше, чем радиоламп, а создание транзисторных усилителей с параллельно работающими приборами наталкивается на принципиальные трудности обеспечения надежности.

Только в 1980-е годы было найдено кардинальное решение – созданы полностью транзисторные радиопередатчики мощностью в десятки киловатт. Выходные каскады таких передатчиков содержали объединенные параллельно работающие мощные полевые транзисторы.

В дальнейшем это удачное схемотехническое решение было использовано при разработке серийных передатчиков метрового и дециметрового диапазонов длин волн.

---

Рассмотрим схемотехнику некоторых блоков радиопередатчиков.

Наибольший интерес представляют выходные усилители. Возможны две их разновидности:

 с последовательным питанием (рис. 9.4, а);

 с параллельным питанием (рис. 9.4, б).


В первом случае активный элемент АЭ (электровакуумный или полупроводниковый прибор), колебательная система (КС) и источник питания могут соединяться непосредственно (рис. 9.4, а). Недостаток данной схемы – напряжение питания непосредственно приложено к колебательной системе.

В схеме с параллельным питанием необходимы дополнительные элементы: разделительный конденсатор С и развязывающий дроссель L (рис. 9.4, б). Конденсатор препятствует замыканию постоянного тока источника питания через малое активное сопротивление колебательной системы. Дроссель, напротив, предотвращает замыкание переменной высокочастотной составляющей полезного сигнала через малое внутреннее сопротивление источника питания.

Пример усилителя мощности на биполярном транзисторе с последовательным питанием приведен на рис. 9.5.



Усилитель на рис. 9.5 однокаскадный, выполнен на мощном биполярном n-p-n-транзисторе. Входной сигнал через разделительный конденсатор С_р1 и два последовательно включенных согласующих трансформатора Т1 и Т2 подается на базу транзистора VT. Каскад собран по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой транзистора служит широкополосный трансформатор Т3, связанный через двухзвенный LC-фильтр с гармоник с передающей антенной А. Разделение постоянной и переменной составляющей обеспечивают разделительный конденсатор С_р2 и блокирующий конденсатор С_бл. Точками обозначено начало каждой обмотки трансформаторов.

Особенность схемы – наличие нескольких трансформаторов. Их основное назначение – согласование входных и выходных импедансов каскада. Как известно, биполярные транзисторы управляются током и имеют относительно малое входное и выходное сопротивления. Схемотехническое решение, показанное на рис. 9.5 позволяет повысить входное сопротивление усилителя в несколько раз.

Отметим, что данные трансформаторы должны быть широкополосными, чтобы при согласовании качество работы схемы не ухудшилось.

На рис. 9.6 приведен пример усилителя на мощном полевом транзисторе.

---

В отличие от биполярных полевые транзисторы управляются напряжением, прикладываемым к затвору, они обладают высоким входным сопротивлением, поэтому не нужны дополнительные согласующие элементы, но полоса частот усилителя оказывается меньше, чем для схемы по рис. 9.5.

Входной сигнал проходит через разделительный конденсатор С_р на затвор МДП-транзистора с n-каналом VT. Исток и подложка транзистора заземлены. Это схема с параллельным питанием. Напряжение питания подается через развязывающие элементы С_бл и L_р. Далее усиленный сигнал поступает на колебательный контур, состоящий из элементов С_к и L_к. Антенна подключается к выходу усилителя через емкостной делитель, образованный конденсаторами С_д1 и С_д2.

На рис. 9.7 приведен пример АМ-радиопередатчика, выполненного на ЭВП.

Активный элемент в данной схеме мощный электровакуумный прибор – пентод. Задающий генератор собран по классической схеме "индуктивной трехточки". Колебательная система задающего генератора выполнена на элементах С_к1 и L_к1, настроенный на частоту f₁. RС-цепь на элементах R₁ и C_c необходима для обеспечения плавного режима самовозбуждения генератора. Катод электронной лампы VL подключен к отводу контурной катушки L_к1. Таким образом, часть контурной катушки одновременно является катушкой обратной связи. В анодную цепь включен колебательный контур на элементах С_к2 и L_к2, настроенный на частоту f₂ = 2f₁. Следовательно, реализуется режим удвоения частоты. Схема выполнена с последовательным питанием. На вторую сетку пентода через резистор R₂ подается положительный потенциал от источника анодного питания. Катушка L_св обеспечивает индуктивную связь передатчика с антенной. Изменяя коэффициент индуктивной связи между L_к2 и L_св обеспечивают оптимальное согласование с антенной.

Амплитудная модуляция реализована подачей сигнала от микрофона BQ на третью сетку пентода. Для обеспечения устойчивой работы необходим дополнительный источник смещения U_см.

Как видим ЭВП выполняет сразу три функции: работает в трехточечной схеме задающего генератора, обеспечивает усиление мощности и умножение частоты, а также осуществляет амплитудную модуляцию звуковым сигналом.

---

---

Лекция 10. Радиоприемники

Радиоприемные устройства. Основные параметры радиоприемников. Структурные схемы приемника прямого усиления и супергетеродинного приемника. Входные цепи, схемные решения, основные характеристики. Преобразователи частоты. Смесители и гетеродины. УПЧ. Детекторы. Регулировка в радиоприемниках.
Радиоприемное устройство служит для выделения полезного сигнала на фоне помех, преобразования его для извлечения передаваемой информации и выдачи ее потребителю.
Типы радиоприемников соответствуют перечисленным в лекции 9 типам радиопередатчиков.

Основные параметры радиоприемников:

1. Чувствительность – минимальный уровень сигнала на входе приемника, при котором обеспечивается заданный уровень сигнала на выходе; измеряется в абсолютных единицах (микровольтах, мкВ или мВ/м²) или относительных (как правило в децибелах на фемтоватт, дБф ). Пересчет из абсолютных в относительные единицы осуществляется по формуле аналогичной (9.1) с учетом входного сопротивления приемника (обычно равного 50 Ом).

2. Динамический диапазон – отношение максимального к минимальному уровню сигнала, выраженное в децибелах.

3. Избирательность – такой относительный уровень сигнала на входе приемника (по отношению к помехе), при котором на выходе обеспечивается заданный уровень полезного сигнала. Различают основную избирательность (по соседнему каналу), избирательность по зеркальному (побочному) каналам и др.

4. Полоса пропускания – диапазон частот, в пределах которого приемник обеспечивает заданные чувствительность и избирательность.

5. Для стереофонических приемников дополнительно вводят коэффициент разделения стереоканалов.

6. Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) характеризуется отношением основной гармоники (полезного сигнала) к сумме гармоник, вызванных нелинейными искажениями сигнала в тракте приемника.

7. Для телевизионных, радиолокационных и др. типов приемников используют специальные параметры, например "чувствительность, ограниченная синхронизацией" или "коэффициент шума".

Наиболее полной характеристикой радиоприемника является характеристика восприимчивости (рис. 10.1).

В пределах полосы пропускания f симметрично относительно рабочей частоты f

---