содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

УПРАВЛЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ПЕРЕДАТЧИКА

Сами по себе выработанные генератором и посланные в эфир высокочастотные колебания не несут никакой информации, кроме сообщения о работе излучающего устройства. Для передачи же какой-либо информации необходимо оказать воздействие на ВЧ колебания передатчика и внести в них определенные изменения, соответствующие характеру этой информации.

Процесс ввода информации в высокочастотные колебания в общем случае называется модуляцией. Ввод и передача информации может осуществляться или с помощью условных знаков (телеграфная связь) или голосом (телефонная связь).

Управление работой передатчика в телеграфном режиме получило название манипуляции, а за управлением высокочастотными колебаниями в телефонном режиме осталось название телефонной модуляции.

Методы манипуляции. Условные знаки, соответствующие буквам или цифрам, могут быть переданы с помощью отдельных посылок высокочастотных колебаний разной длительности («точки» или «тире») или созданием определенных комбинаций посылок путем чередования равных по времени промежутков излучения с равными им промежутками молчания («токовыми» и «бестоковыми» посылками) . Создать эти комбинации можно и чередованием равных промежутков излучения на разных частотах, соответствующих разным модулирующим частотам.

И в том, и в другом случае каждой букве или цифре соответствует определенное количество посылок. Условное обозначение букв или цифр комбинациями посылок высокочастотных колебаний называется кодом. Если буквы алфавита и цифры обозначаются с помощью посылок равной длительности и разного их количества, код называется неравномерным (например, код Морзе). Если же буквы и цифры формируются комбинацией посылок равной длительности и равного их количества, код носит название равномерного (например, пятизначный код).
 

Графики, иллюстрирующие физические процессы при телеграфной работе, приведены на рис. 7, г. Наиболее простой радиотелеграфной манипуляцией является амплитудная (рис. 7, а). В этом случае в момент пауз между посылками лампа оконечного усилителя мощности передатчика должна полностью закрываться, в результате чего излучения ВЧ колебаний происходить не будет. Закрытие лампы осуществляется подачей достаточного отрицательного напряжения на одну из ее сеток.

Методы модуляции. Наибольшее распространение получили два метода модуляции: амплитудная — ввод информации в высокочастотные колебания производится изменением их амплитуды с сохранением постоянства периода (частоты) и частотная — ввод информации осуществляется изменением периода (частоты) высокочастотных колебаний с сохранением постоянства амплитуды.

Графики, иллюстрирующие изменения высокочастотных колебаний при амплитудной и частотной модуляции, приведены на рис. 8.

Выбор метода модуляции производится из соображений необходимой помехоустойчивости радиопередачи, дальности действия, диапазона работы радиопередатчика. Наибольшую помехоустойчивость обеспечивает частотная модуляция, однако она требует более широкой полосы пропускания. Именно поэтому амплитудная модуляция применяется в СДВ, ДВ, СВ и КВ диапазонах, а частотная — в УКВ диапазоне.
 

Рис. 8. Графики амплитудной (а) и частотной (б) модуляции

Физические процессы при амплитудной модуляции. Несмотря на различие схем амплитудной модуляции, их физическая сущность сводится к процессу изменения амплитуды высокочастотных колебаний пропорционально изменениям амплитуды звуковых колебаний. При воздействии колебаний звуковой частоты на мембрану микрофона в последнем создаются колебания электрического тока, соответствующие изменениям силы звука. Электрические колебания звуковой частоты усиливаются модуляторной лампой и подаются на сетку лампы усилителя. На одну из сеток этой же лампы подается и напряжение высокой частоты от возбудителя. В результате воздействия двух

напряжений на электронный поток лампы частота колебаний тока в ней будет определяться колебаниями задающего генератора, а их амплитуда#повторит форму модулирующего сигнала.

Как видно из рассмотрения схем (рис. 9), все ови имеют модулятор и один каскад усиления, которые участвуют в процессе модуляции высокой частоты. Модулятор представляет собой обычный УНЧ, усиливающий колебания тока, полученные в микрофоне, так как их амплитуда недостаточна для непосредственной модуляции высокочастотного напряжения.

Необходимость использования одного из каскадов усиления передатчика для модуляции вызвана тем, что прямое модулирование высокочастотных колебаний в самом возбудителе приводит к нарушению стабильности его работы.
 

Рис. 9. Схемы амплитудной модуляции на лампах и транзисторах:
а — на экранную сетку; б — базовая
 

При радиотелефонных передачах с амплитудной модуляцией полоса пропускания радиотехнического устройства примерно равна полосе звуковых частот. Обычно для передачи разговора полоса пропускания выбирается не более трех килогерц. Недостаток радиопередач с амплитудной модуляцией — слабая помехозащищенность и неполное использование мощности.

Физические процессы при частотной модуляции. Как

уже говорилось, частотная модуляция требует широкой полосы пропускания, которую в общем случае выбирают из условия:

Девиация частоты — наибольшее отклонение частоты от среднего значения при частотной модуляции. От величины девиации существенно зависит спектр модулированного колебания.

Так, например, для качественного воспроизведения радиовещательных передач с частотной модуляцией требуется полоса радиотехнического устройства около 200 кГц. Практически, выбор достаточной полосы пропускания возможен на частотах выше 30 МГц.

В случаях, не требующих высокого качества передачи, при индексе модуляции около единицы, полоса пропускания выбирается примерно равной удвоенной частоте модуляции.

Применение частотной модуляции в диапазоне длинных, средних и коротких волн затруднено также из-за различной степени затухания сигнала благодаря его широкой полосе излучения. В то же время передачи с частотной модуляцией в диапазоне УКВ менее подвержены влиянию помех. В СВЧ диапазоне частотная модуляция является преобладающей.

В современных передатчиках частотная модуляция осуществляется с помощью реактивной лампы, параметрических диодов или катушки индуктивности колебательного
контура с ферритовым сердечником и обмоткой подмагничивания. Применение параметрических диодов (варикапов) в модулирующих устройствах основано на их свойстве менять барьерную емкость в зависимости от приложенного напряжения. Таким образом, если на диод, включенный параллельно емкости колебательного контура (рис. 10,6), подать модулирующее напряжение, то его
барьерная емкость будет изменяться по закону изменения этого напряжения, что приведет к изменению параметров контура LC и, следовательно, к изменениям (к частотной модуляции) колебаний задающего генератора.

В УВЧ диапазоне очень распространен способ частотной модуляции с использованием реактивной лампы (рис. 10, а). Лампа название реактивной получила вследствие идентичности ее поведения в цепи переменного тока поведению одного из реактивных элементов (индуктивности или емкости) цепи.

Сдвиг фаз между напряжением и током на реактивной лампе, соответствующий сдвигу фаз между напряжением и током на емкости или индуктивности, достигается подключением к этой лампе фазирующих цепей (рис. 11). В зависимости от способа подключения и значения величины элементов, входящих в состав фазирующих цепей, реактивные лампы могут носить характер индуктивного или емкостного сопротивления:
 

Рис. 11. Схемы фазирующих цепей

Принцип работы реактивной лампы заключается в том, что ее «реактивное» сопротивление изменяется по закону изменения модулирующего напряжения. Включенная в колебательную систему генератора, она будет влиять на частоту вырабатываемых им колебаний. Величина «реактивного» сопротивления лампы, а следовательно, и изменение (девиация) частоты зависят от амплитуды модулирующего напряжения. Изменение тембра (тона) голоса в схемах частотной модуляции сопровождается изменением частоты следования «сгустков» и «разряжений» в модулированных колебаниях, вызванных изменением амплитуды модулирующего напряжения.

Для установления уровня девиации частоты в схемы частотных модуляторов включаются ограничители, выполняющие одновременно и функции ограничителей громкости. Во многих схемах с частотной модуляцией модулятор входит в устройства автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Принцип работы АПЧ заключается в том, что на реактивную лампу подается напряжение частотного детектора с амплитудой, пропорциональной уходу частоты принимаемого сигнала от частоты настройки радиостанции. Напряжение «расстройки», подаваемое на управляющую сетку реактивной лампы, в свою очередь, вызывает изменение ее «реактивного» сопротивления, которое изменяет частоту задающего генератора (гетеродина) на величину, равную разности этих частот.