Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Семенов Борис Юрьевич - Страница 33

Надеемся, что вы, уважаемые читатели, успели понять: радиотехника — это наука, которой в современной жизни всегда есть место.

1. Захаров А. УКВ ЧМ приемник с ФАПЧ. — М.: Радио, №,12, 1985.

2. Захаров А. Кольцевой стереодекодер в УКВ ЧМ приемниках. — М.: Радио, № 10, 1987.

3. Захаров А. Стереодекодер с коррекцией частотных предыскажений. — М.: Радио, № 1, 1990.

4. Сапожников М. Как повысить селективность приемника. — М.: Радио, № 12, 1991.

5. Поляков В. Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: Патриот, 1990.

6. Поляков В. Т. Техника радиоприема. Простые приемники AM сигналов. — М.: ДМК, 2001.

7. Семенов Б. Ю. Современный тюнер своими руками: УКВ стерео + микроконтроллер. — М.: COЛOH-P, 2001.

8. Шелестов И. Я. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 4. — М.: СОЛОН-Р, 2001.

Одной из основных задача радиотехники является передача информации при помощи радиоволн. Из предыдущих глав вы уже знаете, как происходило развитие способов получения высокочастотного сигнала, который возможно превратить в радиоволну. С тех времен многое изменилось. Совершенствование элементной базы позволило делать радиопередатчики на любую мощность с небольшими размерами. А появление мобильной связи является поистине революционным событием в развитии цивилизации, свидетелями которого мы с вами являемся. В этом разделе рассмотрим, как можно построить современный радиопередатчик для разных целей и попробуем самостоятельно изготовить несколько простейших конструкций.

Информация в технике связи может быть представлена только в двух видах: дискретном (называемом еще — цифровом) и непрерывном (аналоговом). К первым относятся телеграфные тексты, сигналы от включателей, импульсы в цепях компьютера. Текст этой книги — тоже дискретная форма представления информации. Для начала запомните, что информация в дискретном виде выдается порциями. Долгое время, кроме дискретного, других способов представления информации не существовало, так как получать и усиливать аналоговые сигналы еще не научились. Аналоговый вид — это непрерывный и зачастую медленно меняющийся во времени уровень сигнала, например от микрофона, телекамеры, термодатчика и тому подобных источников. Порцию в аналоговом сигнале выделить не удастся. Правда, существуют и активно используются способы преобразования, дискретного сигнала в аналоговый и наоборот, но об этом мы еще поговорим.

Принцип передачи информации по радиоканалу заключается в усилении исходного электрического сигнала до нужного уровня, а затем переносе его энергии с помощью процесса модуляции в спектр более высокочастотного колебания — так называемой несущей частоты.

Как выглядят сигналы с модуляцией амплитудной (AM) и частотной (ЧМ), было уже описано в главе 10 (Основы современного радиоприема). Фазовая модуляция мало отличается от частотной (оба эти типа модуляции являются разновидностями угловой модуляции) — фазовая используется только для организации цифровых каналов связи в специальной аппаратуре. Вас интересует, как можно получить частотно- или амплитудно-модулированный сигнал? Все довольно просто.

Любой радиопередатчик состоит из низкочастотного и высокочастотного блоков. В этой главе мы будем вести речь в основном о высокочастотной части, которая обычно состоит из нескольких типовых узлов. Их назначение и последовательность расположения зависят от того, какой вид модуляции мы хотим получить. На рис. 12.1 показано несколько структурных схем самых простых радиопередатчиков.

Рис. 12.1. Структурные схемы передатчиков:

_{а — простейший с AM или ЧМ; б — мощный с AM; в — мощный с ЧМ}

Простейший передатчик может состоять из задающего генератора (ЗГ), работающего прямо на антенну, и усилителя низкочастотного сигнала, который выполняет модуляцию прямо в ЗГ (за счет изменения режима его работы), рис. 12.1, а. Ожидать высокой стабильности частоты и большой выходной мощности от такой схемы не приходится, поэтому чаще применяют передатчики, состоящие из большего числа узлов, основными из которых являются: задающий генератор (ЗГ), усилитель мощности (УМ), блок управления (БУ) и блок, питания (БП). Иногда схема может содержать также буферный каскад, предоконечный усилитель, выходной фильтр и некоторые другие (рис. 12.1, б).

Буферный каскад используется для исключения влияния последующих каскадов на ЗГ. Перед УМ могут стоять дополнительные каскады, которые позволяют усилить ВЧ сигнал до нужного уровня (а могут и не стоять, если большая мощность не нужна). Все каскады должны быть согласованы между собой, для чего ставятся между ними соответствующие цепи (из конденсаторов, индуктивностей и резисторов).

Если необходим передатчик, работающий в нескольких диапазонах частот, то между задающим генератором и оконечным усилителем мощности используется преобразователь — умножитель или синтезатор частоты. В ЧМ передатчиках модуляцию выполняют в ЗГ, для чего обычно небольшое изменение резонансной частоты контура осуществляют с помощью варикапа. Работу всех основных узлов мы подробно рассмотрим на примере практических схем.

Основные требования, которые предъявляются к любительским передатчикам и на которые следует обратить особое внимание, следующие:

• стабильность частоты (допустимый уход частоты за определенный промежуток времени) или относительная нестабильность частоты;

• выходная мощность (для передатчиков, питающихся от батарей или аккумуляторов, типичный диапазон мощностей обычно находится в пределах 0,1…10 Вт);

• ширина полосного и уровень внеполосных излучений (внеполосное излучение является помехой для связи в соседнем канале; уменьшить их позволяет установленный на выходе передатчика фильтр).

Спектр полученного ВЧ сигнала зависит не только от вида используемой модуляции и спектра исходного сигнала (как вы уже знаете, спектр сигнала зависит от его формы), но и от принципа модуляции. В литературе вы наверняка встретите описание передатчиков, работающих в SSB режиме. Идея SSB режима очень проста — в этом случае специальными методами из спектра AM колебания «вырезают» несущую и одну из боковых полос, поскольку боковые полосы идентичны. В таких передатчиках вместо простого ЗГ используют устройство формирования однополосного сигнала. Передача его требует меньшей энергии от источника питания (потребление идет на излучение в эфир только одной полосы), но детектировать такой сигнал намного сложнее, так как накладываются жесткие требования на стабильность несущей частоты как самого передатчика, так и гетеродина приемника (мы с такими передатчиками в этой книге иметь дело не будем).

Спектр сигнала в эфире для разных видов модуляции показан на рис. 12.2.

Рис. 12.2. Спектр ВЧ сигнала при модуляции:

 _{а — AM; б — ЧМ; в — однополосный SSB сигнал}

Разница между ЧМ и AM модуляциями заключается в ширине полосы занимаемой в эфире. Если при AM модуляции звуковым сигналом с верхней частотой f_B = 10 кГц, ширина спектра в эфире составит 20 кГц, то при ЧМ модуляции звуковым сигналом с той же верхней частотой спектр получается более широким — 130… 180 кГц (зависит не только от максимальной модулирующей частоты f_B, но и от девиации частоты при модуляции). Именно из-за более широкой полосы такая модуляция используется на частотах более 50 МГц. Достоинством частотной модуляции, как вы уже знаете из предыдущей главы, является низкая чувствительность к индустриальным и атмосферным помехам, так как до частотного детектора сигнал пропускают через ограничитель уровня, который обрезает амплитудные изменения в сигнале.