Файл: Тихонов И.И. Радиоэлектроника и ее военное применение.pdf

или даже нескольких одновременных радиотелеграфных сообщений, так как радиотелефонный канал значитель­ но шире радиотелеграфного. Такой метод уплотнения ра­ диолиний широко применяется, например, в радиорелей­ ной связи. Передача же телевидения не может быть осу­ ществлена по радиоканалу, рассчитанному на передачу речи, и требует создания специальных широкополосных радиолиний.

В современных радиопередающих устройствах приме­ няются различные средства управления. Например, в

радиосвязи к ним относятся телеграфный ключ, буквопе­ чатающие телеграфные аппараты, микрофоны или ла­ рингофоны, фототелеграфные аппараты и др. Более сложными являются управляющие устройства радиоло­ кационных станций и телевизионных передатчиков. Но назначение их в принципе будет таким же, как и в ап­ паратуре радиосвязи.

Передающая антенна. Из радиопередатчика модули­

рованные колебания высокой частоты поступают в ан­ тенну — устройство, излучающее в пространство радио­ волны. В зависимости от назначения радиопередающего

устройства антенна может иметь различную конструк­ цию и размеры.

В простейшем виде антенна представляет собой про­ вод, один конец которого подключен к передатчику, а

другой изолирован и поднят над землей.

Для осуществления направленного излучения и приема радиоволн, а также для некоторых специаль­ ных целей антенны могут иметь более сложную конст­ рукцию. Простейшими по устройству являются антен­ ны переносных радиостанций, используемых для связи

ввойсках. Они представляют собой металлические шты­

ри, укрепленные непосредственно на ранце радиостан­ ции. Антенны радиорелейных, телевизионных средств и

вособенности антенны радиолокационных станций более

сложны (рис. 4).

Антенны, используемые для передачи, чаще всего применяют и в качестве приемных антенн. В радиостан­

циях большой мощности, а также при одновременном ведении работы на передачу и на прием (дуплексная

■связь) используют различные антенны для передачи и приема.

18

Электрические характеристики, конструкция и раз­ меры антенны в основном определяются тем диапазо­ ном волн, в котором работает радиоэлектронное устрой­

ство.

Для лучшего излучения и приема радиоволн разме­ ры антенны должны быть соизмеримы с половиной или

четвертью длины рабочей волны. Поэтому антенны ра­

диостанций длинноволнового или средневолнового диа­ пазонов (см. табл. 1) в виде сложной системы проводов,

укрепляемых на высоких мачтах, не удобны для исполь­ зования в передвижных войсковых радиостанциях. Для связи в войсках в большинстве случаев используют ко­ роткие и метровые волны, позволяющие иметь компакт­ ные антенны, обеспечивающие работу в движении.

Направленность излучения и приема антенны, яв­ ляющаяся одной из важнейших ее характеристик, осо­ бенно широко используется в диапазоне ультракоротких волн. В этом диапазоне облегчается конструктивное выполнение антенн остронаправленного действия, ис­ пользуемых в войсковых передвижных средствах.

Источники питания. Работа радиопередатчика и уп­

равляющих им устройств обеспечивается энергией источ­ ников питания.

В качестве источников питания в радиопередающих устройствах в зависимости от назначения и условий при­ менения могут попользоваться сухие элементы и бата­ реи, аккумуляторы с вибрационными, полупроводнико­ выми или умформерными преобразователями, динамо-

машины постоянного тока и т. п.

Иногда для питания радиоэлектронных устройств ис­ пользуют источники тока низкой (промышленной) часто­ ты, энергия которых предварительно преобразовывается для получения необходимой величины напряжения, а

затем выпрямляется, т. е. превращается в энергию по­ стоянного по величине и направлению напряжения.

Важнейшими показателями источников питания яв­ ляются отдаваемая ими средняя мощность и запасы энергии. Эти характеристики в значительной степени влияют на габариты и вес радиоэлектронного устройства и определяют его подвижность ,в полевых условиях. Так, переносные войсковые радиостанции требуют малогаба­ ритных и легких источников питания, запасов энергии

19

в которых хватало бы на продолжительное время, свя­ занное с ведением боевых действий.

В таких случаях для питания цепей накала и микро­

фонных устройств могут применяться аккумуляторы низкого напряжения. Для анодных цепей, требующих

высокого напряжения (несколько десятков или сотен вольт), можно использовать или сухие анодные батареи

по 60—80 в, соединяемые последовательно, или преоб­ разователи тока низкого напряжения в ток высокого на­

пряжения.

Пополнение запасов энергии источников питания пе­ реносных радиоэлектронных устройств осуществляется периодической зарядкой аккумуляторов, а также заме­ ной сухих батарей.

В танках, самолетах, на кораблях в качестве первич­ ных источников питания используют бортовую сеть, на­ пряжение которой преобразовывают в необходимое для

питания радиоаппаратуры.

Особенно громоздкими являются источники питания у радиолокационных станций. Им необходимо излучать энергию радиоволн, достаточную не только для того,

чтобы преодолеть расстояние до цели, но и возвратиться обратно. При этом в радиоприемное устройство поступа­ ет только незначительная часть отраженной объектом энергии.

Распространение радиоволн. Между антенной пере­

дающего и приемного устройств радиоволны распрост­ раняются в свободном пространстве над земной поверх­ ностью. Земная поверхность и земная атмосфера оказы­

вают существенное влияние на распространение радио­ волн, что сказывается на условиях обеспечения переда­

чи сигналов при различных расстояниях между пере­ дающими и приемными пунктами и ири их различном местоположении: на земле, в воздухе, на воде, под во­ дой. Распространение радиоволн происходит как вдоль поверхности (поверхностные волны), так и под различны­ ми углами к ней (пространственные волны).

Земная атмосфера в своем строении неоднородна, что вызывает отклонения направления распространения радиоволн от прямолинейного.

Верхние слои атмосферы, ионизированные под влия­ нием солнечной энергии, то есть распавшиеся на поло­

20

жительно заряженные атомы и свободные электроны,

способны отражать падающие на них пространственные

волны и вновь возвращать их на землю. Вследствие это­

го радиосвязь между двумя пунктами, удаленными на значительное расстояние, возможна как поверхностной, так и пространственной радиоволной. Кроме того, ра­ диоволны при распространении в атмосфере теряют часть своей энергии. Земная поверхность влияет на рас­

пространение радиоволн как вследствие своей шарооб­

разности, так и вследствие поглощения энергии радио­ волн, падающих на нее или распространяющихся вдоль нее.

Все эти явления в разной степени оказываются при распространении радиоволн различной длины, что и яв­ ляется основанием для разделения всего спектра радио­ волн на диапазоны, приведенные в табл. 1. Длинные и средние волны (волны длиннее 100 м) хорошо отражают­

ся ионосферой, но испытывают при этом значительное поглощение. Вследствие, этого для дальних связей тре­ буются мощные передатчики и, как отмечалось ранее, громоздкие антенны. Небольшая частотная вместимость

этих диапазонов ограничивает их практическое исполь­ зование областями радиовещания, радионавигации и не­ которых видов радиосвязи.

Военное применение указанных диапазонов волн ог­ раничено как соображениями подвижности радиоэлект­

ронных устройств, так и невозможностью разместить большое число одновременно работающих радиопере­ датчиков.

Короткие волны (100—10 м) могут использоваться

для радиопередачи как поверхностной, так и пространст­ венной волной. Однако поглощение энергии земной по­ верхностью с укорочением волны возрастает, поэтому передачу энергии на коротких волнах поверхностной

волной применяют при дальностях на несколько десят­

ков километров. Пространственные волны коротковол­ нового диапазона применяются при связях на дальности от нескольких сотен и более километров.

Частотная вместимость этого диапазона большая, чем

в предыдущих.

Из табл. 1 видно, 'что диапазон коротких волн зани­

мает полосу от 3 до 30 Мгц, т. е. 27 Мгц. Если в этой полосе распределить рабочие частоты для одновременно

21

работающих радиопередатчиков с интервалами между соседними частотами через 25 кгц, то получается 1080

рабочих частот, в то время как в диапазоне средних, длинных и сверхдлинных волн (от 0,1 до 3 Мгц) при том же интервале 25 кгц можно получить только 116 ра­

бочих частот, или почти в 10 раз меньше.

Кроме того, антенные устройства для излучения и приема коротких волн могут быть компактными и приме­ нимы как к стационарным, так и к подвижным уста­ новкам, что и используется широко в военной радио­ связи.

Ультракороткие волны (короче. 10 м) в обычных ус­

ловиях от ионосферы не отражаются, а пронизывают ее

и уходят в мировое пространство. Вследствие этого

связь в диапазоне УКВ возможна только за счет радио­ волн, распространяющихся непосредственно между ан­ теннами передатчика и приемника. При этом, ввиду большей прямолинейности распространения, повышаю­

щейся по мере укорочения длины волны, связь на ульт­ ракоротких волнах ограничивается по дальности кривиз­ ной земной поверхности и требует «геометрической ви­

димости» между приемной и передающей антеннами кор­ респондента.

Однако огромная вместимость диапазона ультрако­ ротких волн, в десятки тысяч раз превосходящая все предшествующие диапазоны, вместе взятые, предопре­ деляет разностороннее военное использование ультрако­

ротких волн для радиосвязи, радиовещания, радиолока­ ции, телевидения, радиорелейной связи, радионавигации и т. п. Возможности создания малогабаритных и высо­

коэффективных антенн, в том числе остронаправленно­ го действия, подчеркивают чрезвычайную ценность диа­ пазона ультракоротких волн для использования в раз­ личных видах подвижной войсковой радиоэлектронной аппаратуры.

Приемная антенна. Выше уже отмечалось, что ан­ тенна, работающая на передачу, т. е. используемая для излучения радиоволн, обладает теми же данными и при приеме радиоволн. Поэтому при приеме радиосигналов в большинстве видов радиоэлектронной аппаратуры во­

енного назначения используют те же антенны. При приеме задача антенны состоит в извлечении энергии ра­ диоволн, которая приходит в приемный пункт лишь в

22

некоторой доле от той энергии, которая излучается пе­ редатчиком.

Радиоприемник. Переменная электродвижущая си­ ла, наводимая радиоволнами (переменными электромаг­ нитными полями) в антенне, создает токи высокой ча­ стоты, поступающие на вход приемника.

Радиоприемник предназначен для выполнения сле­ дующих трех основных задач. Во-первых, из большого числа одновременно работающих радиопередатчиков различных устройств, сигналы которых воздействуют на ■приемную антенну, необходимо выделить (избрать)

только сигналы своего корреспондента. Во-вторых, в приемнике очень слабые сигналы усиливаются до уровня, при котором может нормально работать вос­ производящее устройство. Наконец, в-третьих, колеба­ ния высокой частоты, поступающие из антенны, в прием2 нике преобразовываются в те первичные сигна­ лы низкой частоты, которые управляли работой передат­ чика и в передаче которых состоял смысл применения

радиоаппаратуры.

Отсюда важнейшими качествами, характеризующими радиоприемник, будут избирательность, чувствитель­ ность и качество воспроизведения сигналов.

Чувствительность радиоприемника определяется его назначением и характеризуется той минимальной мощ­ ностью сигнала, наводимого в антенне, при которой нор­ мально работает его воспроизводящее устройство. Уси­ ление приходящего сигнала в приемниках осуществляет­

ся" в каскадах усиления, определяется их числом и про­ изводится как на высокой частоте, так и после ее пре­ образования на более низких частотах.

В качестве усилителей в радиоприемнике, как и в пе­ редатчике, используются ламповые устройства. В совре­ менных радиоприемниках приходящие сигналы усили­ ваются в миллионы и десятки миллионов раз. Чувстви­ тельность приемника обычно выражают в микровольтах той минимальной электродвижущей силы, которая долж­

на наводиться в антенне для нормальной работы.

Под избирательностью радиоприемника понимают его способность выделить нужные сигналы, подвергнуть их затем усилению и отсеять или ослабить сигналы других передатчиков.

Способность радиоприемника к осуществлению изби­

23