Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 241

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

О С Н О В Ы Р А Д И О Т Е Х Н И К И И Р А Д И О Л О К А Ц И И

В.Г. ЛЕВИЧЕВ

РА Д И О П Е Р Е Д А Ю Щ И Е

ИР А Д И О П Р И Е М Н Ы Е

УС Т Р О Й С Т В А

Издание третье, переработанное и дополненное

Ордена Трудового Красного Знамени ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ СССР

М О С К В А — 1974

6Ф2

 

 

Гос.

п, '5п '^ч'гчя

 

 

 

 

 

 

Л 36

Cvi'O •

-

п

 

 

 

 

 

 

УДК 621.396

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЧИ> -ч,1ЬНО.- С ЗАЛА

 

 

 

 

 

 

М34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курс учебного пособия «Основы радиотехники

и

радиолокации» состоит

нз

четы­

рех самостоятельных

 

книг:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колебательные

системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электровакуумные

и

полупроводниковые

приборы.

 

 

 

Р а д и о п е р е д а ю щ и е

 

и радиоприемные

устройства.

 

 

 

 

Р а д и о л о к а ц и я .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данной книге

в

главе

I § 1—5

п

9 написаны

Левичевым Б. Г., §

G,

10,

II п

12 — Фогельсоном

Б.

I I . , § 7 и 8 — Степуком

Я. В.,

глава 2 — Л е в и ч е в ы м

В. Г.

 

Левичев В. Г.

Л36 Радиопередающие и радиоприемные устройства. Изд. 3-е, переработ, и дополи. М., Воениздат, 1974.

510 с. (Основы радиотехники и радиолокации)

 

В книге рассматриваются устройство,

принцип

работы и

основы

расчета

каска­

д о в

современных

радиопередатчиков, а

т а к ж е физический

смысл

п р о исхо дящих

в них явлений. Мгтематический

аппарат

в

основном

использован

в

о б ъ е м е

средней

школы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Книга предназначена дл я курсантов радиотехнических училищ и представляет

интерес для офицеров, связанных с эксплуатацией радиотехнических

средств,

а так­

ж е

д л я учащихся

г р а ж д а н с к и х

учебных

заведений,

з а н и м а ю щ и х с я

изучением

радио ­

техники и радиолокации .

 

 

 

 

 

 

 

 

0343-093

96-74

6Ф2

Л

068(02)-74

 

 

 

©Воениадат, 1974


ГЛАВА 1

РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

§1. О Б Щ И Е СВЕДЕНИЯ О РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ

УСТРОЙСТВАХ 1. Структурные схемы передатчиков

Радиопередающее устройство предназначено для передачи ин­ формации при помощи радиоволн. Радиоволна представляет собой электромагнитное поле высокой частоты и является особой формой движущейся материи. Радиопередающее устройство состоит из пе­

редатчика

и

передающей

 

антенны.

 

 

 

 

 

 

В передатчике происходят три основных процесса:

 

 

— генерация колебаний высокой частоты

(КВЧ),

т. е. их

соз­

дание;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— усиление КВЧ

до

необходимой мощности;

 

 

 

управление

одним

из

параметров

КВЧ

(амплитудой,

часто­

той или фазой) в

соответствии

с передаваемой информацией.

 

Генерация КВЧ осуществляется в автоколебательном генера­

торе.

Его

называют

возбудителем или

задающим

генератором

(ЗГ),

так

как

он

задает

(устанавливает)

несущую

частоту

пере­

датчика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Управление одним из параметров КВЧ по закону

передаваемых

информационных

сигналов

называется

модуляцией.

Она

осуще­

ствляется

модулятором (М). В передатчике может быть амплитуд­

ная модуляция (AM), частотная

модуляция

(ЧМ) или фазовая

мо­

дуляции

(ФМ). Частным случаем амплитудной модуляции

яв­

ляется

простейшая

импульсная

модуляция.

 

 

 

 

В результате модуляции получаются модулированные высоко­ частотные колебания тока, напряжения и электромагнитного поля. При отсутствии модуляции в антенне передатчика создаются, а следовательно, и излучаются в пространство смодулированные ко­

лебания.

 

 

 

Усиление колебаний высокой частоты (немодулированных

и мо­

дулированных) в

передатчике осуществляется

усилителями

мощ­

ности (УМ). Их

называют также генераторами

с внешним

возбу-

i *

 

 

3


ждением. По режимам работы усилители передатчика можно раз­ делить на три основных типа: буферные усилители, усилителиумножители и выходные усилители. В простейшем передатчике, первые два типа усилителей могут отсутствовать, а выходной уси­

литель может

одновременно быть и умножителем частоты.

У многих

радиолокационных передатчиков усилители вообще

отсутствуют. Такие передатчики обычно работают в импульсном режиме. В этих случаях автогенератор имеет достаточно большую импульсную мощность. К типичным мощным импульсным автогене­ раторам радиолокационных передатчиков относятся магнетроны. Используются также мощные автогенераторы иа металлокерамичэских лампах, на специальных приборах СВЧ и на обырных лампах.

Структурная схема простейшего передатчика A M колебаний приведена на рис. 1.1. Там же показаны графики напряжений на

выходе каждого каскада.

В задающем генераторе создаются ко­

 

Передающая

лебания

высокой

частоты

 

с

неизменными

парамет­

 

антенна

Передатчик

 

рами. В

усилителе

мощ­

 

 

ности они усиливаются,

а

ЗГ

УМ

их амплитуда под

воздей­

 

 

ствием

модулятора

изме­

 

 

няется

по закону

 

инфор­

о ШШД/Ш/ШлМ/\1ШЛ>7 |

 

мационных

сигналов.

В

 

результате

получаются

 

 

амплитудно-модулирован-

 

 

ные колеба'ния

требуемой

 

 

мощности.

Они

 

направ­

 

 

ляются

 

в

передающую

 

 

антенну и создают ампли-

 

 

тудно

-

модулированные

 

 

радиоволны,

излучаемые

 

 

в

пространство.

 

 

 

 

Рис. 1.1. Структурная схема связного передат­

на

На

рис.

1.2

изображе­

чика AM колебаний

структурная

 

схзма

 

 

простейшего

передатчика

ЧМ колебаний. В таком передатчике модулятор воздействует на колебательный контур задающего генератора, изменяя частоту •эго настройки в соответствии с информационными сигналами. По этой причине изменяется частота генерируемых колебаний. Она изменяется в относительно небольших пределах по сравнению со своим средним значением.

В усилителе мощности происходит усиление частотно-модули­ рованных колебаний. Передающая антенна излучает в простран­

ство частотно-модулированные

радиоволны. Частотная модуляция

применяется

только в диапазоне УКВ. В других диапазонах волн

ее применять

невозможно.

 

 

Структурная

схема простейшего радиолокационного

передат­

чика приведена

на рис. 1.3. В этой схеме модулятор вырабатывает

периодически

повторяющиеся

видеоимпульсы напряжения

прямо-


угольной формы. Для мощного автогенератора они служат напря­ жением питания. Поэтому их амплитуда измеряется единицами или десятками киловольт. Автогенератор периодически генерирует вы­ сокочастотные радиоимпульсы и направляет их Б передающую ан­ тенну. Длительность излучаемых радиоимпульсов обычно бывает около одной микросекунды, а период их повторения измеряется сотнями или тысячами микросекунд. Их часто называют зондирую­

щими

радиоимпульсами.

Передающая

 

В

передатчиках

 

им­

 

 

 

антенна

 

пульсной

радиосвязи

передатчик

 

 

также

в

радиолокацион­

 

 

1

ных

передатчиках)

 

мо­

зг

 

 

VM

1 ,

жет

изменяться

длитель­

 

 

1

 

 

1

ность

излучаемых

радио­

 

 

 

импульсов, их

 

амплитуда

 

 

 

или

частота

повторения.

 

 

 

Может

изменяться

также

 

 

 

время

генерации

радио­

 

 

 

импульсов

относительно

j j

 

 

определенных

 

тактовых

 

 

 

моментов.

Поэтому

им­

 

 

 

пульсная

модуляция

в

 

 

 

общем

случае может быть

Рис. 1.2. Структурная схема связного передат­

очень

разнообразной.

 

 

По

своему

основному

чика ЧМ

колебаний

 

 

 

 

назначению

передатчики

 

 

 

принято разделять на связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радионавигационные и т. д. По месту уста­ новки их делят на стационарные и подвижные. По диапазону ра­ бочих волн передатчики бывают длинноволновые, средневолновые,

Передающая

 

Мощный

м

автогенера­

тор

 

I

I

I

I

Рис.

1.3.

Структурная

I

I

Ы

-

схема

радиолокационного

 

 

 

передатчика

коротковолновые и передатчики УКВ. В свою очередь передатчики УКВ делят на метровые, дециметровые, сантиметровые и милли­ метровые. В особую группу выделяются передатчики оптического диапазона (лазерные).

Передатчики разделяют также по роду работы, виду модуля­ ции, мощности и другим признакам.

5


2. Основные показатели передатчика

Радиопередатчик характеризуется определенными технически­ ми показателями.

1) Диапазон рабочих волн передатчика. Большинство передат­ чиков имеет органы настройки, при помощи которых можно изме­ нять рабочую длину волны. Перестройка передатчика обычно воз­ можна в пределах широкого диапазона волн. Она может быть плавной или дискретной. При плавной перестройке передатчик мо­ жет работать на любой волне заданного диапазона. При дискрет­

ной перестройке

передатчик работает только на определенных

(фиксированных)

волнах.

Очень часто

весь диапазон рабочих волн передатчика разби­

вается на несколько поддиапазонов. Каждый из них характери­ зуется коэффициентом перекрытия, т. е. отношением максимально возможной рабочей волны к минимально возможной. Обычно коэф­ фициент перекрытия не превышает 3—4. Желательно, чтобы коэф­

фициенты

перекрытия на

каждом поддиапазоне были

одинаковы.

2) Мощность передатчика. Это есть

мощность электрических

колебаний,

направляемых

передатчиком

в

антенну.

Она

может

быть от долей ватта до десятков

мегаватт.

У передатчиков,

рабо­

тающих в

импульсном режиме,

различают

мощность

в импульсе

и среднюю мощность за период повторения импульсов. Обычно мощность в импульсе превышает среднюю мощность передатчика

всотни или тысячи раз.

3)Коэффициент полезного действия передатчика. Это есть от­ ношение мощности, отданной в антенну, к мощности, потребляемой передатчиком от его источников питания. КПД передатчика опре­ деляет его экономичность. У передатчиков малой мощности КПД

бывает 10—20%, у

передатчиков большой мощности 40—60%.

4) Стабильность

частоты передатчика. Она характеризует допу­

стимое отклонение несущей частоты передатчика за определенное время его работы в конкретных условиях. Количественная оценка стабильности частоты передатчика осуществляется при помощи коэффициента относительной нестабильности. Данный коэффи­ циент равен отношению максимально допустимого отклонения не­ сущей частоты передатчика к ее номинальному значению. Чем выше стабильность частоты передатчика, тем меньше коэффициент относительной нестабильности. Он бывает величиной Ю - 4 10~8.

§2. ГЕНЕРАТОРНЫЕ ЛАМПЫ

1.Особенности генераторных ламп и их параметры

Лампа называется генераторной, если она предназначена для работы в усилителях или генераторах высокой частоты. Генера­ торные лампы имеют мощные катоды и работают при высоком анодном напряжении. Поэтому они сильно нагреваются. Если охлаждение генераторной лам'пы естественное, она имеет значитель-