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: 292
Скачиваний: 3
Из рис. |
1.106 |
видно, что общая ширина спектра |
AM колебаний |
зависит от |
Й м а к с . |
т. е. от максимального значения |
частоты моду |
лирующего сигнала, и может быть определена по формуле |
|||
|
|
2Дш = 2 2 м а к с . |
(1.86) |
Ширину спектра AM колебаний учитывают при выборе полосы пропускания усилительных каскадов как в оконечных ступенях
передатчика, так и в приемнике. Очевидно, |
что для неискажен |
||||
ного усиления |
AM колебаний полоса пропускания усилительных |
||||
каскадов должна быть не |
менее 2QMaKC. |
|
|||
|
|
Спектр AM |
колебании |
||
Спектр |
|
|
|
|
|
мобулирующеео |
|
|
|
|
|
сигнала |
|
|
|
|
|
'^мин |
^ MUXQ |
|
|
|
-00 |
Щ-Яма% |
г |
W0-Q„UH |
Ufc-SWI |
||
|
|
|
—и -'тип |
—и —лшл |
Рис. 1.106. Образование боковых полос при амплитудной модуля ции сложным модулирующим сигналом (для упрощения коэффи циент модуляции т принят равным единице для всех составляю щих модулирующего сигнала)
Б а л а н с м о щ н о с т и п р и |
а м п л и т у д н о й |
м о д у л я ц и |
и |
Предположим, что амплитудно-модулированный ток проходит через цепь с активным сопротивлением R. Тогда мощность колеба; ний несущей частоты, выделяемая в этой цепи, определится по
формуле |
Рн = ~ |
PmliR. |
|
|
|
|
Мощности колебаний верхней и нижней боковых частот соот |
||||||
ветственно |
равняются: |
|
|
|
|
|
|
РВ. б. ч |
= 4" (~Тт1тнУ%= |
" Т Г ^ Н ^ |
|||
|
|
П |
Р |
т* |
72 О |
|
|
' |
н. б. ч |
* |
в. б. ч — g |
1 тН^-' |
|
Таким |
образом, |
мощность |
колебаний |
каждой |
из боковых ча |
стот составляет всегда -^-г от мощности .колебаний несущей часто ты. Так как коэффициент модуляции никогда не превышает еди ницы, мощность колебаний каждой из боковых частот не может превышать 25% мощности колебаний несущей частоты,
135
Максимальная амплитуда AM колебаний
W макс= ( 1 + » ) ' я н .
поэтому максимальное значение выходной мощности равняется
Я " Н а к с = ^ ( 1 + ' ? г ) 2 / - Н ^ - |
О - 8 7 ) |
Это в (1+т)2 больше, чем среднее значение мощности колеба ний несущей частоты РЦ. При стопроцентной модуляции, т. е. при m = 1
|
|
|
|
|
Р |
"макс |
= ' 4 Я Н . |
|
|
(1.88) |
|
|
|
|
|
|
Н |
|
4 |
' |
|
Поэтому каскады передатчика, работающего в режиме ампли |
||||||||||
тудной |
модуляции, |
должны |
рассчитываться |
на максимальную (пи |
||||||
ковую) |
мощность, |
в четыре |
раза |
большую, |
чем мощность колеба |
|||||
ний |
несущей частоты. |
|
|
|
|
|
||||
Можно |
показать, что при наличии амплитудной |
модуляции уве |
||||||||
личивается не только |
пиковая, но также и средняя |
мощность ко |
||||||||
лебаний. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Действительно, |
полная средняя мощность A M колебаний опре |
|||||||||
деляется |
следующим |
образом: |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Л р AM= |
|
+ Л . в. ч + Ль б. ч = ~2 7 m H R + |
|
||||
+ ^ |
W |
+ " Г " Ън* |
= 4 - Р'пп R (1 + т г ) = Рн (1 + |
)• (1 - 8 9 ) |
||||||
или |
при /п= 1 / > С р л м = 1,5Рн- Отсюда видно, что при возрастании |
пикового значения мощности в четыре раза по сравнению с мощ
ностью |
немодулированных |
колебаний среднее значение излучае |
мой мощности возрастает |
лишь в полтора раза. |
|
Это |
приводит к тому, что лампы передатчиков с амплитудной |
модуляцией, рассчитанные на пиковые значения мощности, будут работать с почти трехкратной недогрузкой. Столь низкое исполь
зование ламп по |
мощности является существенным недостатком |
|
схем амплитудной |
модуляции. |
|
О д н о п о л о с н а я а м п л и т у д н а я |
м о д у л я ц и я |
Ряд недостатков амплитудной модуляции, в частности плохое использование ламп радиопередатчика, может быть устранен с по мощью так называемой однополосной передачи. При однополос ной передаче излучается только одна из боковых полос A M коле баний. В месте приема с помощью специального гетеродина к уси ленным приемником колебаниям боковых частот добавляются ко лебания несущей частоты.
При однополосной передаче использование ламп по мощности улучшается в несколько раз по сравнению с передачей полного спектра A M колебаний, так как мощность каждой из боковых
136
частот составляет не более 25% мощности колебаний несущей ча стоты.
Кроме того, однополосная передача позволяет сузить |
спектр пе |
|||||||
редаваемых |
частот более |
чем вдвое, |
что, во-первых, разгружает |
|||||
эфир и, во-вторых, позволяет сузить |
полосу |
пропускания прием |
||||||
ника; последнее |
повышает реальную |
чувствительность |
приемни |
|||||
ка, так как увеличивается |
отношение |
сигнала |
к шуму. |
|
||||
Важным |
достоинством |
однополосных |
передатчиков, |
особенно |
||||
при использовании их в линиях войсковой радиосвязи, |
является |
|||||||
трудность подслушивания |
однополосных |
передач. |
|
|||||
К недостаткам однополосной передачи следует отнести слож |
||||||||
ность обеспечения точного равенства несущей частоты |
передат |
|||||||
чика и частоты гетеродина, воссоздающего колебания |
несущей |
|||||||
частоты в месте |
приема. |
Кроме |
того, схема |
радиопередающего |
||||
устройства, |
работающего |
по принципу |
однополосной |
передачи, |
||||
значительно |
сложнее обычных |
схем. |
|
|
|
|
В настоящее время однополосная передача широко использует ся в стационарных линиях многоканальной радиосвязи, для ко
ротковолновой радиотелефонной связи, |
а также в телевидении. |
Р а д и о т е л е г р а ф н . а я |
м о д у л я ц и я |
Радиотелеграфной модуляцией, или манипуляцией, называется передача сообщений по радио с помощью условного кода. Раз
лична
•'мод
Рис. 1.107. Форма колебаний тока в антенне (г'л) и огибающая радиотелеграфного сигнала ("мод)
при передаче буквы «р» кодом азбуки Морзе
личают два основных вида телеграфных кодов: азбуку Морзе и равнозначный код.
В азбуке Морзе (рис. 1.107) применяют неравномерный код, В котором буквы состоят из сигналов различной продолжительно-
137
сти (точки if тире). Азбука Морзе применяется при слуховой ра диотелеграфной связи, при которой управление передатчиком осу ществляется с помощью ручного ключа, а прием радиотелеграф ных сигналов — на слух.
Манипулированные. колебания являются частным случаем ам- плитудно-модулированных колебаний. Огибающая манипулиро-
ванного |
колебания |
несинусоидальна и может |
быть |
представлена |
|||||||||||||
в виде |
бесконечного |
числа |
гармонических |
составляющих, |
каждая |
||||||||||||
из которых является для манипулированного |
колебания |
модули |
|||||||||||||||
рующим |
сигналом |
и создает в спектре |
радиотелеграфного |
сигнала |
|||||||||||||
две |
боковые частоты. Поэтому |
спектр |
радиотелеграфного сигнала |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(рис. 1.108) |
содержит |
бес |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
конечное |
число |
боковых ча |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стот. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однако |
радиотелеграф |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный |
сигнал |
|
удовлетвори |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельно воспроизводится, да |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
же если |
в спектре |
его пре |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
небречь |
боковыми |
частота |
|||||
|
|
, |
. 1,11,111 . 1! . |
|
I.. |
|
ми, |
созданными |
модулиру |
||||||||
|
|
|
f |
ющими гармониками, |
номер |
||||||||||||
|
|
" |
" " " |
II I ' » |
II I. и „ |
II II II |
|
||||||||||
|
|
|
которых |
выше |
|
трех. При |
|||||||||||
|
|
|
«5 Ю Ч- Ю<М ^ f0 _ ^ „ |
у , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
С С С С С С С |
С С С С С С С |
|
этом |
допущении |
необходи |
||||||||||
Р и с |
1.108. Частотный |
спектр |
|
радиотеле |
мая |
полоса пропускания ра |
|||||||||||
|
диопередающего |
и |
радио |
||||||||||||||
графного амплитудно-модулнрованного сиг |
|||||||||||||||||
нала. |
AF—полоса |
пропускания, |
необходи |
приемного устройств |
может |
||||||||||||
мая |
для неискаженного |
усиления сигнала |
быть вычислена |
по формуле |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AF — 3N, |
где N — число слов, |
||||||
передаваемых |
в |
минуту. |
|
Максимальная |
скорость |
ручной |
пере |
||||||||||
дачи не превышает |
30 слов в минуту. Поэтому необходимая для |
||||||||||||||||
воспроизведения |
телеграфного |
сигнала полоса |
частот |
Д.Р не пре |
|||||||||||||
вышает |
100 гц, что в десятки |
раз меньше |
полосы |
частот, |
зани |
||||||||||||
маемой |
обычным |
(телефонным) амплитудно-модулированным ко |
лебанием. Сужение полосы способствует повышению помехоустой
чивости радиосвязи. Кроме |
того, существенным преимуществом |
||||||
телеграфного режима является |
работа |
передатчика |
незатухаю |
||||
щими |
колебаниями |
постоянной |
амплитуды, |
что позволяет улуч |
|||
шить |
использование |
ламп |
передатчика |
по |
мощности, |
т. е. по |
|
высить дальность действия |
радиостанции |
по сравнению |
с телефон |
||||
ным режимом. |
|
|
|
|
|
|
Основным недостатком ручного телеграфирования является низкая скорость передачи ключом и приема на слух. Поэтому в настоящее время радиотелеграфная связь в основном осуще ствляется с помощью быстродействующей буквопечатающей аппа ратуры, позволяющей увеличить скорость телеграфирования до 400 и более слов в минуту. При использовании буквопечатающих аппаратов в качестве кода применяют равнозначный или равнобуквенный код, в котором каждая буква кода состоит из пяти или шести элементарных знаков. Из-за увеличения скорости телегра-
138
фирования в быстродействующей аппаратуре полоса частот, зани маемая радиотелеграфным сигналом, расширяется до нескольких килогерц. Помехоустойчивость радиосвязи при этом несколько снижается. Поэтому в буквопечатающей радиотелеграфии (в осо бенности на магистральных радиолиниях) часто применяется ча стотная манипуляция, которая, как будет показано ниже (см. § 11), обладает значительно большей помехоустойчивостью, чем амплитудная модуляция и манипуляция.
В последнее время для целей дальней и космической радио связи передаваемая информация часто кодируется числами в си стеме двоичного исчисления. Двоичный код является разновидно
стью |
равнозначного |
ко |
|
|
||||
да. |
Радиопередача |
в |
|
|
||||
двоичном |
коде |
|
сводится |
|
|
|||
к излучению |
|
радиоим |
|
|
||||
пульсов, соответствующих |
|
|
||||||
единице; |
нулю |
соответст |
|
|
||||
вует |
отсутствие |
сигнала. |
|
|
||||
Простота |
такого |
кода по |
|
|
||||
вышает |
помехоустойчи |
|
|
|||||
вость |
и |
надежность |
ра |
|
|
|||
диосвязи. Особенно высо |
|
|
||||||
ка |
помехоустойчивость |
|
|
|||||
радиосвязи |
при |
сочета |
Рис. 1.109. Фазовая |
манипуляция: |
||||
нии двоичного |
кода |
с ча |
и, — код передаваемого сигнала; и2 — фазоманипули |
|||||
стотной или |
фазовой |
ма |
рованный |
сигнал |
||||
|
|
нипуляцией. При частотной манипуляции излучение на одной ча стоте соответствует нулю, а на другой — единице. При фазовой манипуляции в соответствии с кодом передаваемого сигнала из меняется фаза передаваемого сигнала. На рис. 1.109 показан фазоманипулированный сигнал, у которого фаза несущих колеба ний изменяется на 180° при передаче каждой единицы.
При космической радиосвязи часто применяют также замедле ние передачи информации. При замедленной манипуляции сужает ся полоса и увеличивается энергия сигнала. Это приводит к уве личению отношения сигнала к шуму, т. е. повышает дальность радиосвязи.
Мо д у л я ц и о н н ы е х а р а к т е р и с т и к и
"Для анализа работы передатчика в режиме амплитудной мо дуляции используются следующие характеристики: статическая модуляционная характеристика, амплитудная модуляционная и частотная модуляционная.
С т а т и ч е с к о й м о д у л я ц и о н н о й |
х а р а к т е р и с т и к о й |
||||
называется зависимость |
амплитуды |
тока |
в антенне 1ЩА О Т вели |
||
чины |
модулирующего |
напряжения |
.Емод> |
т. е. 1ТА=!(Емоц): |
По |
скольку ток в антенне пропорционален первой гармонике |
анод |
||||
ного |
тока, под статической модуляционной |
характеристикой |
часто |
139