Файл: Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера.pdf

Включение и выключение диодов в схеме происходит через интервал времени, равный половине периода питаю­ щего напряжения. При этом частота пульсаций выходного напряжения оказывается равной 100 гц. Следовательно, данная схема, так же как и мостовая схема, представляет собой двухполупериодный выпрямитель.

Схема выпрямителя с удвоением напряжения проста, на­ дежна в работе и поэтому получила широкое распростра­ нение. Недостаток ее заключается в том, что в схеме фильтра здесь используется большее число конденсаторов и два из них (С ф / и Сф2) должны иметь вдвое большую емкость.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ВЫПРЯМИТЕЛЬНОМУ ДИОДУ

Диод в схеме выпрямителя работает в двух режимах. В первую половину периода, когда он открыт, на его зажи­ мах действует небольшое «прямое» напряжение и через него протекает ток, величина которого зависит от тока, потребляемого нагрузкой. Если данный, конкретный диод не рассчитан на такой ток, то он может выйти из строя. Сле­ довательно, величина выпрямленного тока является одной из важных характеристик выпрямительного диода. Всегда при замене выпрямительного диода нужно учитывать вели­ чину тока, потребляемого нагрузкой, и в соответствии с этим выбирать тот или иной тип диода. Допустимые значения выпрямленного тока для различных диодов приводятся в справочных таблицах.

Во вторую половину периода, когда диод закрыт, ток че­ рез него не протекает и на его зажимах действует «обратное» напряжение, величина которого будет определяться суммой двух напряжений: напряжения на вторичной обмотке трансформатора и напряжения на первом конденсаторе филь­ тра. Практически величина этого напряжения достигает удвоенного значения напряжения второй обмотки трансфор­ матора, т. е. 2(/2. Если диод не рассчитан на такое обратнее напряжение, то он будет пробит и выпрямитель выйдет из строя. Следовательно, величина обратного напряжения яв­

115

ляется второй важной характеристикой выпрямительного диода. Всегда при замене диодов нужно учитывать величину обратного напряжения, получающегося в данной схеме выпрямителя, и согласно этому выбирать соответствующий тип диода. Это особенно важно при выборе полупроводни­ ковых диодов, для которых пробой представляет собой пол­ ное разрушение прибора и невозможность его дальнейшего использования. Величины допустимых обратных напряже­ ний для конкретных типов выпрямительных диодов также приводятся в справочных таблицах.

Иногда возникает необходимость получить на выходе вы­ прямителя большое напряжение при использовании в его схе­ ме диодов с малым обратным напряжением. В таком случае

вцепи вторичной обмотки силового трансформатора вместо одного диода включается несколько однотипных диодов, со­ единенных последовательно. Вследствие того, что обратные внутренние сопротивления этих диодов (т. е. сопротивления диодов в то время, когда к аноду приложено напряжение

вотрицательной полярности и диод закрыт), обычно разные, обратное напряжение, действующее в схеме, распределится между отдельными диодами неодинаково. На диоде с самым большим обратным внутренним сопротивлением, т. е. на са­ мом лучшем по качеству диоде, будет падать наибольшее по величине напряжение, и, если оно превысит максимально допустимое обратное напряжение для данного диода, он мо­ жет быть пробит. Вслед за ним пробьются все остальные, так как полное напряжение источника будет приложено к меньшему числу диодов. Для того чтобы уравнять -напря­ жения, действующие на зажимах диодов, и тем самым исклю­ чить возможность их пробоя, параллельно каждому из дио­

дов подключается шунтирующий резистор. Сопротивления шунтирующих резисторов имеют одну и ту же величину, ко­ торая выбирается из приблизительного расчета: один килоом на один вольт обратного напряжения.

Таким образом, к диодам, работающим в схемах выпрями­ телей, всегда предъявляются два основных требования:

1. Максимально допустимая амплитуда тока, на которую рассчитан диод, должна быть равна или больше амплитуды выпрямленного тока, протекающего в реальной схеме.

2. Максимально допустимая амплитуда обратного напря­ жения, на которую рассчитан диод, должна быть равна или больше амплитуды обратного напряжения, действующего в данной схеме выпрямителя.

116

ПРИНЦИП ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ

Целью техники радиосвязи является передача какой-либо информации (сообщения) на большие расстояния без про­ водов. Для осуществления передачи и приема информации используется система радиотехнических устройств, которая носит название линии радиосвязи. Рассмотрим работу такой линии связи применительно к источнику звуковой информа­ ции. Функциональная схема линии радиосвязи для передачи и приема звуковой информации приведена1па рис. 70.

Рис. 70. Функциональная схема линии радиосвязи для пере­ дачи звука

ПЕРЕДАЧА РАДИОСИГНАЛОВ. НАЗНАЧЕНИЕ ПЕРЕДАТЧИКА. ПОНЯТИЕ О МОДУЛЯЦИИ

Первым звеном линии радиосвязи является микрофон — прибор, преобразующий звуковые колебания в электри­ ческие. Он располагается в специально оборудованном поме­ щении — студии, в которой находятся все источники ин­ формации, т. е. источники звуковых колебаний.

Уровень напряжения, полученного с выхода микрофона, весьма невелик (для динамического микрофона — единицы милливольт), и поэтому его приходится усиливать при помощи специальных микрофонных усилителей. Затем уси­ ленное напряжение звуковой частоты по кабелю из студии передается на передатчик (рис. 70).

Одной из главных частей передатчика является гене­ ратор высокой частоты (ГВЧ), назначение которого состоит в создании переменных напряжений и токов высокой часто­ ты. Эта частота носит название н е с у щ е й ч а с т о т ы и весьма точно поддерживается в передатчике, для чего в его схему введены специальные стабилизирующие устройства. Напряжение несущей частоты, полученное 'с выхода гене­ ратора, еще не содержит в себе полезной информации, и его нельзя использовать для передачи. При передаче звуковой

117

информации при помощи линии радиосвязи необходимо, чтобы колебания, изменяющиеся по закону звуковых частот, управляли колебаниями (несущей) частоты, создан­ ной ГВЧ передатчика. Такое управление колебаниями высо­ кой частоты при помощи колебаний низкой частоты называ­ ется м о д у л я ц и е й . Процесс модуляции производится при помощи устройства, которое называется м о д у л я т о ­ р о м , и является так же, как и ГВЧ, частью передающего устройства. Управляющие колебания низкой частоты носят название м о д у л и р у ю щ и х к о л е б а н и й .

Ранее было показано, что любая переменная синусои­ дальная величина (ток или напряжение) характеризуется тремя основными параметрами: амплитудой, частотой и фазой. Очевидно, чтобы модулировать колебания высокой частоты (несущие колебания), необходимо изменять по за­ кону модулирующего колебания хотя бы один из парамет­ ров несущего колебания: амплитуду, частоту или фазу. В соответствии с этим существует три способа модуляции: амплитудная, частотная и фазовая.

В радиовещании и телевизионном вещании используются амплитудная и частотная модуляции. Фазовая модуляция используется для специальных целей и в радиовещании не применяется.

При амплитудной модуляции (AM) по закону модули­ рующих колебаний изменяется амплитуда несущих колеба­ ний (рис. 71).

При частотной модуляции (4M) по закону модулирую­ щих колебаний изменяется частота несущих колебаний

118

(рис. 72). Как видно из рисунка, при частотной модуляции амплитуда частотно-модулированных колебаний остается постоянной, а изменяется только частота. Под воздействием модулирующего сигнала частота несущих колебаний откло­ няется от своего среднего значения то в одну, то в другую сторону. Этот процесс носит название д е в и а ц и и ч а с ­ т о т ы . Частотно-модулированный сигнал занимает в час­ тотном диапазоне определенный участок, причем ширина его оказывается во много раз больше, чем при амплитудной модуляции. Это является серьезным недостатком частотной модуляции, не позволяющим использовать ее в «узких» час­ тотных диапазонах (в диапазонах длинных, средних и даже коротких волн). Эффективное использование частотной моду­ ляции возможно только в диапазонах УКВ и СВЧ.

Положительным качеством частотной модуляции явля­ ется ее большая по сравнению с амплитудной модуляцией помехоустойчивость.

АНТЕННЫ. ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИОВОЛН

После получения на выходе передатчика модулирован­ ных колебаний напряжения и тока возникает задача прев­ ращения энергии этих колебаний в энергию электромагнит­ ных колебаний (радиоволн). Эту задачу выполняет антенное устройство (антенна).

Теоретически электромагнитные колебания возникают вокруг каждого проводника, по которому протекает пере­ менный ток. Однако не всякая система проводников обла­ дает свойством эффективно излучать эти колебания в прост­ ранство. Можно показать, что колебательный контур обыч­ ного (достаточно малого) размера почти не излучает радио­ волн, так как электрические и магнитные поля, созданные противоположными сторонами одного и того же витка ка­ тушки, в любой точке пространства имеют противополож­ ные фазы и взаимно компенсируются. Для того чтобы контур начал излучать колебания, необходимо увеличить геомет­ рические размеры проводников контура, сделав их соизме­ римыми с длиной излучаемой волны, а также придать про­ водникам такую форму, при которой токи в них по отноше­ нию к окружающему пространству протекали бы в одном направлении. С этой целью преобразуем колебательный кон­ тур таким образом, чтобы соединительные проводники его

119

вытянулись в одну линию (рис. 73). Затем для увеличения эффекта излучения проводник катушки также вытягивается. Для увеличения емкости полученной системы к длинному вертикальному проводу добавляется верхний, горизон­ тально расположенный проводник. Полученная система проводников обладает антенным эффектом, т. е. интенсивно

впадают между собой. Воз­ никнув около проводника антенны, электромагнитное поле начинает перемещаться в пространстве во все стороны в радиальных направлениях (отсюда и название «радио»), с большой скоростью, приблизительно равной 300 000 км/сек.

Такое сочетание электрического и магнитного полей, од­ новременно перемещающихся в пространстве, получило на­ звание р а д и о в о л н . Для распространяющихся в прост­ ранстве электромагнитных колебаний применимо понятие длины волны, под которым подразумевается кратчайшее рас­ стояние между двумя точками пространства с одинаковой фазой колебаний. Между частотой электромагнитных коле-

120

баний, скоростью распространения электромагнитной энер­ гии и длиной волны существует следующая зависимость:

где j — частота колебаний;

с — скорость распространения электромагнитной энер­ гии;

% — длина волны.

Скорость распространения электромагнитной энергии является п о с т о я н н о й величиной, не зависящей от ха­ рактера колебаний и их частоты. Это позволяет, зная частоту данных колебаний, определить соответствующую длину волны, и наоборот, если известна длина волны, то можно найти частоту колебаний:

бого рода. Если в обычном контуре колебательный процесс замкнут в малом по объему пространстве (замкнутый коле­ бательный контур), то колебания, возбуждаемые антенной, существуют в открытом пространстве, занимая в нем боль­ шой объем. Поэтому антенну иногда называют о т к р ы ­ т ы м к о л е б а т е л ь н ы м к о н т у р о м .

Электромагнитные колебания, возникнув около провод­ ника антенны, перемещаются во все стороны пространства, в том числе и в сторону, где расположен приемный пункт. Часто приемный пункт находится на большом расстоянии от передатчика, и тогда успешная передача^ информации будет в большой степени зависеть от условий и особенностей распространения радиоволн.

ПРИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ. СОСТАВ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЕ

ЕГО ОСНОВНЫХ УЗЛОВ

Электромагнитные колебания, излучаемые антенной пе­ редатчика, принимаются приемной антенной. Конструкции приемных антенн аналогичны конструкциям передающих. Силовые линии электромагнитного поля при его движении пересекают проводник приемной антенны и индуцируют в

121

нем переменные э. д. с. высокой частоты. Антенна подключа­

меряется сотнями и даже десятками микровольт. Поэтому первой задачей приемника является усиление напряжения, подведенного от антенны, до определенного необходимого уровня. Для этой цели в приемнике используется специаль­

ния самых различных частот, созданные разными передат­ чиками. Вторая задача радиоприемного устройства состоит в том, чтобы из всех сигналов, действующих на входе прием­ ника, избрать один сигнал нужной частоты. Эта задача также решается в блоке УМН. В нем полезный сиінал принимае­ мой частоты выделяется и усиливается, а все остальные сигналы других частот, создающие помехи, ослабляются и подавляются.

После выделения сигнала принимаемой частоты и его усиления в приемнике решается третья задача, которая заключается в том, чтобы из модулированного напряжения высокой частоты выделить напряжение модулирующей (низ­ кой) частоты. Этот процесс носит название д е т е к т и р о ­

частоты, т. е. такое же напряжение, как и то, которое было получено на выходе микрофона в студии. Это напряжение может быть непосредственно преобразовано в звуковые (акустические) колебания при помощи головных телефо­ нов. Однако громкость звучания при этом будет весьма малой. Поэтому сигналы низкой частоты, полученные с вы­ хода детектора, обычно дополнительно усиливаются у с и ­

коговорителю. В громкоговорителе происходит преобра­ зование электрических колебаний низкой частоты в акус­ тические (звуковые) колебания той же частоты.

122