Файл: Ягодин, В. П. Техника буквопечатающей радиосвязи.pdf

Г л а в а III

ОДНОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА' БУКВОПЕЧАТАЮЩЕЙ РАДИОСВЯЗИ

1. Особенности передающего устройства

Особенность коротковолновой радиосвязи — зависи­ мость прохождения связи от состояния ионосферы и уровня помех соседних радиостанций — вызывает необ­ ходимость быстро, часто и в широких пределах изменять рабочую частоту радиолинии. Поэтому передатчик дол­ жен иметь возможность работать на любой частоте его диапазона. Общий диапазон рабочих частот передатчиков находится обычно в пределах от 3 до 30 Мгц [33]. Необ­ ходима быстрая смена излучаемой частоты, а стабиль­ ность ее должна быть высокой.

Основной способ достижения высокого постоянства частоты — кварцевая стабилизация. Современные квар­ цевые генераторы позволяют получить длительную отно­ сительную нестабильность частоты колебаний (отноше­ ние величины отклонения частоты к ее номинальному значению) не хуже 1 • 10-7 [22, 33].

В передатчиках, работающих на ограниченном числе фиксированных частот, в качестве возбудителей могут применяться автономные кварцевые генераторы (на каж­ дую из рабочих частот). Однако такие высокостабильные кварцевые генераторы не настолько просты и дешевы, чтобы широко использовать их в радиоаппаратуре. Вследствие этого в передающих (и приемных) устрой­ ствах буквопечатающих радиолиний получили большое распространение диапазонные возбудители с дискретной сеткой частот на основе диапазонно-кварцевой етабили-

зацпи частоты. Эти возбудители могут иметь относитель­ но узкий диапазон частот (примерно 0,5—6 Мгц) . Чтобы передающее устройство могло работать в широком диа­ пазоне частот, в следующих за возбудителем ступенях усиления применяется умножение частоты в два—шесть раз.

В ряде случаев в коротковолновых передающих устройствах предусматриваются несколько видов рабо­ ты — амплитудная, частотная и фазовая телеграфия, однополосная передача и др. [33]. При этих видах рабо­ ты передача сообщений связана с изменением амплиту­ ды, частоты или фазы колебаний. Поэтому управление колебаниями в передающем устройстве осуществляется непосредственно в возбудителе с помощью формирую­ щих устройств для каждого вида работы. При этом воз­ будитель и усилитель мощности передатчика должны иметь одинаковый диапазон частот. Умножение частоты возбудителя исключается и высокочастотный тракт пе­ редатчика строится как линейный.

Характерной особенностью коротковолновых пере­ дающих устройств стала автоматизация процессов уп­ равления и настройки.

2. Возбудители с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты

Принципы построения. Понятие «диапазонно-кварце­ вая стабилизация» означает стабилизацию большого ко­ личества фиксированных частот с помощью одного (или нескольких) высокостабильного кварцевого резонатора. Интервал между частотами (шаг сетки) принципиально может быть сколь угодно мал, но чаще всего выбирает­ ся 1000 или 100 гц [33]. Возбудитель при такой стабили­ зации может настраиваться на тысячи разных рабочих частот, обеспечивая высокую стабильность на любой из них, и поэтому практически приближается к возбудите­

Источник стабильных колебаний — кварцевый резо­ натор — содержит пластину определенной формы, выре­ занную из кристалла кварца и обладающую свойством преобразовывать энергию электрических колебаний в ме-

88

ханическую энергию и наоборот. Кварцевая пластина представляет собой электромеханическую систему, отли­ чающуюся высокой эталонностью частоты собственных колебаний и малыми потерями. Применение кварцево'го резонатора в качестве элемента колебательного контура автогенератора обеспечивает высокую стабильность воз­ буждаемых колебаний высокой частоты.

В возбудителях с диапазонно-кварцевой стабилиза­ цией используются два метода образования большого количества высокостабильных фиксированных частот: ча­ стотного анализа и частотного синтеза [23, 25]. Частот­ ный анализ предполагает многократное сравнение между собой частот различных колебаний. В возбудителях, по­ строенных на основе частотного анализа, частота выход­ ных колебаний как бы разделяется на составляющие и последовательно сравнивается в каждой ступени разде­ ления с заданными опорными частотами. Основными эле­ ментами схем частотного анализа являются: стабилизи­ руемый генератор плавного диапазона, источник колеба­ ний высокостабильных опорных частот и устройство ав­ томатической подстройки частоты генератора плавного диапазона. Задача автоматической подстройки — непре­ рывная корректировка частоты стабилизируемого генера­ тора при воздействии на него дестабилизирующих фак­ торов. Автоматическая подстройка частоты основана на принципе автоматического регулирования и сравнивает стабилизируемую частоту с опорной (эталонной). При отклонении стабилизируемой частоты от ее номинально­ го значения система регулирования автоматически умень­ шает это отклонение. В результате сравнения стабилизи­ руемой частоты возбудителя с опорными частотами вы­ рабатывается корректирующий сигнал для компенсации отклонения ее от номинального значения высокостабиль­ ной опорной частоты.

В возбудителе-синтезаторе, построенном на основе частотного синтеза, частота выходных колебаний в широ­ ком диапазоне образуется алгебраическим суммирова­ нием отдельных составляющих. В нем имеется кварце­ вый генератор единственной фиксированной частоты и широко используются умножители, делители и смесители (преобразователи) частоты колебаний. Путем умноже­ ния, деления, сложения и вычитания из одной опорной частоты получается большое количество вспомогатель»

SP

ных частот. В нескольких суммирующих устройствах (преобразователях) происходит алгебраическое сложе­ ние этих частот или их гармоник. В результате много­ кратного сложения в выходном преобразователе «состав­ ляется» необходимая рабочая частота. Отличительная особенность этого типа возбудителей — отсутствие гене­ ратора плавного диапазона. Поэтому колебания на вы­ ходе возбудителя пропадают при выключении колебаний кварцевого генератора.

Наиболее удобны и поэтому получили преимущест­ венное применение синтезаторы с декадным набором и отсчетом частоты.

Автоматическая подстройка частоты. Различают два вида автоматической подстройки частоты: фазовую и ча­ стотную [15, 20].

Возбудитель с фазовой автоматической подстройкой частоты содержит стабилизируемый генератор плавного диапазона, высокостабильный кварцевый генератор (эталонный генератор), по которому автоматически под­ страивается частота плавного диапазона, и элементы системы автоматической подстройки частоты стабилизи­ руемого генератора — фазовый детектор и реактивный элемент.

Отличительная особенность фазовой автоподстройки состоит в том, что она сравнивает не частоты, а фазы ко­ лебаний стабилизируемого генератора плавного диапазо­ на и эталонного кварцевого генератора. Сравнивающим устройством служит фазовый детектор, представляющий собой смеситель, подобный применяемым для преобра­ зования частоты (рис. 8). Он может быть выполнен на электронных лампах или полупроводниковых диодах. На фазовый детектор подаются два напряжения: на первый вход — напряжение Ua частотой fa от генератора плав­ ного диапазона, а на второй вход — напряжение UK ча­ стотой [к от кварцевого генератора.

На рис. 8 одно из напряжений выбрано несколько больше другого {Un> U K). В зависимости.от полярности большего напряжения одна пара диодов закрывается, другая открывается. Поэтому за один полупериод схема будет иметь вид, показанный на рис. 8, б, а за другой — показанный на рис. 8, в. Напряжение 0 В, переключая схему, не создает тока в сопротивлении нагрузки Ru, по-

38

а

Рис. 8. Фазовый детектор:

а — схема! 5 — работа схемы в положительный полупернод на­ пряжения Un; в — работа схемы в отрицательный полупернод

напряжения £/„

39

скольку оно включено в диагональ сбалансированного моста, образованного обмотками трансформатора Трi и проводящими диодами. Полярность выходного напряже­ ния фазового детектора определяется только полярно­ стью меньшего напряжения UK.

По своему действию схема рис. 8, а напоминает пере­ ключатель, который в момент изменения полярности Un как бы переключает точку б схемы от точки г к точке е и обратно. Точка б во время положительного полупериода имеет одинаковый потенциал с точкой 3, а в отрица: тельный полупериод — одинаковый с точкой 1, т. е. в момент перехода напряжения Uu через нуль полярность напряжения на нагрузке фазового детектора изменяется на 180°.

Сложение в фазовом детекторе двух напряжений с равными частотами для трех разных сдвигов фаз между ними поясняет рис. 9. При сдвиге фаз между напряже­ ниями Un и £/„, равном 90 или 270°, постоянное напряже­ ние на выходе фазового детектора равно нулю, а при сдвиге фаз 0 или 180° это напряжение достигает макси­ мальной величины и имеет соответственно положитель­ ный и отрицательный знак. Поэтому величина и поляр­ ность постоянного напряжения на выходе фазового де­ тектора при равенстве частот сравниваемых колебаний определяется сдвигом фаз между ними. При различии частот на выходе фазового детектора появляется только переменное напряжение. Характеристика фазового де­ тектора, выражающая зависимость £ у от сдвига фаз, изображена на рис. 9, г.

Выходное напряжение фазового детектора исполь­ зуется для управления элементом подстройки стабили­ зируемого генератора. На выходе фазового детектора всегда есть переменные напряжения с частотами fn, fK, fn±U и их гармоники. Воздействие этих переменных со­ ставляющих на управляющий элемент вызывает частот­ ную модуляцию колебаний стабилизируемого генератора, которая в свою очередь приводит к появлению побочных колебаний. Для исключения воздействия на элемент под­ стройки этих переменных напряжений на выходе фазо­ вого детектора служит фильтр нижних частот. Фильтр имеет .сравнительно узкую полосу и пропускает только низкие разностные частоты — медленно изменяющуюся постоянную составляющую Еу.

40