Основы радиопередающих и радиоприемных устройств.

Для передачи информации с помощью радиоустройств из одного пункта управления на дру­гой, удаленных друг от друга, необходимо иметь приемопередающие устройства и меж­ду ними среду, способствующую распространению радиоволн.

Радиопередающее устройство

Радиопередающее устройство объединяет радиопередатчик, антенную систему, управляющее устройство и электрические источники питания.

Рис.1.1. Блок-схема передающего устройства

Радиопередатчиком называется устройство, предназначенное для создания элек­трических колебаний высокой частоты и излучения их в пространстве в виде радио­волн.

Стабильные высокочастотные электрические колебания вырабатываются и поддерживаются незатухающими в задающем генераторе, с которого подаются на уси­литель мощности, где усиливаются по мощности.

Полезной информацией мы будем считать речь, музыку, изображение, теле­графную работу и т.д. Эта информация посредством микрофона, телеграфного, фототе­леграфного, буквопечатающего аппаратов или телеграфного ключа преобразуется в электрический ток низкий /звуковой/ частоты. Управляющее устройство, иначе оно называется модулятором, усиливает электрические колебания низкой /звуковой/ час­тоты и им воздействует на один из параметров /амплитуду, частоту/ высокочастотных колебаний /колебаний несущей/.

Процесс воздействия высокочастотных колебаний на высокочастотные, или процесс запечатления полезной информации в одном из параметров высокой частоты, называется модуляцией. В зависимости от того, на какой параметр высокочастотных колебаний будем воздействовать звуковой частотой, модуляция примет название ам­плитудной или частотной.

При амплитудной модуляции меняется амплитуда высокочастотных коле­баний, при частотной - частота. При этом другой параметр высокочастотных колебаний остается неизменным. В результате получаем высокочастотные модулированные коле­бания большой мощности.

Мощность этих колебаний и определяет мощность передатчика, что обяза­тельно указывается в тактике - технических данных. Модулированные колебания из усилителя мощности передаются в антенну, которая излучает их в виде радиоволн. Ан­тенна представляет собой открытый колебательный контур, обладающий свойствами преобразовывать энергию электрических модулированных колебаний в энергию элек­тромагнитных волн и излучать их в пространстве.

Антенны могут быть направленного и ненаправленного действия. Ненаправлен­ные антенны излучают энергию радиоволн равномерно во всех направлениях, /например, штыревые/. Направленные антенны излучают энергию радиоволн в опреде­ленном направлении, что зависит от конструктивного исполнения антенны. Направ­ленным излучением обладают такие антенны, как антенна-луч, антенна бегущей волны /АБВ/, симметричный диполь и др.

Радиопередатчики по видам работы подразделяются на радиотелефонные, ра­диотелеграфные, и фототелеграфные /факсимильные/.

При радиотелефонной передаче несущие высокочастотные колебания модули­руются напряжением низкой /звуковой/ частоты, источником которой является микро­фон. Радиотелефонная передача наиболее проста и удобна для управления боевыми действиями войск - путем передачи сигналов, команд, приказаний, распоряжений, до­несений и для личных переговоров командиров и офицеров штабов.

Недостатки радиотелефонной передачи заключаются в том, что ее легко можно перехватить и раскрыть содержание переговоров. Поэтому при работе на радиостанции требуется строгое соблюдение правил скрытого управления войсками.

При передаче и приеме радиотелефонных сигналов требуется сравнительно ши­рокая частотная полоса каналов связи, это ухудшает помехозащищенность приемной аппаратуры, уменьшает ее чувствительность и сокращает дальность связи.

Радиотелеграфная передача представляет собой передачу кодовых сигналов, состоящих из определенного сочетания электрических посылок различной длитель­ности /точки и тире/, обозначающих буквы и цифры.

Существует два способа радиотелеграфной работы: передача простым телеграф­ным ключом с приемом на слух - слуховая радиотелеграфная связь, и передача с помо­щью буквопечатающих аппаратов.

Управление высокочастотными колебаниями при радиотелеграфной работе называется манипуляцией. Она бывает амплитудной и частотной. При амплитудной манипуляции высокочастотные колебания, а, следовательно, и излучение радиоволн, прерываются в такт работы телеграфного ключа /аппарата/; при частотной манипуляции изменяется в небольших пределах несущая частота, что называ­ется девиацией.

Радиотелеграфные передачи более помехозащищены по сравнению с радио­телефонными, так как спектр излучаемых частот меньше, следовательно, полоса при­нимаемых приемником частот уже, а при узкой полосе частоты меньше помех. При телеграф­ной работе более эффективно используется мощность передатчика, повышается чувст­вительность приемника, чем обеспечивается большая дальность действия радиостанции.

Фототелеграфные /факсимильные/ передачи позволяют передавать неподвиж­ные изображения. Этот вид передачи позволяет ускорить доставку адресату подлинных боевых документов - топографических рабочих карт с нанесенной боевой обстановкой или решением командира на бой, чертежей, рисунков, рукописей, фотографий или дру­гих графических материалов, передача которых другими средствами связи требует много времени, а иногда и вообще невозможна.

Радиоприемное устройство

Радиоприем - это процесс извлечения, преобразования и использования энергии электромагнитных волн, излучаемых радиопередатчиком. Устройства, предназначен­ные для этой цели, называются радиоприемными устройствами. Радиоприемники по своему устройству можно разделить на широковещательные, связные, радиолокацион­ные, радионавигационные, телевизионные и систем телеуправления. К основным каче­ственным показателям радиоприемников относятся: диапазон принимаемых радиоволн, чувствительность, избирательность, качество и точность воспроизведения принимае­мых сигналов.

По диапазонам принимаемых радиоволн приемники делятся на длинноволно­вые, коротковолновые, ультракоротковолновые. Обычно радиоприемники имеют один непрерывный диапазон частот, то есть их можно настраивать на любую волну в преде­лах этого диапазона. Но имеются приемники, предназначенные для работы на одной или нескольких фиксированных частотах /как и передатчики/.

Одним из важнейших показателей приемника является чувствительность, это означает, что он способен принимать очень слабые сигналы. Чувствительность опре­деляется наименьшей величиной сигнала /в микровольтах/ на входе, при которой на выходе приемника получается нормальная мощность для приведения в действие око­нечного воспроизводящего аппарата.

Чувствительность приемника определяет его усилительные свойства.

Важная характеристика приемника - избирательность. Это способность прием­ника выделить сигналы нужного радиопередатчика из всей массы сигналов других ра­ботающих радиостанций. Избирательность оценивается количеством и качеством колебательных контуров, имеющихся в приемнике.

Радиоприемник с высокой избирательностью ослабляет не только сигналы ме­шающих радиостанций, а также промышленные помехи и шумы, которые мешают ка­чественному радиоприему. Не менее важной характеристикой радиоприема является качество воспроизведения сигнала. При рассмотрении этой характеристики не следует забывать о качестве передачи и спектре частот, излучаемых радиопередатчиком. Каче­ство воспроизведения сигнала характеризуется полосой пропускания частот.

Существуют два типа приемников: прямого усиления и супергетеродинного ти­па. Широкое применение в настоящее время находят приемники супергетеродинного типа. Супергетеродинный приемник состоит из следующих элементов: антенны, входного устройства, усилителя высокой частоты, преобразователя /смесителя и гете­родина/, усилителя промежуточной частоты, детектора, усилителя низкой частоты и оконечного устройства - аппарата, воспроизводящего полезный сигнал в удобном для восприятия человеком виде /звук, свет и т.д./.На рис.1.2 представлена структурная схема супергетеродинного приемника. Рассмотрим по блок - схеме принцип работы супергетеродинного при­емника. Радиоволны, излученные радиопередатчиком, при своем распространении в окружающей среде пересекают антенну и наводят в ней электродвижущую силу /ЭДС/. Под действием ЭДС во входном колебательном контуре возникает высокочастотный /той же частоты, что и эдс/ ток, который в усилителе высокой частоты усиливается до величины, обеспечивающей нормальную работу преобразователя.

После УВЧ электрический ток, имеющий частоту передатчика f_c, поступает в смеситель преобразователя. На второй вход смесителя поступают стабильные высо­кочастотные колебания от специального генератора называемого гетеродином.

В смесителе из двух высокочастотных колебаний получаются колебания проме­жуточной частоты. Процесс преобразования частоты можно выразить формулой: f пром. = fс ^— fгет,

где f_c и f_rет - переменные величины. Следовательно, меняя эти параметры, изменением величин колебательных контуров можно получить постоянную промежуточную часто­ту /fпром/.

После преобразователя сигнал усиливается по амплитуде в усилителе промежу­точной частоты /УПЧ/.

Рис. 1.2 Блок-схема радиоприемного устройства

Преобразование частоты из высокой в промежуточную производится с целью по­лучения высокой чувствительности приемника и хорошей его избирательности.

Детектор - это устройство, преобразующее ток высокой частоты в ток низкой /звуковой/ частоты. Этот процесс называется детектированием, то есть процессом, об­ратным модуляции в передатчике.

После детектора ток звуковой частоты усиливается по мощности в каскадах усиления низкой частоты и поступает на оконечное устройство.

Оконечным устройством приемника являются аппараты, преобразующие энер­гию электрического тока в другой вид энергии, удобный для восприятия органами че­ловека /свет, звук/ либо для работы механических устройств /телеграфные аппара­ты, механические приборы для управления и т.д./.

Источники электропитания

Для питания войсковых радиостанций в зависимости от их мощностей, предна­значения и особенностей эксплуатации используются следующие источники тока: аккумуляторы, генераторы или электрическая сеть переменного тока.

Электрический аккумулятор служит для накопления электрической энергии путем превращения ее в химическую /при заряде/ и последующего преобразования хи­мической энергии в электрическую /при разряде/.

По составу электролита аккумуляторы делятся на две группы: щелочные /КОН/ и кислотные /H2SO4/. К группе щелочных относятся никель-кадмиевые, никель-железные, никель-цинковые, серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумулято­ры.

К группе кислотных относятся свинцовые аккумуляторы. Наиболее распростра­нены свинцовые, никель-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы. Перспек­тивными являются никель-железные аккумуляторы.

Свинцовые аккумуляторы применяются в основном в качестве стартерных для запуска двигателей внутреннего сгорания и для питания стационарных объектов связи.

Никель-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы применяются для пи­тания переносных радиостанций, а никель-кадмиевые аккумуляторные батареи боль­шой емкости - для питания бортсети командно-штабных машин.

Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют большой срок службы, механически прочны, вполне удовлетворительно работают в интервале температур от -20° до 40°С, не требовательны в эксплуатации и почти не вызывают коррозии аппаратуры. Они маркируются, например, 2НК-24, что означает: батарея состоит из двух никель-кадмиевых аккумуляторов, емкость 24 ампер-часа.

Кислотные аккумуляторы широко используются на бронемашинах для пи­тания бортовой сети. Они работают или параллельно с генераторами /в движении/, или автономно /на стоянке/.

Бензоэлектрические и дизель-электрические агрегаты переменного тока ис­пользуются в качестве источников тока для питания автомобильных радиостанций средней и большой мощности, тяжелых радиорелейных и радиолокационных станций, Эти агрегаты представляют собой генератор переменного тока необходимой мощности, который приводиться во вращение при помощи двигателя внутреннего сгорания, смонтированного на одном валу с генератором.

Агрегаты устанавливаются в аппаратной машине /вместе со станцией/ или в ав­топрицепе.

Кроме того, некоторые радиостанции в качестве источника питания могут ис­пользовать промышленную сеть переменного тока.

При питании, как от электросети, так и от агрегатов преобразования переменного электрического тока в постоянный и получение необходимых номиналов напряжений производиться с помощью выпрямителей.