Основные параметры радиостации ЖРУ.

Структурная схема радиостанции ЖРУ.

Данная радиостанция состоит из 2-х полукомплектов, один из которых работает в диапазоне гектометровых волн и предназначена для обеспечения ПРС на магистральном ж.д. транспорте и метрополитене.

2-й полукомплект работает в диапазоне метровых волн и может быть использован для организации станционной связи (СС), а также зонной поездной.

Структурная схема радиостанции ЖР-К (гектометровой).

Применяется для организации ПРС как на магистральном ж.д. транспорте, так и на метрополитене. Это 2-х канальная радиостанция, приёмо-передатчик этой радиостанции состоит из отдельных узлов.

Передатчик ЖР-К

От микрофонного усилителя

УНЧ (компрессор)

Задающий генератор

, кГц – кварцевый резонатор.

, кГц – кварцевый резонатор.

Тракт ВЧ.

БУ – буферный усилитель (выполняет функцию фазового модулятора);

УМН1 ÷ 3 – умножители частоты.

18 – кратный умножитель частоты (2 утроителя и 1 удвоитель);

УМ – усилитель мощности;

АСУ – антенно-согласующее устройство.

Тракт НЧ.

Компрессор (выход компрессора подключается ко входу БУ).

ZQ₁, ZQ₂ – кварцевые резонаторы, служат для получения стабильных высокочастотных колебаний.

ББУ – преобразователь ФМ в ЧМ.

За счёт использования умножителей увеличивается индекс модуляции, следовательно, повышается помехоустойчивость. ЧМ и ФМ всегда сопровождается паразитной амплитудной модуляцией, т.к. при отклонённом векторе (см. рис.) увеличивается амплитуда сигнала.

Δφд

fм

С1, С2 – повышения стабильности колебательного контура (ТКН).

Особенности работы компрессора.

Т.к. ширина полосы спектра частот выходного сигнала зависит от индекса модуляции, а тот, в свою очередь, зависит от амплитуды модулирующего сигнала, то для ограничения спектра выходного ВЧ-модулированного сигнала необходимо, чтобы уровень модулирующего сигнала на входе БУ был постоянным при различных условиях работы.

Ограничитель амплитуды осуществляет 2-х стороннее модулирующего ограничение при «выкриках», а ФНЧ подавляет высшие гармонические составляющие речевого сигнала, появляющиеся в результате ограничения речевого сигнала.

В состав компрессора входное корректирующее RC-звено, с помощью которого осуществляется преобразование ФМ в ЧМ (на входе БУ)

R

.

С

Коэффициент передачи:

= ; если .

Коэффициент передачи обратно пропорционален частоте модулирующего сигнала.

Индекс ФМ обратно пропорционален частоте модулирующего сигнала.

Особенности работы умножителя частоты.

Ср

Rб2

VT

+Ек

Ск

Сэ

Rэ

Rб1

Lк

uвх

Принцип работы Буферного Усилителя (фазового модулятора).

+12,6В

от УНЧ

+Uп

БУ состоит из усилительного каскада, собранного на VT, нагрузкой которого является колебательный контур L_к, C₁, C₂. Параллельно этому колебательному контуру по переменному току включены стабилитроны VD1, VD2 (по переменному току конденсаторы С3 и С4 являются коротким замыканием).

На базу транзистора через разделительный конденсатор С6 от задающего генератора подаётся высокочастотное колебание. Через разделительный конденсатор С7 аноды стабилитронов VD1, VD2 подаётся низкочастотный модулирующий сигнал от Усилителя Низкой Частоты (УНЧ). На катоды этих стабилитронов подаётся питающее напряжение смещения посредством делителя напряжения R4, R5, стабилизированное стабилитроном VD3.

Колебательная характеристика одиночного контура.

ФЧХ

АЧХ

За счёт изменения внутренней ёмкости стабилитронов изменяется фаза выходного сигнала относительно входного. Резистор Rк служит для «загрубения» добротности колебательного контура (изменения добротности колебательного контура Q).

Чтобы схема работала в качестве умножителя частоты частоты необходимо:

1. настроить колебательный контур на частоту, кратную (равную) коэффициенту умножения;

2. подобрать такой угол отсечки входного сигнала, при котором амплитуда данной гармоники является максимальной.

Угол отсечки – фазовый угол, в пределах которого коллекторный изменяется максимального значения до нуля.

Угол отсечки «n»-ой гармоники ;

Мощность «n»-ой гармоники .

- мощность резонансной частоты 1-й гармоники.

Умножитель частоты используется с коэффициентом умножения не более 3 ÷ 4.

Назначение компрессора: ограничить уровень входного НЧ сигнала на входе буферного усилителя с тем, чтобы при изменении уровня сигнала на входе компрессора не приводило бы к изменению спектра сигнала на выходе фазового модулятора (буферного усилителя), т.к. последний зависит от уровня НЧ сигнала на входе буферного усилителя.

Структурная схема приёмника ЖР-К.

Этот тракт называется предварительным селектором (преселектор). Он состоит из усилителя 1-го каскада радиочастоты УРЧ1, 2-го каскада усилителя радиочастоты, системы ШОУ (широкая полоса ограничения – узкая полоса), которая применяется в радиоприёмных устройствах для повышения помехозащищённости от воздействия импульсных помех.

Широкополосная часть системы ШОУ включает в себя параметры антенны (L,C) и УРЧ1. Функции узкой полосы выполняют каскады усилителя промежуточной частоты (УРЧ2). Имеется ступенчатая регулировка чувствительности (ослабление сигнала): 0 – сигнал без ослабления; 10 – 10 дБ ослабления; 20 – 20 дБ ослабления. Ослабление осуществляется с помощью делителя R4, R1, R2, R3. Если ШОУ выключено, то выключены R1, R2, R3.

Вых. ПЧ

Выход УНЧ

ЭП

ZQ2

ZQ1

УПТ АД

АРУ

от пресс.

Смес. ФСС УПЧ1 Атт. УПЧ2 УПЧ3 УПЧ4 Огр. УПЧ5 ЧД УНЧ1 УНЧ2 УНЧ3

СМ – смеситель частоты;

ФСС – 8-ми звенный фильтр сосредоточенной селекции;

УПЧ1 ÷ УПЧ5 – 5-ти каскадный усилитель промежуточной частоты;

Атт – диодный аттенюатор (электронный);

Огр – ограничитель амплитуды;

ЧД – частотный детектор;

УНЧ1 ÷ УНЧ3 – 3-х каскадный усилитель УНЧ;

Шп – шумоподавитель;

АД – амплитудный детектор;

УПТ – усилитель постоянного тока;

ЭП – эмиттерный повторитель;

Гет – гетеродин.

Смеситель осуществляет преобразование входного сигнала ВЧ в сигнал промежуточной частоты, которая служит для последующей обработки сигнала.

f_пр.ч = 320 кГц – значение промежуточной частоты в данной радиостанции;

Полоса пропускания ФСС – Δf = (4±1) кГц.

Основная избирательность по соседнему каналу обеспечивается в тракте УПЧ, в нём же обеспечивается основное усиление принимаемого сигнала.

Избирательность по зеркальному каналу обеспечивается в тракте преселектора.

Чтобы поддерживать на выходе приёмника сигнал постоянного уровня или изменяющегося в небольших пределах уровня, в приёмнике применяется система автоматической регулировки усиления (АРУ), которая состоит из амплитудного детектора и УПТ. Вход АРУ подключён к выходу 1-го каскада УПЧ, а выход АРУ подключён к электронному аттенюатору (аттенюатор – устройство вносящее затухание).

В приёмнике предусмотрена клемма «выход ПЧ», которая через схему ЭП подключена к выходу 1-го каскада УПЧ. ЭП осуществляет согласование высокоомного выходного сопротивления каскада УПЧ1 с волновым сопротивлением кабеля (ρ = 50 Ω), который подключается к клемме «выход ПЧ».

«выход ПЧ» необходим для работы устройства автоматического выбора станции.

ШП – Шумоподавитель в приёмнике, предназначен для устранения прослушивания собственных шумов приёмника в громкоговорителе или микротелефонной трубке.

Мощность шумов определяется: ,

где - - ширина полосы пропускания; - постоянная Больцмана.

В приёмнике имеется 3-х каскадный усилитель НЧ, работающий в режиме класса D.

Класс А: форма сигнала на выходе совпадает с формой сигнала на выходе (КПД = 50%), линейный режим;

Класс С: угол отсечки Θ = 90˚;

Класс D: глубокое ограничение НЧ сигнала (меняется длительность сигнала), повышается кпд до 90%.

Особенности работы аттенюатора.

Аттенюатор является составной частью системы АРУ, которая в свою очередь, может быть: инерционной АРУ (ИАРУ), быстродействующей АРУ (БАРУ) и мгновенной АРУ (МАРУ). Чаще в приёмниках используется ИАРУ.

По принципу действия эти ИАРУ различаются на АРУ, изменяющий коэффициент усиления приёмного тракта и АРУ, изменяющих переходное сопротивление межкасадных соединений.

Параметры АРУ: 1) эффективность АРУ по входу – оценивает во сколько раз изменятся уровни сигнала на выходе приёмника при определённом уровне изменения входного сигнала с включённой АРУ по сравнению с выключенной АРУ.

;

Эффективней считается та система АРУ, у которой при больших изменениях входного сигнала меньше изменяется уровень сигнала на выходе при допустимых изменениях коэффициента нелинейных искажений.

В радиостанциях ЖР-К используется диодный аттенюатор:

- задают рабочую точку диодов ;

- разделительные конденсаторы межкаскадного соединения между УПЧ1, УПЧ2.

Через на аноды диодов подаётся управляющее напряжение с выхода УПТ схемы АРУ;

- разделительный конденсатор.

В этом приёмнике избирательность по соседнему каналу обеспечивается 8-ми звенным фильтром сосредоточенной селекции, а промежуточная частота равна 320 кГц.

Шумоподавитель приёмника ЖР-К.

АД – амплитудный детектор;

RC - интегрирующая цепь;

Т – триггер.

Шумоподавительпредназначен для ослабления воздействия импульсных помех на выходе приёмника.

Работает по анализу уровня огибающей входного сигнала, которую выделяет АД.

Постоянная времени заряда RC-цепи, τ_зар << τ_разр.

Это сделано для того, что при воздействии на приёмник серии импульсных помех не происходило «открывание» НЧ тракта.

При поступлении вызывного сигнала заряжается конденсатор, «опрокидывается» триггер и подаётся питание 12,6 В на УНЧ2. С ним ключ К отключается шумоподавитель.

Структурная схема радиостанции ЖР-У

Передатчик: 3-канальный.

ЗГ – задающий генератор (взаимоисключающие), один ЗГ работает, остальные – нет.

ЗГ – кварцевые автогенераторы;

УО1 – 1-й усилитель-ограничитель;

ФМ – фазовый модулятор;

УО2 - 2-й усилитель-ограничитель;

Умн1 – удвоитель частоты;

Умн2, Умн3 – утроители частоты;

УМП – предварительный усилитель мощности;

Ум1÷УМ4 – 4-х каскадный усилитель мощности;

Д – датчик рассогласования;

УС1 предназначен для того, чтобы уровень сигнала на выходе передатчика был постоянным (спектр сигнала).

УС2 предназначен для устранения паразитной амплитудной модуляции;

УМП служит для согласования выхода умножителя частоты со входным сопротивлением усилителя мощности УМ.

УМ – усилитель мощности передатчика работает в режиме класса D (спектр сигнала на выходе широполосный).

Фильтр низших частот (ФНЧ) подавляет высшие составляющие не основных излучений (частота среза фильтра – 3,4 кГц/18).

В данной радиостанции датчик (Д) контролирует режим согласования и усилителя мощности с антенной и в случае рассогласования на выходе Д получается напряжение положительной или отрицательной полярности. Сигнал рассогласования усиливается УПТ и подаётся на вход УМ1.

Приёмник.

Пресел. – преселектор;

См1 – 1-й смеситель частоты;

Г1 ÷ Г3 – задающий генератор 1-го гетеродина;

1УПЧ – усилитель 1-ой промежуточной частоты;

1ФСС – 3-х звенный фильтр сосредоточенной селекции (f_пч1 = 24 МГц);

См2 – 2-й смеситель частоты;

2ФСС – 10-ти звенный фильтр сосредоточенной селекции (f_пч2 = 1596 кГц);

2УПЧ1 ÷ 2УПЧ3 – 3-х каскадный усилитель 2-ой промежуточной частоты;

ЧД – частотный детектор;

ШП – шумоподавитель.

В данном приёмнике применяется двойное преобразование частоты. 1-я промежуточная частота равна 24 МГц, 2-я промежуточная частота равна 1596 кГц. Двойное преобразование частоты применяется для того, чтобы с одной стороны обеспечить высокую чувствительность по соседнему каналу, а с другой стороны, чтобы обеспечить высокую избирательность по зеркальному каналу.

Явление блокировки.

Блокировка – частичное или полное подавление полезного сигнала мешающим сигналом (напряжение сигнала с соседнего канала). Это явление связано с нелинейностью амплитудной характеристики входных устройств.

УВЧ является нелинейным устройством.

Проходная характеристика.

Перекрёстная модуляция – перенос модуляции с одного сигнала на другой.