18)Принципы обеспечения радиосвязи прямой и отраженной волной.

Возможность отражения пространственных волн от ионосферы, кроме электронной плотности слоя и частоты радиоволн, зависит от угла, под которым волны падают на отражающий слой. Чем меньше этот угол, тем более короткие волны могут отражаться от данного слоя. Самую короткую волну, которая еще отражается от слоя, при вертикальном падении называют критической волной, а частоту, соответствующую ей, критической частотой данного слоя. Частоты, которые можно применять для связи пространственным лучом принято называть рабочими частотами. Рабочую частоту, котораяв данный период времени проходит с наименьшим поглощением в ионосфере, называют максимально - применимой частотой (МПЧ). Она связана с критической частотой следующим соотношением: Fмпч= fкр/cosO где, Fмпч - максимально применимая частота(МПЧ); fкр- критическая частота; О - угол между вертикально и направлением  излучения пространственного луча Рабочая частота может быть равна или ниже максимально применимой. Для заданных условий связи выбирается та из них, которая испытывает минимальное поглощение.

20. Назначение, классификация и общее устройство радиопередающих устройств.

Радиопереда́тчик (радиопередающее устройство) — устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению.

Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:

— задающий генератор (например, синтезатор с ФАПЧ или DDS);

— модулятор (например, аналоговый или DSP с применением векторной IQ модуляции);

— предварительного, предоконечного и оконечного усилителей;

— цепей согласования импедансов, фильтров, систем защит от аварийных режимов работы, измерения параметров и индикации.

С труктурная схема радиопередающего устройства представлена на рис.1

Рис. 1

Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:

• задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;

• модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке — возбудитель);

• усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;

• устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;

• антенна, обеспечивающая излучение сигнала.

21.Управление колебаниями передатчика, принципы амплитудной, частотной и однополосной модуляции.

При амплитудной модуляции полезное сообщение содержится в боковых полосах частот спектра AM сигнала, которые полностью повторяют спектр модулирующего сигнала. Эти полосы одинаково и располагаются симметрично относительно несущей частоты. Колебания же несущей частоты непосредственной информации о передаваемом сообщении не содержат. Поэтому для передачи сообщения в принципе достаточно излучать в виде электромагнитной волны лишь одну боковую полосу частот спектра AM сигнала. Модуляция, в результате которой получают колебания с одной боковой полосой частот, называют однополосной (ОМ).

ОМ сигнал можно получить из обычного AM сигнала путем частичного или полного подавления колебания несущей частоты и одной из боковых полое частот. Спектр частот ОМ сигнала показан на рис. 2:

Рис.2. Спектр частот ОМ сигнала.

ОМ сигналы обладают следующими важными преимуществами перед AM:

1. При передаче ОМ сигналов вся мощность передатчика используется на создание только одной боковой полосы, тогда как при AM мощность передатчика расходуется на создании несущей частоты и двух боковых полос частот;

2. ПриОМ полоса пропускания приемника уменьшается вдвое, что приводит к снижению уровня внутренних шумов и улучшает соотношение сигнал / шум, что эквивалентно увеличению мощности передатчика;

3. При ОМ в диапазоне коротких волн понижается уровень быстрых замираний, которые являются значительной помехой радиоприему;

4. Средняя мощность, потребляемая от источника питания, при передаче ОМ сигнала уменьшается, так как в режиме молчания колебания на выходе передатчика практически отсутствуют.

Расчеты показывают, что однополосная модуляция по сравнению с амплитудной дает экономический выигрыш примерно в 16-20 раз. Кроме того, сужение полосы частот, занимаемой лишь одной линией радиосвязи, позволяет разместить на одном и том же участке диапазона в два раза больше линий связи.

Амплитудной модуляцией называют такой вид воздействия на высокочастотные колебания,в результате которого их амплитуда изменяется по закону передаваемого сигнала.

Рис. 3 Амплитудная модуляция несущей частоты гармонических колебаний

Рис. 4 Спектр AM сигнала при модуляции сигналом постоянной частоты

Если же в качестве модулирующего напряжения используется спектр звуковых частот FminFmax , то в результате модуляции будет получено колебание, спектр частот которого будет включать колебание несущей частоты f, a также верхнюю и нижнюю боковые полосы частот (рис.5):

Рис. 5

Не трудно увидеть, что при AM ширина спектра передаваемых частот равна удвоенной максимальной модулирующей частоте. Ширина спектра AM колебаний влияет на полосу пропускания выходных каскадов передатчика, как и на полосу пропускания приёмника.

Таким образом, недостатками амплитудной модуляции являются:

1. При амплитудной модуляции при глубине модуляции 100% мощность одной боковой полосы частот составляет лишь ¼ мощности несущего колебания;

2. Передатчик должен обеспечивать мощность в 4 раза превосходящую мощность при работе в режиме молчания;

3. При амплитудной модуляции радиосигнал занимает широкий спектр частот, равный удвоенной максимальной частоте модулирующего сигнала;

4. Радиосигналы с амплитудной модуляцией сильно подвержены влиянию атмосферных и промышленных помех, оказывающих воздействие на амплитуду передаваемого по радиоканалу сигнала.

Частотная модуляция - этот такой вид управления высокочастотными колебаниями, при котором по закону модулирующего сигнала осуществляется изменение частоты колебаний, я амплитуда остаётся постоянной.

Рис.6 График изменения ЧМ колебаний во времени.

Частотная модуляция неразрывно связана с фазовой модуляцией, так как с изменением частоты связано и изменение фазы модулированного колебания.

Иными словами, в случае ЧМ возникает бесконечный спектр боковых частот:

Рис.7 Спектры ЧМ сигнала при гармоническом модулирующем сигнале и разных значениях индекса модуляции

Поскольку при этом виде модуляции девиация частоты обычно превышает частоту модулирующего сигнала, то ширина спектра получается большой (обычно 15 - 18 кГц). Это обстоятельство предопределило использование частотной манипуляции только в УКВ- диапазоне, характеризующимся большой частотной емкостью и позволяющем использовать соседние частоты с большим разносом частот.

Таким образом, к достоинствам ЧМ сигнала можно отнести:

1. Амплитуда такого сигнала остаётся неизменной во времени. Это позволяет обеспечить эффективное усиление сигнала в передатчике и подвергнуть его амплитудному ограничению в приёмнике, что позволяют устранить мешающее воздействие атмосферных и промышленных помех;

2. В отличии от АМ, при ЧМ передатчик постоянно используется на полную мощность.

Недостатком ЧМ сигнала является то, что он занимает более широкую полосу частот, чем при AM, что уменьшает количество возможных каналов связи на определённом участке диапазона частот.

ЧМ сигналы нашли широкое применение в УКВ - диапазоне для обеспечения телефонной радиосвязи.