Устройство радиостанции
Для обмена информацией между двумя точками пространства посредством радиоволн в каждой из них должно быть по радиостанции. Радиостанция – это устройство, состоящее из радиопередатчика и радиоприёмника.
Принципиальная схема передатчика
Носителем полезной информации при радиосвязи является высокочастотное электромагнитное колебание. Его принято называть несущим. Несущее колебание в радиопередатчике вырабатывает задающий генератор ЗГ (рис. 1).
Любое колебание, в том числе и электромагнитное, характеризуется тремя основными параметрами: амплитудой, частотой и фазой. Если все эти характеристики неизменны, то такое колебание не несет в себе никакой полезной информации и называется немодулированным. Для того чтобы оно стало переносчиком информации, нужно хотя бы один из перечисленных параметров изменять по закону полезного сигнала. Полезным сигналом в радиосвязи является низкочастотное колебание (например, в радиотелефонии в качестве него выступает человеческая речь). Процесс изменения любого из параметров несущего колебания в соответствии с низкочастотным называется модуляцией. Осуществление этого процесса происходит в модуляторе М. Т.к. существует три основных параметра колебаний, то следует различать три вида модуляции: амплитудную, частотную и фазовую.
|
Рис. 1. Схема радиопередатчика
С выхода модулятора сигнал в принципе готов передаче, но для обеспечения определенного радиуса действия радиостанции его предварительно усиливают в каскадах усилителя высокой частоты УВЧ, после чего он поступает в антенну А для излучения в окружающее пространство.
Кроме мощностных возможностей передатчика, очень важной технической характеристикой является стабильность его несущей частоты. В основном этот параметр определяется свойствами колебательного контура, который обязательно входит в состав ЗГ. Для того чтобы ЗГ вырабатывал стабильные колебания, индуктивности и ёмкости (катушки и конденсаторы), входящие в состав колебательного контура, должны быть также неизменны. Для достижения этого используются различные технические решения. Так, в современных радиопередатчиках очень широко применяются кварцевые генераторы. Они основаны на том, что в качестве колебательного контура в них используется кварцевая пластина, помещённая в электрическое поле конденсатора. При этом данная пластина обладает двумя важными свойствами, которые и используются здесь:
1. Наличие собственных высокостабильных механических колебаний.
2. Наличие прямого пьезоэлектрического эффекта.
Принципиальная схема приёмника
В настоящее время в подавляющем большинстве случаев в радиостанциях применяются приемники супергетеродинного типа (рис. 2).
Приходящий к антенне А приемника высокочастотный модулированный сигнал обычно слаб по мощности. Поэтому перед дальнейшей обработкой его предварительно усиливают в каскадах усилителя высокой частоты УВЧ. Усиленный сигнал подается в преобразователь П, состоящий из смесителя СМ и гетеродина Г. Гетеродин является маломощным вспомогательным генератором, вырабатывающим колебания, частота которых несколько отлична от несущей. В смесителе колебания гетеродина и принятые усиленные колебания взаимонакладываются (смешиваются). На выходе смесителя из них выделяется сигнал их разностной частоты. Эту частоту принято называть промежуточной. Промежуточная частота обладает двумя замечательными свойствами, благодаря которым приемники супергетеродинного типа нашли столь широкое применение:
1. Стабильность.
Сохранение закона модуляции.
|
Рис. 2. Схема радиоприёмника
Сигнал промежуточной частоты проходит многокаскадное усиление в УПЧ – усилителе промежуточной частоты, который является основным усилителем приёмников данного типа. После УПЧ сигнал подаётся в детектор Д. Детектированием называется выделение низкочастотной (полезной) составляющей из высокочастотного модулированного колебания, т.е. по своей сути детектирование – это процесс обратный модуляции. Следовательно, по аналогии с модуляторами нужно различать три основных вида детекторов: амплитудный, частотный и фазовый.
Выделенный детектором полезный сигнал усиливается усилителем низкой частоты УНЧ и прослушивается в оконечном устройстве ОУ, в качестве которого в приёмниках выступают громкоговоритель, головные телефоны, записывающие устройства и др.
Наиболее важными техническими характеристиками приёмника являются его чувствительность, избирательность и полоса пропускания.
Чувствительность – это способность приемника воспринимать слабые сигналы, пришедшие на его вход, и выдавать их в ОУ в виде, достаточном для нормального восприятия. Количественно этот параметр представляет собой минимально допустимый сигнал, измеряемый в единицах напряжения, напряженности или мощности приходящего поля, который приёмник еще способен обработать. Полоса пропускания – это полоса частот, наиболее усиливаемая приёмником. Избирательность – это способность приемника равномерно усиливать полосу пропускания.
Осуществление радиосвязи между двумя корреспондентами обычно производится двумя способами. В первом для передачи информации они поочерёдно используют одну и ту же частоту. Этот вид связи называется симплексным. Во втором случае каждый корреспондент использует собственную частоту. Такой вид связи называется дуплексным.