7. Технические характеристики радиопередающих устройств. Структурная схема радиопередатчика.

Радиопередающим устройством (радиопередатчиком) называется однокаскадное или многокаскадное устройство, предназначенное для создания колебаний высокой частоты требуемой мощности и излучения в пространство этих колебаний в виде электромагнитных волн.

Первичный сигнал, подлежащий передаче, поступает на входную цепь. Входная цепь обеспечивает согласование этого сигнала с РПдУ, в конечном итоге, это определяется параметрами модулированного радиосигнала, передаваемого в линию.

Генератор несущей частоты формирует колебания несущей частоты, которые и являются переносчиками сообщения. В современных системах связи генератор несущей частоты выполняют в виде синтезатора частот. Синтезатор частот - устройство, предназначенное для формирования в заданном диапазоне частот высоко стабильных колебаний, определяемых стабильностью параметров задающего генератора.

Модулятор - узел, в котором на параметры несущего колебания накладывается передаваемое сообщение. При формировании в РПдУ радиосигналов с амплитудной или фазовой модуляцией синтезатор частоты вырабатывает колебания с постоянной частотой. При дополнительном воздействии модулирующим сигналом на частоту выходного колебания синтезатора частот можно получить радиосигналы с частотной модуляцией.

Усилитель мощности предназначен для увеличения уровня радиосигнала до величины, определяемой мощностью излучаемого сигнала в системе связи. Необходимое согласование РПдУ с антенной обеспечивает выходная цепь.

Передающие устройства характеризуются следующими параметрами: диапазоном частот, видом модуляции сигнала на выходе, мощностью выходного сигнала, стабильностью частоты, уровнем побочных излучений.

К основным энергетическим показателям РПдУ относят выходную мощность передатчика (дБм), и коэффициент полезного действия. Различают пиковую мощность полезного сигнала РПдУ и усредненное значение мощности за определенный интервал времени. Коэффициент полезного действия - это отношение полезной мощности, подводимой к антенне, к мощности, потребляемой РпдУ от источника электропитания. U=20lgKu, P=10lgKp.

Важной характеристикой систем связи является стабильность частоты излучаемых колебаний. Под нестабильностью частоты РПдУ понимают отклонение частоты излучаемых колебаний относительно номинального значения. Недостаточная стабильность частоты ухудшает качество связи и может являться причиной помех для радиотехнических устройств, работающих в смежных диапазонах частот.

8. Автогенераторы гармонических колебаний. Условия возбуждения. Трехточечная схема.

Автогенератор – устройство, вырабатывающее одну гармонику заданной частоты при подключении этого устройства к Еп. RC-цепи, LC, кварцевый резонатор. Автогенератор должен иметь стационарные колебания. Условия для стационарных колебаний: 1. Баланс амплитуд – произведение всех Кус и Косл = 1 (К=Кус*Кобратной связи=1); 2. Баланс фаз (Фус+Фос=0;2п), коэффициент передачи должен быть действительным, мнимая часть = 0.

Генератор с мостом Вина

Частота генерации:

,

Основа схемы – неинвертирующий ОУ, с коэффициентом передачи . Цепь положительной обратной связи составлена из резисторов и конденсаторов (мост Вина).

Величина достигает наибольшего значения , когда мнимая часть знаменателя обращается в ноль, т.е. на частоте квазирезонанса .

Равенство мнимой части нулю соответствует выполнению условия баланса фаз, который осуществляется только на одной частоте .

Для возникновения колебаний на этой частоте необходимо выполнить условие баланса амплитуд: > 1. Так как на частоте коэффициент , то коэффициент усиления неинвертирующего усилителя должен быть больше 3. Такой коэффициент устанавливается резисторами и .

Для первоначального запуска необходимо, чтобы коэффициент усиления был больше 3, а для получения синусоидальных колебаний с минимальными искажениями нужно, чтобы .

Для разрешения этого противоречия в цепь ОС неинвертирующего усилителя включают нелинейный элемент, например, два диода, включенных встречнопараллельно.

Если К > 3, то сопротивление диода уменьшается, что и приведет к снижению коэффициента усиления и, следовательно, к стабилизации амплитуды выходного напря­жения. Если K < 3, то сопротивление диода увеличивается. Исходя из ВАХ диода, его R падает при увеличении тока и возрастает при его уменьшении.

Трехточечные схемы

Трехточечным автогенератором является генератор, в котором колебательный контур подключается к усилительному элементу тремя точками. В этой схеме элементы колебательной системы заменим реактивными сопротивлениями X_КБ, X_БЭ, X_КЭ. Элементы колебательной системы могут быть конденсаторами, катушками индуктивности. В такой схеме автогенератора колебания могут возникнуть на частоте генерации f_г при выполнении условия резонанса

X_КБ+X_БЭ+X_КЭ=0                                                                          

Следовательно, один из элементов должен иметь противоположный знак по отношению к двум другим элементам. Определить знаки элементов можно исходя из коэффициента обратной связи Кос= X_БЭ/X_КЭ. Согласно уравнению автогенератора коэффициент обратной связи должен быть положительным. Следовательно элементы X_БЭ, X_КЭ должны иметь одинаковый знак, а элемент X_КБ должен иметь противоположный знак. В соответствии с вышеизложенным можно составить два варианта трехточечных схем: емкостную и индуктивную. Для L x>0, для C x<0. В схеме с ОЭ вход – БЭ, выход – КЭ. Коэффициент передачи B=Uoc/Uout.

В ёмкостной трёхточечной схеме положительная ОС осуществляется за

счёт ёмкостного делителя С₁, С₂. Амплитудные условия самовозбуждения для этой схемы выполняются соотношением ёмкостей С₂/С₁, чем оно меньше, тем глубже ПОС, обычно С₂<С₁.

Правило построения трёхточечных схем заключается в следующем:

Если между коллектором и базой индуктивный характер сопротивления, то между коллектором и эмиттером, базой и эмиттером ёмкостный характер сопротивления.

Если между коллектором и базой ёмкостный характер сопротивления, то между коллектором и эмиттером, базой и эмиттером индуктивный характер сопротивления.

В этих случаях в трёхточечных схемах АГ выполняются фазовые условия

возбуждения электрических колебаний.

Х-ки схем: 1. С ОЭ – самая НЧ и термоустойчивая; 2. С ОБ – ВЧ, термоустойчивая, используется в качестве гетеродинов и задающих генераторов; 3. С ОК – СВЧ схемы, высокая устойчивость, т.к. охвачена 100% ОС. Кус немного меньше 1, за счет ПОС можно задать Кус > 1. B=1+C1/C2=1.5.