Для установления связи по радиоканалу необходимо чтобы у каждого корреспондента имелся передатчик и приёмник. Устройство, объединяющее оба этих элементов в одну конструкцию, называется радиостанцией. В зависимости от вида модуляции передатчики имеют следущую структурную схему:
1. Задающий генератор. Устройство (совокупность устройств), предназначенное для вырабатывания сигнала несущей частоты с параметрами высокой стабильности и, как правило, с возможностью плавной или дискретной выборкой необходимой частоты. Исполняется на ламповой или полупроводниковой базе. В радиопередатчиках ранних выпусков представляет собой автогенератор на радиолампах с перестройкой частоты с помощью конденсатора переменной ёмкости. В более поздних выпусках применяются цифровые синтезаторы частот.
2. Усилитель- преобразователь высокочастотного сигнала. Устройство (совокупность устройств), предназначенное для усиления, преобразования (умножения, деления, сложения) сигнала ВЧ и согласования со входом усилителя мощности. Исполняется на той же базе что и 1. Содержит, как правило, несколько каскадов усилителей, имеющих резонансную нагрузку (колебательный контур).
3. Усилитель мощности. (Выходной усилитель). Устройство, предназначенное для доведения уровня мощности сигнала до значения, обозначенного в технических характеристиках передатчика. В радиопередатчиках мощности более 10 Вт исполняется, как правило, на радиолампах менее 10Вт – на полупроводниках, за исключением радиопередатчиков ранних выпусков.
4. Модулятор. Устройство, предназначенное для изменения параметров сигнала высокой частоты по закону изменения информационного сигнала. Представляет собой усилитель низкой (речевой) частоты, выходной сигнал которого, воздействуя на усилитель мощности, изменяет его режим и соответственно уровень выходного сигнала.
5. Блок согласования. Устройство, предназначенное для согласования выходных параметров усилителя мощности со входными параметрами антенного устройства. Бывает ручное и автоматическое. Необходимо, т.к. при перестройке радиопередатчика по частоте, смене антенн и изменении внешних параметров среды изменяются и вышеуказанные параметры усилителя мощности и антенных устройств. Представляет собой набор емкостей и индуктивностей с возможностью изменения их значений.
6. Усилитель низкой частоты. Предназначен для усиления сигнала от микрофона, радиопередатчика, телефонной линии и т.д. до уровня необходимого для нормальной работы модулятора.
ИП – источник питания. Устройство для обеспечения энергоснабжением блоков радиопередатчика.
Радиопередатчики с АМ имеют ограниченное применение (Р-130, Р-140) всвязи с большой энергоемкостью и низкой помехозащищенностью, но благодаря простоте схемного решения представляют собой хороший учебный материал для усвоения основных принципов радиосвязи.
Основным видом модуляции, применяемой в ВС является ЧМ. Основания для этого были приведены выше в сравнительных характеристиках видов модуляций.
Радиопередатчики с ЧМ имеют достаточно простое схемное решение и, не взирая на то, что в режиме передачи несущая частота излучается постоянно имеют меньшую энергоемкость чем при АМ, т.к. позволили отказаться от модулятора усилителя мощности, энергопотребление которого приблизительно равно мощности самого радиопередатчика.
Назначение блоков принципиально не отличается от блоков радиопередатчика с АМ. Разница заключается в том, что модуляция сигнала осуществляется в изначальном варианте формирования сигнала несущей частоты непосредственно в задающем генераторе или в предварительных каскадах усилителя сигнала высокой частоты. Также используются схемы сложения сигнала задающего генератора с промоделированным сигналом более низкой частоты.
Непосредственно ЧМ реализуется с применением варикапов (диодов, изменяющих свою внутреннюю ёмкость в зависимости от приложенного обратного напряжения), генераторов содержащих реактивную лампу (изменяющую свою ёмкость, в зависимости от режима работы), каскадов усиления, изменяющих свою фазовую характеристику в зависимости от управляющего напряжения и. т. д. Структурная схема передатчика с однополосной модуляцией (SSB) принципиальных отличий от радиопередатчика с ЧМ не имеет, за исключением того что, модуляция происходит по амплитуде и формировании сигнала содержащего одну боковую полосу. Модуляция происходит также в изначальном варианте формирования сигнала несущей частоты.
Требования, предъявляемые к последующим каскадам усиления и формирования сигнала модулированной частоты при SSB достаточно высоки, т.к. информация заложена в изменении амплитуды сигнала. При ЧМ эти требования гораздо ниже т.к. информация заложена изменении частоты несущей и искажении амплитуды и формы сигнала несущей не отражается на качестве передачи информации.
Основными характеристиками радиопередатчика являются:
· “Диапазон рабочих частот”. Полоса частот (кГц, МГц) в которой передатчик способен выполнить своё функциональное назначение.
· “Выходная мощность”. Гарантированная мощность (Вт, кВт) отдаваемая передатчиком в согласованное с ним антенное устройство во всём диапазоне рабочих частот.
· “Потребляемая мощность”. Максимальная мощность (кВт, Вт) потребляемая от источника электропитания радиопередатчиком при максимальной выходной мощности.
Остальные характеристики являются вспомогательными и используются в зависимости от предназначения радиопередатчика.
Сигнал переданный в эфир должен быть принят корреспондентом и обработан до уровня прикладного использования.
Устройство для приёма (выделения) сигнала из совокупности электромагнитных излучений и обработки его называют радиоприёмником.
Упрощённая схема радиоприёмника:
- Входное устройство. Предназначено для выделения конкретного сигнала из совокупности электромагнитных излучений и подавления ненужных радиочастот. Состоит из резонансного контура (совокупности контуров) с возможностью изменения ёмкости или индуктивности для перестройки на нужную частоту.
- Усилитель уровня сигнала. Предназначен для подъёма уровня сигнала до значения, необходимого для нормальной работы демодулятора (детектора)
3. – демодулятор (детектор). Предназначен для выделения информационного сигнала из принятого модулированного. Схемные решения детекторов для различных видов модуляции принципиально различны.
4. – усилитель низкой частоты. Предназначен для подъема уровня информационного сигнала до значения, необходимого для нормальной работы выходного устройства (телефонов, громкоговорителей, оконечной аппаратуры и т.д.)
Основными характеристиками радиоприемника являются
“Диапазон рабочих частот”. Полоса частот (кГц, МГц) в которой приемник способен выполнить свое функциональное назначение.
— “Чувствительность”. Минимальное напряжение (мВ, мкВ) приложенное ко входу приемника, при котором выходное устройство функционирует согласно заданным нормам.
— “Избирательность”. (дБ) Способность приемника выделять полезный сигнал из совокупности электромагнитных излучений с подавлением мешающих сигналов.
Остальные характеристики являются вспомогательными и используются в зависимости от предназначения радиоприемника.
Данная схема радиоприемника на практике в аппаратуре связи ВС не используется, т.к. обладает очень низкими техническими характеристиками. Практически все радиоприемники, используемые в аппаратуре связи ВС собраны по схеме супергетеродина.
Функциональные предназначения номеров 1,2,6,7 представлены выше.
Отличие данной схемы от предыдущей находится в следующем: Основное усиление сигнала происходит в “Усилителе промежуточной частоты”(4) который представляет из себя устройство из нескольких последовательно соединенных не перестраиваемых резонансных усилителей с высокой избирательной способностью.
Полезный сигнал, выделенный выходным устройством (1) и усиленный усилителем высокой частоты (3). Туда же подается сигнал с перестраиваемого генератора (гетеродина) (5). В результате смешения сигналов на выходе смесителя возникает их сумма и разность. Усилитель промежуточной частоты настроен на разностную частоту между сигналом гетеродина и принимаемых сигналом. Т.к. гетеродин изменяет значение своей частоты синхронно с изменением настройки входного устройства, разность между частотой сигнала гетеродина и принимаемым сигналом остается постоянной. Характер модуляции высокочастотного сигнала при преобразовании не меняется.
Усилитель промежуточной частоты является не перестраиваемым, что позволяет добиться высоких значений характеристик “Чувствительность” и “Избирательность”.
Радиостанции, используемые в организации радиосвязи в ВС, в большинстве собраны по, так называемой, трансиверной схеме. Это означает, что отдельные блоки радиостанции (усилители высокой и низкой частоты, генераторы и др.) используются как в режиме приема так и передачи. Такое схемное решение дает значительную экономию энергопотребления и материалов, и снижает массу радиостанции.
Вывод: Радиостанция является многофункциональным устройством, предназначенным для передачи и приема радиосигналов. Виды радиостанций и их функциональное предназначение различны. Наиболее приемлемые схемы радиоприемников – супергетеродинные. Большинство схем радиостанций – трансфертные.
