Принцип реализации электромагнитной совместимости. Генераторы с внешним возбуждением

1.

Принцип реализации электромагнитной совместимости
Тема 1. Генераторы с внешним возбуждением
Лекция 1.
Общие принципы генерирования радиочастотных колебаний
Вопросы:
1. Место радиопередающего устройства в системе передачи информации.
2. Основные требования к радиопередающим устройствам.
3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика.
1

2.

Литература
2
1. Радиопередающие устройства / под ред. В. В.Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1996.
560 с.
2. Цифровые и аналоговые системы передачи: учебник для вузов / В. И. Иванов, В. Н.
Гордиенко, Г. Н. Попов и др. - М. : Горячая линия - Телеком, 2003. - 232 с.
3. Павлов, Б.А. Генераторы с внешним возбуждением: учеб. пособие / Б.А. Павлов, Л.Д.
Вилесов, В. Н. Филатов. ГУАП. СПб., 2003. 28 с.
4. Проектирование устройств генерирования и формирования сигналов в системах
подвижной радиосвязи: учебное пособие / В.В. Шахгильдян, В.Л. Карякин. - М.: СОЛОНПРЕСС, 2011. - 400 с.
5. Проектирование радиопередающих устройств: учеб. пособие для вузов / под ред.
В.В.Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 2000. 653 с. Вамберский, М.В. Передающие
устройства СВЧ / М.В. Вамберский, В.И. Казанцев, С.А. Шелухин. М.: Высшая школа,
1984. 448 с.

3.

Литература
Электронные образовательные ресурсы:
6. Головин, О.В. Устройства генерирования, формирования, приема и обработки
сигналов. [Электронный ресурс]: учебное пособие. — Электрон. дан. — М.: Горячая
линия-Телеком, 2012. — 782 с. — Режим доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=5146
7. Возбудители радиопередающих устройств: Учебное пособие.
http://window.edu.ru/resource/742/44742/files/filatovvoz.pdf
3

4.

Вопрос 1. Место радиопередающего устройства в системе передачи информации
4
Предметом дисциплины является
изучение совокупности методов, устройств генерирования и управления
электромагнитными колебаниями с целью формирования сигналов и
эффективного применения их в радиотехнических системах обнаружения,
измерения
координат,
параметров
движения
и
характеристик
радиолокационных целей.
Устройства генерирования и формирования сигналов (УГФС) могут
составлять до 40% объема аппаратуры радиотехнических систем (РТС) и
потреблять до 80% энергии, используемой РТС.

5.

Вопрос 1. Место радиопередающего устройства в системе передачи информации
Структурная схема системы передачи информации
Передающая сторона
ИИ
ПУ
КУ
РПдУ
А
Среда распространения
А
Приемная сторона
РПмУ ДКУ
ПУ
ПИ
5

6.

Вопрос 1. Место радиопередающего устройства в системе передачи информации
6
Основные задачи передатчика
1. Усиление мощности (чтобы обеспечить требуемую дальность действия радиолинии).
2. Перенос спектра сообщений из области низких частот в область радиочастот (чтобы
антенны имели приемлемые размеры).
λ = с/f = 3∙108/f
Линейный размер антенны должен быть сравним с длиной волны
Оптимально: d = λ/2.
G
λ = C/f = 3∙108/f = 1000 км
Размер антенны – сотни
километров
300 Гц
3,5кГц
λ = C/f = 3∙108/f = 33см
Размер антенны –
сантиметры
900МГц
f

7.

Вопрос 1. Место радиопередающего устройства в системе передачи информации
7
Классификация УГФС
По назначению
- связные;
- радиолокационные;
- радионавигационные;
- телевизионные;
и т.д.
По диапазону волн
- метровые;
- дециметровые;
- сантиметровые;
- миллиметровые.
По режиму работы
По типу генератора
- импульсные;
- непрерывного
режима.
- ламповые;
- магнетронные;
- полупроводниковые;
и т.д.
По мощности
По условиям работы
- малой;
- средней;
- большой.
- стационарные;
- подвижные.

8.

Вопрос 2. Основные требования к радиопередающим устройствам
8
Основные требования:
1.
2.
3.
4.
По рабочей частоте (диапазону частот).
По стабильности частоты.
По мощности на выходе передатчика.
По промышленному КПД.
Рабочая частота (диапазон частот) зависит от:
задач, которые решаются радиотехнической системой;
условий, в которых функционирует радиолиния.
Стабильность частоты — способность передатчика сохранять свою частоту неизменной.
Стабильность частоты влияет на:
надежность вхождения в связь;
эффективность использования отведенного диапазона частот.

9.

Вопрос 2. Основные требования к радиопередающим устройствам
Идеальная стабильность частоты. Не требуются защитные интервалы.
В отведенном диапазоне размещены сигналы 20 передатчиков (Δf = 500 кГц).
G
10 МГц
f
Низкая стабильность частоты. Требуются защитные интервалы.
В отведенном диапазоне размещены сигналы 10 передатчиков (Δf = 500 кГц).
G
10 МГц
f
9

10.

Вопрос 2. Основные требования к радиопередающим устройствам
10
От мощности на выходе передатчика зависят:
дальность действия радиолинии;
помехоустойчивость радиотехнической системы.
Промышленный КПД:
отношение мощности высокочастотных колебаний на выходе передатчика к мощности,
потребляемой от промышленной электрической сети.
Промышленный КПД передатчика должен быть как можно больше!
Малый промышленный КПД означает:
в стационарных передатчиках — большую абсолютную потребляемую мощность,
в мобильных устройствах — малое время автономного функционирования.

11.

Вопрос 3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика
11
Требования к передатчику противоречивы и на высоком уровне не могут
быть выполнены в одном каскаде!
Поэтому, начиная с 20-х годов прошлого столетия, передатчики строятся по
многокаскадной схеме.
Основная идея многокаскадной схемы
Каждый из каскадов преимущественно обеспечивает выполнение какого-то
одного из основных требований.

12.

Вопрос 3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика
Структурная схема многокаскадного радиопередающего устройства
ЗГ
БК
ЧМ
S(t)
УЧ
ПУМ
ВУМ
ФМ
М
АМ
12

13.

Вопрос 3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика
13
ЗГ — задающий генератор
Обеспечивает:
необходимую стабильность частоты;
значение частоты, удобное для дальнейшего формирования несущего колебания.
Высокая стабильность частоты достигается за счет :
работы ЗГ на относительно низкой частоте (примерно до 20 МГц);
работы ЗГ с низкой выходной мощностью (десятки-сотни милливатт);
применения специальных методов стабилизации частоты.
БК — буферный каскад
Способствует сохранению высокой стабильности частоты ЗГ за счет ослабления
влияния остальных каскадов на ЗГ.
БК должен иметь высокое входное сопротивление.

14.

Вопрос 3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика
14
УЧ — умножитель частоты
Формирует рабочую частоту передатчика из частоты ЗГ.
Как правило, УЧ состоит из нескольких последовательно включенных каскадов.
В каждом из них частота умножается на 2 или на 3.
ПУМ — предварительный усилитель мощности
ВУМ — выходной усилитель мощности
Совместно они обеспечивают необходимую мощность на выходе передатчика.
А ВУМ кроме того согласует передатчик с антенной.
При необходимости усиливает модулирующий сигнал и направляет его в тот или иной
каскад.
М — модулятор
АМ — амплитудная модуляция. Реализуется в выходном или одном из промежуточных
каскадов.
ЧМ — частотная модуляция. Реализуется в ЗГ.
ФМ — фазовая модуляция. Реализуется, как правило, в выходном каскаде.

15.

Вопрос 3. Обобщенная структурная схема многокаскадного передатчика
За счет многокаскадной структуры передатчика из четырех основных
требований обеспечивается выполнение трех:
1.
2.
3.
По рабочей частоте.
По стабильности частоты.
По мощности на выходе передатчика.
15