Бортовые радиопередающие устройства. Лекция 5

1.

Лекция 5. Бортовые радиопередающие устройства.
Рассматриваемые вопросы:
Принципы построения радиопередающих устройств бортового оборудования.
Технические
параметры
радиопередатчиков.
Возбудители
радиопередатчиков.
Высокочастотные тракты передатчиков. Модуляторы.
1

2.

5.1. Принципы построения радиопередающих устройств бортового оборудования.
Непрерывное расширение элементной базы, используемой в радиопередающих устройствах, расширение
сфер применения таких устройств и повышение требований к ним стимулируют появление новых
структурных схем и разработку методов их проектирования. Одна из основных задач, решаемых при
создании РЭС и комплексов любого назначения, – формирование радиосигнала.
Назначение радиопередатчика (ПРД) – сформировать радиосигнал (содержащий информационное
сообщение) в соответствии с требованиями к радиосистеме и подвести его к нагрузке, антенне или линии
связи. ПРД (передатчик) входит в состав различных РЭС.
Основными требованиями к ПРД являются:
1) выходная мощность;
2) коэффициент полезного действия;
3) занимаемая полоса частот;
4) точность стабилизации параметров сигнала;
5) выполнение норм электромагнитной совместимости (ЭМС).
Общими функциями ПРД являются:
1) генерация высокостабильных гармонических колебаний;
2) модуляция колебаний первичным электрическим сигналом;
3) перенос сформированного сигнала на определенную частоту диапазона рабочих частот;
4) усиление сигнала с целью обеспечения требуемой дальности действия РЭС.
Обобщенная структурная схема ПРД изображена на рисунке 5.1 (МС – модулирующий
(информационный) сигнал).
2

3.

Рис. 5.1. Обобщенная структурная
схема радиопередатчика
Возбудитель
(В)
предназначен
для
формирования
гармонических колебаний с заданными частотами. Часто в состав
возбудителей
включают
модуляторы
для
формирования
радиосигналов различного вида. В качестве возбудителей широко
используются синтезаторы частот (СЧ).
Тракт преобразования частоты (ТПЧ) обеспечивает перенос
выходных колебаний возбудителя в диапазон рабочих частот ПРД.
Как правило, процедура переноса реализуется либо с помощью нескольких преобразований частоты,
либо путем последовательного умножения частоты. Усилитель мощности (УМ) предназначен для усиления по
мощности радиосигнала, подлежащего излучению. Для формирования радиосигналов с амплитудной или
импульсной модуляцией усилители мощности могут выполнять также функции модуляторов.
Источники питания (ИП) являются источниками энергии для всех активных элементов ПРД.
Система управления (СУ) служит для контроля работоспособности и оперативного управления режимами
ПРД с помощью вычислительных средств. Структурные схемы ПРД различных радиотехнических систем
могут отличаться от представленной на рисунке 5.1.
Обычно эти различия связаны с объединением или распределением функций генерации, модуляции и
усиления между элементами ПРД.
Основными параметрами ПРД, которые характеризуют степень соответствия требованиям РЭС,
являются:
1) диапазон рабочих частот;
2) класс излучения;
3

4.

3) выходная (средняя, пиковая и импульсная) и потребляемая мощность;
4) коэффициент полезного действия;
5) нестабильность частоты (абсолютная, относительная);
6) уровень подавления нежелательных излучений;
7) время перестройки с одной частоты на другую.
Радиопередающие устройства (устройства генерирования и формирования сигналов) и созданные на их
основе передающие комплексы можно классифицировать по ряду признаков:
1) по назначению:
1. радиоподавление;
2. радиосвязь;
3. радиолокация;
4. ВЧ-нагрев;
5. генерирование полей;
6. ретрансляция;
7. измерения.
2) по радиочастотному диапазону:
2.1. низкие;
2.2. высокие;
2.3. сверхвысокие;
2.4. крайне высокие;
2.5. оптические.
4

5.

3) по виду модуляции излучений:
3.1. амплитудная;
3.2. импульсная;
3.3. угловая (ЧМ, ФМ);
3.4. однополосная;
3.5. СШП.
4) по мощности:
4.1. менее 1мВт;
4.2. 1мВт…3Вт;
4.3. 3Вт…100Вт;
4.4. 100Вт…10кВт;
4.5. 10кВт…100кВт;
4.6 свыше 100кВт.
5) по конструкции:
5.1. стационарный;
5.2. подвижный;
5.3. носимый;
5.4. бортовой;
5.5. наземный.
5

6.

5.3. Возбудители радиопередатчиков. Высокочастотные тракты передатчиков.
Модуляторы.
5.3.1. Модуляция в радиопередатчиках
В ПРД находят применение комбинированные способы модуляции:
для уменьшения занимаемой полосы частот используют однополосную модуляцию с подавленной
несущей;
для передачи больших потоков цифровой информации – амплитудно-фазовую манипуляцию;
для повышения скрытности – псевдослучайную перестройку рабочей частоты (ППРЧ);
для повышения помехозащищенности – расширение занимаемой полосы спектра с помощью
внутриимпульсной угловой модуляции;
для уплотнения частотного диапазона – квадратурную частотную манипуляцию и др.
Типовая структурная схема передатчика амплитудно-модулированных (АМ) сигналов изображена на
рисунке 5.2.
Долговременную
стабильность
частоты
ПРД
определяет опорный генератор (ОГ), обычно в таких ОГ
используется автогенератор с кварцевым резонатором.
АМ высокочастотных колебаний осуществляется в
последнем/последних каскадах усилителя мощности
(УМ).
Работа амплитудного модулятора определяется трем
видами характеристик:
Рисунок 5.2. Типовая структурная
‒ статической модуляционной;
‒ динамической модуляционной;
схема передатчика с АМ
‒ амплитудно-частотной модуляционной.
6

7.

Статическая модуляционная характеристика ‒ это зависимость первой гармоники выходного тока от
напряжения, изменяемого в процессе модуляции. Например, при коллекторной модуляции это Iк1=Ф(Ек).
Динамическая модуляционная характеристика ‒ это зависимость глубины модуляции от амплитуды
модулирующего напряжения