Принцип работы передатчика: Приемник и передатчик,схемы и принцип работы.

Приемник и передатчик,схемы и принцип работы.

Супергетеродин.

Супергетеродин, приемник с преобразованием частоты — это наиболее распостраненная схема.
Она содержит в себе маломощный генератор колебаний
промежуточной частоты — гетеродин.

Частота генерации гетеродина меняется одновременно с изменением настройки входной частоты.
Для этого применяется двухсекционный конденсатор переменной емкости — одна секция использована
в входном колебательном контуре, вторая — в контуре гетеродина.

Причем, гетеродин настроен так, что разница между собственной его частотой и частотой
радиосигнала остается примерно неизменной на протяжении всего перестраевомого диапазона.
Это и есть промежуточная частота, которая выделяется в смесителе — каскаде где
обе частоты встречаются.
Причем, полученная таким образом промежуточная частота оказывается промодулированой полезным
сигналом.

Далее, происходит усиление промежуточной частоты каскадами усилителя промежуточной частоты.
Такие каскады имеют повышенный коэффициент усиления только на этой частоте, что исключает
самовозбуждение усилителя.
После усиления промежуточной частоты, происходит детектирование и окончательное усиление полезного сигнала.
Супергетеродин обеспечивает высокую селективность и достаточную чувствительность для работы
во всех радиовещательных диапазонах.

Кроме того, появляется возможность приема и детектирования частотно — модулированных сигналов
на частотах УКВ, что значительно улушает качество воспроизведения звука.
Самая распостраненная схема частотного детектора — балансная, содержит в себе два контура,
настроенных на несущую частоту с некоторым отклонением — слегка рассогласоваными.
Частота первого из них настраивается несколько выше, а второго — несколько ниже промежуточной
частоты.

Модулированная промежуточная частота отклоняясь от своего среднего значения наводит
колебания(может быть — звуковые) полезного сигнала выделяемые на резисторах R1 и R2.

Приемник прямого преобразования.

Существует однако, еще один вид приемников, способных вести прием сигнала во всех
диапазонах и любой модуляции — без детектора.

Речь идет о приемниках прямого преобразования — гетеродинных или синхродинов, как их
еще называют.
Схема синхродина содержит в себе смеситель, гетеродин и усилитель звуковой частоты.
Прием осуществляется следующим образом — полезный сигнал попадает из антенны на смеситель,
куда постоянно подаются высокочастотные колебания от гетеродина(его частоту можно менять).

Как только частоты полезного сигнала и гетеродина совпадают — на выходе
смесителя возникают биения с частотой модуляции, — т. е. низкочастотная информативная
составляющая. Полученный сигнал можно возпроизвести, после достаточного усиления.
Несмотря на свою простоту и эффективность, схема прямого преобразования получила
лишь ограниченное распостранение — из-за недостаточно высокого качества передачи музыки
и речи.

На главную страницу

РадиоКот :: Как устроен передатчик

РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы электроники >

Как устроен передатчик

Итак, задача передатчика — послать в эфир электромагнитные волны. Чтобы появились электромагнитные волны — должны быть колебания, которые их порождают. То есть — колебания тока в передающей антенне. Чтобы появились колебания тока — нужно какое-то устройство, которое преобразовало бы постоянный ток источника питания (батарейки) в переменный ток. Это устройство называется генератор высокой частоты (ГВЧ). Почему высокой? Потому что радиовещание ведется на сравнительно высоких частотах (ВЧ), от 100 кГц и выше. Для сравнения: частоты звукового диапазона считаются низкими (НЧ), потому что их частота не превышает 20 кГц. Поэтому, все блоки схемы, работающие с радиосигналом — высокочастотные. Генератор — в том числе. А блоки, работающие со звуковым сигналом — низкочастотные. О них мы поговорим чуть дальше.

Если подсоединить к выходу ГВЧ антенну — на антенне появится переменный ВЧ ток, который преобразуется в электромагнитные волны. Всё! Мы в эфире!

Вот как выглядит схема нашего передатчика:

На этой схеме почти нет привычных нам элементов: транзисторов, резисторов, конденсаторов и т.д. Есть только какая-то кисточка и страшный большой ящик. Не пугайтесь. Просто — это структурная схема. В структурной схеме обозначаются лишь некоторые электрические элементы. Остальные же элементы «прячут» в «ящик». Иными словами, отдельные части схемы показываются как прямоугольники. Такие схемы рисуются для сложных устройств, чтобы наглядно показать связи между его отдельными частями.

На данной структурной схеме — один блок (ГВЧ) и один электрический элемент — антенна. Да, кстати, познакомьтесь! Такая симпатичная кисточка — это как раз она.

Но не все так просто! Задача генератора — сгенерировать. Однако, мощность сигнала на выходе генератора не велика, и ее может не хватить для того, чтобы передать сигнал на нужное расстояние. Чтобы увеличить мощность, отдаваемую в антенну, нужен усилитель. Причем, не какой-нибудь, а усилитель мощности высокой частоты (УМВЧ). Схема усложняется:

Ну, вроде бы все здорово. Но… А что мы, собственно, передаем? Просто ВЧ колебания? На фиг они кому нужны! Мы то ведь, на самом деле, хотим передать Арию Ивана и Лягушки из сказки Сектора Газа! (Надо же народ просвещать… =)) Что же для этого делать?

А вот что! Надо каким-то образом запрятать звук в излучаемый ВЧ сигнал. Иначе говоря, нужно промодулировать высокочастотный радиосигнал низкочастотным звуковым сигналом. Промодулировать — это значит так хитро, по-особому, смешать эти сигналы, чтобы передавая ВЧ-радиосигнал, передавать вместе с ним и полезный звуковой НЧ-сигнал. Дело в том, что сам по себе, звуковой сигнал далеко не «улетит». Для того, чтобы преодолеть большие расстояния, ему нужен «помощник» — сигнал высокой частоты. Вот он то, как раз, с легкостью преодолевает большие расстояния, и не против помочь в этом другим. Ну, не против — получай! Вот тебе на шею наш звук — неси его куда подальше, через все невзгоды и радости…

Кстати, этот ВЧ сигнал так и называют — «несущая». Подразумевается «несущая частота». Она носит на себе модулирующий сигнал, то есть, в нашем случае — звуковой.

Модуляция — это есть процесс усаживания на шею бедной несущей толстого и ленивого модулирующего звукового сигнала. =) Этим занимается специальное устройство — модулятор.

Итак, в нашей схеме появился новый блок:

Что нам может еще потребоваться?

Вероятно, мощность подводимого к модулятору звукового сигнала невелика. Ее может и не хватить! Значит, нужно поставить в схему еще один усилитель — низкой частоты (УНЧ). Схема становится такой:

Вот это уже можно назвать полноценным передатчиком. Теперь, как и обещал, разбираем каждый блок на мелкие детальки

<<—Вспомним пройденное—-Поехали дальше—>>

1.2. Радиопередающие устройства. 1. Основы радиосвязи. Основы радиосвязи и телевидения

Основные функциональные узлы радиопередатчика. Схема и конструкция радиопередатчика зависят от различных факторов: назначения, диапазона рабочих волн, мощности и т.д. Тем не менее можно выделить некоторые типичные блоки, которые с теми или иными вариациями имеются в большинстве передатчиков.

Структура передатчика (рисунок 1.4) определяется его основными общими функциями, к которым относятся:

• получение высокочастотных колебаний требуемой частоты и мощности;

• модуляция высокочастотных колебаний передаваемым сигналом;

• фильтрация гармоник и прочих колебаний, частоты которых выходят за пределы необходимой полосы излучения и могут создать помехи другим радиостанциям;

• излучение колебаний через антенну.

Рисунок 1.4. Функциональная схема радиопередатчика.

Остановимся более подробно на требованиях к отдельным функциональным узлам радиопередатчика.

Генератор высокой частоты, часто называемый задающим или опорным генератором, служит для получения высокочастотных колебаний, частота которых соответствует высоким требованиям к точности и стабильности частоты радиопередатчиков.

Синтезатор преобразует частоту колебаний опорного генератора, которая обычно постоянна, в любую другую частоту, которая в данное время необходима для радиосвязи или вещания. Стабильность частоты при этом преобразовании не должна существенно ухудшаться. В отдельных случаях синтезатор частоты не нужен, например если генератор непосредственно создает колебания нужной частоты. Однако с синтезатором легче обеспечить требуемую высокую точность и стабильность частоты, так как он, во-первых, работает на более низкой частоте, на которой легче обеспечить требуемую стабильность; во-вторых, он работает на фиксированной частоте. Кроме того, современные синтезаторы приспособлены для дистанционного или автоматического управления синтезируемой частотой, что облегчает общую автоматизацию передатчика.

Промежуточный усилитель высокой частоты, следующий за синтезатором, необходим по следующим причинам:

• благодаря промежуточному усилителю с достаточно большим коэффициентом усиления от опорного генератора и синтезатора не требуется значительной мощности;

• применение промежуточного усилителя между синтезатором и мощным усилителем ослабляет влияние на генератор и синтезатор возможных регулировок в мощных каскадах передатчика и в антенне.

Усилитель мощности (его называют генератором с внешним возбуждением) увеличивает мощность радиосигнала до уровня, определяемого требованиями системы радиосвязи. Главным требованием к усилителю мощности является обеспечение им высоких экономических показателей, в частности коэффициента полезного действия.

Выходная цепь служит для передачи усиленных колебаний в антенну, для фильтрации высокочастотных колебаний и для согласования выхода мощного оконечного усилителя с антенной, т.е. для обеспечения условий максимальной передачи мощности.

Модулятор служит для модуляции несущих высокочастотных колебаний передатчика передаваемым сигналом. Для этого модулятор воздействует в зависимости от особенностей передатчика и вида модуляции (амплитудная, частотная, однополосная и др.) на один или несколько блоков из числа обведенных пунктиром на рисунке 1.4. Например, частотная модуляция может получаться в синтезаторе частоты либо (реже) в генераторе высокой частоты; амплитудная модуляция получается воздействием на мощный и промежуточный усилители.

Устройство электропитания обеспечивает подведение ко всем блокам токов и напряжений, необходимых для нормальной работы входящих в их состав транзисторов, ламп и прочих электронных элементов, а также систем автоматического управления, устройств защиты от аварийных режимов и прочих вспомогательных цепей и устройств. Система электропитания содержит выпрямители, электромашинные генераторы с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторы, инверторы (преобразователи) низкого постоянного напряжения в более высокое или обратно, трансформаторы, коммутационную аппаратуру, резервные источники питания и устройства для автоматического перехода с основного источника на резервный в случае неисправностей и т.п.

На рисунке 1.4 не показаны многочисленные объекты вспомогательного оборудования, входящие в состав передатчика (особенно мощного), например средства автоматического и дистанционного управления; контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного контроля и сигнализации; устройства защиты и блокировки, выключающие цепи высокого напряжения при аварийных режимах или опасности для обслуживающего персонала и др.

Радиопередатчики диапазонов километровых, гектометровых и декаметровых волн обычно размещаются группами на специальных предприятиях – передающих радиостанциях. При большом числе передатчиков радиостанции называются радиоцентрами. Радиовещательные передатчики метровых и дециметровых волн, кaк правило, размещаются вместе с передатчиками телевизионного вещания. Предприятия связи, на которых установлены эти передатчики, называются радиотелевизионными передающими станциями (центрами).

Технические показатели радиопередатчиков. К основным показателям радиопередатчика относятся: диапазон волн, мощность, коэффициент полезного действия, вид и качество передаваемых сигналов.

В соответствии с классификацией волн различают передатчики километровых, гектометровых, декаметровых и других волн. С этим различием связаны соответствующие особенности конструкций, так как в разных диапазонах различны конструкции колебательных контуров и типов усилительных элементов. Передатчик может работать на одной или нескольких выделенных для него фиксированных волнах, либо он может настраиваться на любую длину волны в непрерывном диапазоне волн.

Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность высокочастотных колебаний, поступающая в антенну при отсутствии модуляции, при непрерывном излучении. Однако этой характеристики недостаточно для оценки мощности радиопередатчика. Дело в том, что в технике радиосвязи часто приходится иметь дело с сигналами, напряжение которых изменяется в очень широких пределах и в сравнительно короткие промежутки времени может принимать значения, в несколько раз превосходящие средний уровень. Характерным примером подобного режима может служить радиолокационный передатчик, излучающий импульсы длительностью около 1 мксек, разделенные интервалами около 1 мсек, т.е. в 1000 раз большей длительности. Если бы при проектировании передатчика расчет велся на то, что в моменты этих выбросов мощность излучения соответствовала бы номинальной мощности, то фактическая средняя мощность излучения была бы во много раз меньше. Передатчик был бы использован значительно слабее своих возможностей, а при необходимости обеспечить большую дальность радиосвязи потребовалось бы применить передатчик значительно большей мощности.

В системах радиовещания промежутки времени, в которые амплитуда колебаний достигает максимальных значений, занимают обычно большую часть общего времени работы передатчика (например, 10-20%), длительность их доходит до десятков миллисекунд, но и в этом случае описанное временное форсирование передатчика возможно, хотя и в меньших пределах.

В соответствии с изложенным мощность передатчика, помимо цифры максимальной мощности, при непрерывной работе характеризуют значениями пиковой мощности, которая может быть обеспечена в течение ограниченных промежутков времени. Например, если средняя мощность передатчика при непрерывной работе 100 кВт, то она может доходить до 200 кВт, если длительность импульсов не превышает интервалов между ними.

Важнейшими показателями радиопередатчика являются стабильность излучаемой им частоты и уровень побочных излучений. Дело в том, что если строго соблюдается присвоенная данному передатчику частота сигнала, то настроенный на эту частоту приемник начинает принимать передаваемые сигналы тотчас после включения, не требуя подстроек; это способствует удобству эксплуатации и высокой надежности радиосвязи, а также облегчает автоматизацию оборудования. Кроме того, частотные диапазоны, используемые для радиосвязи и вещания, переуплотнены сигналами одновременно работающих радиостанций, поэтому если частота передатчика отличается от разрешенного значения, то она может приблизиться к частоте другого передатчика, что вызовет помехи приему его сигналов.

По существующим международным нормам отклонение от номинала частоты передатчика для радиосвязи на гектометровых волнах не должно превышать 0,005%; для радиовещательных передатчиков отклонение частоты в этом диапазоне не должно превышать 10 Гц. На декаметровых волнах допустимая нестабильность частоты для передатчиков мощностью более 0,5 кВт равна 15·10 ^{— 6}, что соответствует в диапазоне от 4 до 30 МГц абсолютному отключению частоты от 60 до 450 Гц. Некоторые системы радиосвязи по своему принципу требуют, чтобы стабильность частоты была значительно лучше, чем предусматривается указанными нормами.

Побочными излучениями радиопередатчика называются излучения на частотах, расположенных за пределами полосы, которую занимает передаваемый радиосигнал. К побочным излучениям относятся гармонические излучения передатчика, паразитные излучения и вредные продукты взаимной модуляции.

Гармоническими излучениями (гармониками) передатчика называются излучения на частотах, в целое число раз превышающих частоту передаваемого радиосигнала.

Паразитными излучениями называются возникающие иногда в передатчиках колебания, частоты которых никак не связаны с частотой радиосигнала или с частотами вспомогательных колебаний, используемых в процессе синтеза частот, модуляции и других процессов обработки сигнала.

Известно, что при действии в нелинейной цепи, например двух ЭДС с частотами f ₁ и f ₂ спектр тока содержит, помимо составляющих с этими частотами и их гармоник, также составляющие с частотами вида mf ₁ ± nf₂, где т и п –целые числа. Это явление и лежит в основе взаимной модуляции; оно обусловлено наличием в передатчике элементов, обладающих нелинейными характеристиками, главным образом транзисторов или электронных ламп.

Интенсивность побочных излучений характеризуется мощностью соответствующих колебаний в антенне передатчика. Например, по действующим международным нормам радиопередатчики на частотах до 30 МГц должны иметь мощность побочных излучений не менее чем в 10000 раз (на 40 дБ) ниже мощности основного излучения и не более 50 мВт.

Показатели, определяющие качество передачи вещательного сигнала (электроакустические показатели), в принципе не отличаются от аналогичных параметров электрического канала вещания, что естественно, поскольку передатчик является частью канала – трактом вторичного распределения.

Некоторое отличие заключается лишь в том, что эти показатели нормируются и измеряются относительно уровня сигнала, соответствующего определенному коэффициенту модуляции сигналом частотой 1000 Гц. Для допустимого отклонения амплитудно-частотной характеристики этот коэффициент равен 50%.

Коэффициент гармоник определяется при коэффициенте модуляции 50, 90, а также 10%, что обусловлено наличием в модуляторе передатчика специфических искажений вида двустороннего ограничения, заметных при большом коэффициенте модуляции, вида центральной отсечки, заметных при малом коэффициенте модуляции. Защищенность от интегральной помехи и от псофометрического шума измеряется относительно уровня модулирующего сигнала, соответствующего 100% модуляции. Эксплуатационный персонал часто употребляет термин уровень шумов, который оценивается в децибелах относительно уровня модулирующего сигнала с частотой 1000 Гц, соответствующего коэффициенту модуляции 100%. Численно он равен величине запрещенности от интегральной помехи, взятой со знаком «минус».

Принцип работы радио

Принцип работы радио

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление).

Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами.

В трубке помещены мелкие металлические опилки.

Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки.

В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом.

Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты.

Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 — 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Современные радиоприёмники

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе.

Схема простейшего радиоприёмника

Современные радиоприёмники обнаруживают и извлекают передаваемую информацию.

Достигая антенны приёмника, радиоволны пересекают её провод и возбуждают в ней очень слабые частоты.

В антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков.

Поэтому один из важнейших элементов радиоприёмника – избирательное устройство, которое из всех принятых сигналов может отображать нужный.

Таким устройством является колебательный контур.

Контур воспринимает сигналы того радиопередатчика, высокочастотные колебания которого совпадают с собственной частотой колебаний контура приёмника. Назначение других элементов радиоприёмника заключается в том, чтобы усилить принятые колебания, выделить из их колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в сигналы информации.

Восприятие сигнала устройством

В отдаленном от источника месте отправленный сигнал улавливается приемной антенной радио. Это знаменует этап обработки радиочастотного сигнала, что происходит поэтапно:

1. Колебания электромагнитных полей порождает в приемнике электрические токи.
2. Электроток малой мощности фильтруется для устранения помех и выявления полезной информации.
3. «Очищенные» сигналы расшифровываются, детектируются, выделяется полезная информация.
4. Происходит преобразование набора радиочастот в понятный для устройства вид: звук, изображение, видео.

В большинстве случаев перед расшифровкой сигнал проходит через большое количество приборов – усилителей, преобразователей частот – а также подвергается оцифровке и программной обработке. И только затем мы сможем понять сведения, полученные радио. Это же одновременно улучшает качество и восприятие информации.

Принципы радиосвязи

Для радиосвязи нужны два отдельных прибора: передатчик и приёмник электромагнитных волн. Для понимания принципов их работы рассмотрим простейшие приборы, созданные немецким учёным Г.Герцем в 1886 году.

Вы видите устройство передатчика. Проволоку разрезали пополам, присоединив получившиеся отрезки к высоковольтному трансформатору. Размер воздушного промежутка между концами проволок установили таким, чтобы в нём часто проскакивали искры.

Искры – это электрический ток в воздухе. Поэтому в момент их проскакивания электроны с отрицательно наэлектризованной части проволоки устремлялись к её положительно наэлектризованной части. Это значит, что в проволоке возникал пульсирующий (переменный) ток, а вокруг неё – пульсирующее (переменное) электромагнитное поле.

Таким образом, проволоки представляют собой и передатчик, и передающую антенну. Электромагнитное поле распространяется электромагнитными волнами, поэтому может быть уловлено на расстоянии. Для этого требуется приёмник: два таких же отрезка проволоки, располагаемые параллельно антенне передатчика. Поскольку энергия волн передатчика распространяется во все стороны, а приёмник улавливает только небольшую их часть, искры в воздушном промежутке приёмника очень малы. Однако их можно видеть невооружённым глазом в темноте.

Передатчик и приёмник Герца не могли быть использованы для дальней радиосвязи. Причина этого – небольшая мощность радиоволн из-за невысокой частоты переменного тока, создаваемого искрами. Поэтому нужно было создать такой генератор тока высокой частоты, мощности которого хватило бы для радиопередач на расстоянии десятков и сотен километров. Когда эта задача была решена, стала возможна не только радиотелеграфная связь, когда слова (по буквам) передаются посредством коротких и длинных импульсов азбуки Морзе, но и радиотелефонная связь, передающая человеческий голос.

Принципиальная схема радиотелефонной связи показана на рисунке ниже. Во-первых, передатчик содержит высокочастотный генератор для обеспечения нужной мощности излучения. Именно он формирует так называемую несущую частоту, на которую настраивается приёмник. Во-вторых, передатчик содержит модулятор – устройство, изменяющее амплитуду или частоту несущей волны «в такт» с передаваемым голосом или музыкой. В-третьих, передатчик имеет передающую антенну.

Наиболее проста для понимания амплитудная модуляция. Высокочастотные колебания, созданные генератором, сначала имеют постоянную амплитуду (см. на рисунке слева). Модулятор меняет амплитуду несущей частоты «по форме» низкочастотного сигнала, поступающего от микрофона. Модулированный сигнал достигает приёмной антенны в виде волн с меняющейся амплитудой (см. на рисунке в центре).

Обратный процесс называется демодуляцией. Приёмная антенна улавливает волны сразу от множества передатчиков, работающих на разных частотах. Поэтому нужно отделить сигнал только от определённого передатчика, работающего на выбираемой нами несущей частоте. Для этого служит приёмный настроечный контур. Выделенный им сигнал «нашего» передатчика направляется в демодулятор – устройство, отделяющее полезный для слушателя низкочастотный сигнал от несущих колебаний. Именно этот сигнал и поступает в наушники или громкоговорители.

Для различных потребителей услуг радиосвязи используются разные диапазоны волн. Различают сверхдлинные, длинные, средние, короткие и ультракороткие радиоволны (см. таблицу).

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ

Радиостанция состоит из передающей части (передатчика), приемника, блока вызывного устройства, блока питания и приемопередающей антенны. Переносчиками низкочастотных сигналов, заключающих в себе полезную информацию, являются радиочастотные колебания, вырабатываемые задающим генератором в передатчике.

Передатчик

Структурная схема радиопередающего устройства показана на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Структурная схема радиопередающего устройства:

УМН — умножитель частоты; Пол.Ф — полосовой фильтр; ПУ — предварительный

усилитель; УМ — усилитель мощности

Так как звуковые колебания, создаваемые микрофоном, незначительны по величине, их предварительно усиливают усилителем низкой частоты (УНЧ). Затем сигналы НЧ и ВЧ от задающего генератора (ЗГ) поступают в модулятор, в результате чего ВЧ — сигнал изменяет свою амплитуду (при амплитудной модуляции), частоту (при частотной модуляции) или фазу (при фазовой модуляции). Схема однокаскадного усилителя звуковой частоты приведена на рис.3.17.

с

Рис. 3.17. Однокаскадный микрофонный усилитель звуковой частоты (УЗЧ)

Переменный сигнал от микрофона М через разделительный конденсатор С1 подается на базу транзистора Т, в результате чего величина его сопротивления между эмитером и коллектором будет уменьшаться при отрицательной полуволне и увеличиваться при положительной полуволне входного сигнала на базе транзистора. Соответственно будет изменяться и ток, протекающий от плюса + Е через резистор R4, транзистор Т, резистор R3. На резисторе R3 будет выделяться переменное напряжение, получаемое за счет напряжения источника постоянного тока — Е. Причем полученное таким образом переменное напряжение соответствует частоте колебании сигнала на входе транзистора. Усиленное напряжение снимается через разделительный конденсатор С3 для последующего его использования в модуляторе.

Рассмотрим принцип действия задающего генератора высокой частоты (рис. 3.18). Простейший генератор незатухающих колебаний включает транзистор Т, колебательный контур С2, катушку связи Lсв, включенную в цепь базы транзистора и связанную индуктивно с катушкой колебательного контура L.

Сопротивление в цепи базы R1 служит для создания запирающего напряжения смещения на базе транзистора за счет падения напряжения на нем от прохождения постоянной составляющей тока базы.

Конденсатор С1 предназначен для передачи переменной составляющей напряжения возбуждения. При замыкании ключа К питание подается на схему, в результате чего через транзистор потечет ток по цепи: +Е, транзистор, конденсатор С2, —Е.

Рис. 3.18. Схема задающего генератора радиочастоты

Конденсатор С2 зарядится до соответствующей величины. После прекращения нарастания тока через транзистор заряд конденсатора (накопление заряда) также прекратится, начнется разряд его на включенную параллельно ему катушку индуктивности L. По катушке L потечет ток, индуктирующий при своем нарастании ЭДС в катушке Lсв, которая включена своими концами таким образом, что на базу транзистора в этот момент будет подаваться плюсовое напряжение (плюс на базу и минус на эмиттер). Транзистор будет закрываться, ток через него будет уменьшаться, что способствует более форсированному завершению разряда конденсатора С2 на катушку L. После полного разряда конденсатора транзистор полностью закроется, подача тока прекратится. Магнитное поле катушки будет уменьшаться, в результате чего в катушке возникнет ЭДС, вызывающая в ней ток обратного направления. Этот ток заряжает конденсатор С2 до напряжения обратной полярности. И одновременно при своем нарастании будет индуктировать в катушке Lсв ЭДС также обратной полярности, т.е. на базу транзистора будет подаваться минус, а на эмиттер — плюс. По мере увеличения минусового потенциала на базе транзистор будет открываться, и ток через него будет увеличиваться, содействуя форсированному заряду конденсатора. Ток через транзистор, достигнув своего максимального значения, определяемого сопротивлением перехода эмиттер-коллектора, перестает увеличиваться, конденсатор прекратит свой заряд (накопление зарядов). После этого конденсатор будет разряжаться на катушку L и процесс повторится. Таким образом, возникает колебательный процесс, частота которого определяется величинами L и С2, т.е. частотой собственных колебаний LС2-контура. представляющего собой цепь резонанса токов. Для настройки контура в резонанс применяют конденсатор С2 переменной емкости.

Так как при настройке в резонанс LС2-контура (резонанс наступает при условии равенства проводимостей катушки и конденсатора, включенных параллельно друг другу) сопротивление его для переменной составляющей тока большое, то на нем происходит соответствующее этому сопротивлению падение напряжения переменной составляющей, которое снимает через разделительный конденсатор С3 для дальнейшего использования.

Генератор с самовозбуждением колебаний, по существу, является усилителем с глубокой обратной связью, т.е. усилителем собственных колебаний. Непременным условием самовозбуждения колебаний является сдвиг фаз переменных напряжений на коллекторе и базе на 180о и наличие достаточной величины обратной связи по напряжению, обеспечиваемой соответствующим соотношением витков катушек L и Lсв.

Частота собственных колебаний колебательного контура, а следовательно, и частота генератора определяется по формуле

(3.9)

где Q

(3.10)

где r — активное сопротивление катушки; ω — угловая частота колебаний. Чем меньше затухание колебаний в контуре, тем выше его качество. Хорошими контурами считаются контуры с добротностью Q > 150.

Важным параметром для задающих генераторов является стабильность частоты вырабатываемого напряжения. Существуют параметрическая и кварцевая стабилизации частоты высокочастотных генераторов. Параметрическая стабилизация осуществляется соответствующим подбором параметров и элементов схемы.

В радиостанциях КВ и УКВ применяется, как правило, кварцевая стабилизация, обеспечивающая достаточно простой технической реализацией высокую стабильность частоты колебаний.

Эквивалентная схема кварцевого резонатора представлена на рис. 3.19, а, где Lкв, Скв, rкв — соответственно индуктивность, емкость и сопротивление кварцевой пластины; С0 — емкость кварцедержателя. Характерно, что добротность кварцевого резонатора достигает значений Q = 106 -107, что на 4-5 порядков больше, чем у обычного LC-контура.

Рис. 3.19. Схема включения кварцевых резонаторов:

а — эквивалентная схема кварцевого резонатора; б — эквивалентная схема кварцевого

в — эквивалентная схема автогенератора

Для рассматриваемой эквивалентной схемы характерны две резонансные частоты: частота, соответствующая резонансу левой последовательной цепи, состоящей из Lкв, Скв, rкв:

(3.11)

0:

(3.12)

Использование кварцевого резонатора для стабилизации частоты возможно в интервале частот fкв – f0. В этом случае эквивалентное сопротивление кварцевого резонатора носит индуктивный характер.

При высокой добротности и малых значениях коэффициентов линейного и объемного расширения кварца его эквивалентные параметры (Lкв, Скв, rкв) остаются практически неизменными при значительных изменениях температуры окружающей среды, что позволяет обеспечить высокую стабильность частоты задающего генератора. Из эквивалентной схемы того же автогенератора (рис. 3.19, в) видно, что контур подключается к усилительному элементу тремя тёчками, и эта схема называется емкостной трехточкой. В колебательный контур входят две емкости (С1, С2), а кварцевый резонатор КВ выполняет роль индуктивности. Обратная связь в схеме осуществляется при помощи емкостного делителя контурного напряжения, состоящего из конденсаторов С1 и С2. Такое включение кварца (кв) обеспечивает (по сравнению с другими известными схемами) меньшую стабильность частоты при изменении окружающей температуры в широком интервале.

В рассматриваемой схеме выполняется условие баланса фаз, так как напряжение Uо.с на конденсаторе обратной связи С2 находится в противофазе с напряжением Uэк относительно общей заземленной точки, подключенной к эмиттеру транзистора.

Для емкостной трехточки коэффициент обратной связи

(3.13)

где Ic — ток, проходящий через емкостную цепь контура; wo

Частичное подключение колебательного контура к усилительному элементу снижает влияние нестабильных емкостей р-п перехода транзистора. Смещение на базу транзистора, предназначенное для выбора его рабочего режима, выполняется комбинированным способом. Оно осуществляется в рассматриваемой схеме (см. рис. 3.19, 6) за счет подачи фиксированного напряжения с помощью делителей сопротивлений R1 и R2, а также автоматического смещения, образованного за счет RэCэ, цепочки при протекании постоянной составляющей эмиттерного тока через резистор Rэ.

Известно, что резонансная частота механических колебаний кварцевой пластинки зависит от ее толщины. При работе на частотах свыше 15 МГц толщина этой пластинки должна быть менее 0,3 мм, а механическая прочность становится ниже допустимой. Поэтому для обеспечения работы радиостанций, используемых в пожарной охране в диапазоне 140 — 174 МГц, задающие генераторы радиопередатчиков выполняют на более низкие частоты, а повышение рабочей частоты осуществляют с помощью специальных каскадов, называемых умножителями частоты.

В практических схемах современных радиопередатчиков процесс, в частности, амплитудной модуляции осуществляется чаще всего не в схеме самого задающего генератора, а в последующей ступени усиления этих колебаний. Это позволяет снизить паразитные эффекты модуляции и повысить качество радиопередатчика в целом.

На рис. 3.20 приведена схема амплитудного модулятора на усилительной ступени высокочастотных колебаний.

Ступени высокочастотных колебаний

Резисторы R1, R2 и емкость С2 предназначены для обеспечения соответствующего режима работы каскада как усилителя, на вход которого (клеммы 1,2) от задающего генератора через С1 подаются высокочастотные колебания. Колебательный контур LСЗ настроен на частоты задающего генератора. На этой частоте контур обладает максимальным сопротивлением для переменной составляющей коллекторного тока, создающего соответствующее падение переменного напряжения, которое снимается с коллектора транзистора и через конденсатор С4 подается в последующие узлы передатчика.

Модуляция осуществляется благодаря применению трансформатора, на первичную обмотку w1 которого (клеммы 3, 4) подаются сигналы звуковой частоты (НЧ) от микрофонного усилителя, а со вторичной обмотки w2 снимаются для управления транзистором Т. Отрицательные полуволны модулирующих сигналов открывают транзистор, положительные полуволны закрывают, в результате увеличивается (или уменьшается) усиливаемый транзистором высокочастотный ток. Графики процесса амплитудной модуляции показаны на рис. 3.21.

На рис. 3.22, а приведена упрощенная схема частотного модулятора, состоящего из колебательного контура LС, диода Д и блокировочных конденсаторов С1, С2.

Действие управляемого диода (варикапа) Д основано на изменении емкости электронно-дырочного перехода при изменении приложенного к нему напряжения. Характеристика варикапа представлена на рис. 3.22, 6. Выбор рабочей точки на характеристике производится установкой требуемого напряжения Е0 от источника питания Е. Конденсаторы С1 и С2

LСС1 параллельно емкости контура подключается варикап Д. Под действием звуковых колебаний внутреннее сопротивление, например, угольного

Принцип работы цифрового радио

Как альтернатива аналоговому радио в мире стало распространяться цифровое и онлайн-радио. Последнее и вовсе отошло от классических стандартов радиовещания и было основано на потоковой трансляции аудиоданных через web-средства. Другими словами, это то же радио, но его вещание осуществляется через Интернет.

Еще на заре развития глобальной сети предпринимались попытки передачи звука с помощью компьютера. Это делалось посредством оцифровки аналоговых сигналов, используя соответственное программное обеспечение. В результате чего получались звуковые файлы, которые пользователи и выкладывали в сеть.

Большинство современных онлайн-ресурсов радиовещания по своим функциональным возможностям не уступают FM-приемникам. Аудиоформаты, наиболее часто поддерживаемые серверами онлайн-радио: MP3, RealAudio, Ogg/Vorbis и WMA. Сегодня большинство станций веб-радио могут предоставить скорость аудиопотока от 64 кбит/с до 128 кбит, при этом, качество звука уже приближается к уровню CD.

Популярность онлайн-радио возрастает с каждым годом. В одних лишь Соединенных Штатах Америки насчитывается около 60 миллионов человек, которые еженедельно слушают подобные радиостанции.

Еще одной особенностью веб-радио является то, что практически любой человек может организовать собственную радиостанцию в сети! Для этого достаточно иметь компьютер, качественный доступ в Интернет, несколько нехитрых программ и жесткий диск, забитый музыкой. Лицензирование пока еще не добралось до такого рода сервиса.

Схема радиотелефонной связи

Рассмотрим основные принципы радиосвязи и примеры их практического использования.

В современном передатчике присутствует генератор высоких частот для создания необходимой мощности излучения.

С его помощью образуется несущая частота, используемая приемником для настройки.

У современного передатчика есть модулятор.

Он представляет собой устройство, которое изменяет амплитуду либо частоту волны синхронно с музыкой либо голосом.

Обязательным элементом передатчика является и передающая антенна.

Модуляция

Самой простой для восприятия является амплитудная модуляция.

У высокочастотных колебаний, которые создает генератор, существует постоянная амплитуда.

С помощью модулятора происходит ее изменение «по форме» сигнала низкой частоты, идущего от микрофона.

Модулированный сигнал попадает на приемную антенну в качестве волн с непостоянной амплитудой.

Демодуляция

Принцип радиосвязи характеризуется и демодуляцией. После улавливания приемной антенной волн происходит отделение сигнала от одного передатчика, который функционирует на частоте, выбранной в качестве несущей величины. Для проведения таких преобразований применяется настроечный приемный контур. Тот сигнал, который выделен от одного передатчика, поступает в демодулятор. В этом устройстве происходит разделение низкочастотных колебаний от высокочастотного сигнала. Далее он поступает в громкоговоритель или в наушники.

Диапазоны волн

Рассматривая принципы радиосвязи, отметим, что волны имеют разные диапазоны.

В настоящее время применяют средние, сверхдлинные, короткие, длинные, а также ультракороткие радиоволны.

Их достаточно широко используют в разнообразных сферах электроники:

• радиосвязь;
• телевидение;
• радиовещание;
• радиоразведка;
• метеорология.

Принцип современной радиосвязи предполагает превращение звуковых колебаний в электрические виды с помощью микрофона. Сложность передачи такого сигнала состоит в том, что для осуществления радиосвязи требуются высокочастотные колебания, а звуковые волны имеют низкую частоту. Для решения проблемы используются мощные антенны. Для звуковой частоты накладывание колебаний осуществляется так, чтобы переносить сигнал на существенные расстояния.

Современные принципы радиосвязи и телевидения базируются на радиопередающем устройстве. Он имеет генератор высокой частоты, который преобразует постоянное напряжение в высокочастотные гармонические колебания. Несущая частота должна быть постоянной величиной.

Принципы радиосвязи и телевидения предполагают определенное строение генератора. Он преобразовывает полученные сообщения в электрический сигнал, который и используется для процесса модуляции постоянной частоты. Выбор такого устройства основывается на физической природе транслируемого сигнала, В случае звука для этого используется микрофон, для передачи картинки применяют передающую телевизионную трубку. Модулятор необходим для проведения процесса перевода сигнала высокой частоты в ту величину, которая соответствует звуковому сигналу с передаваемой информацией. Также используются один либо два каскада для усиления модулированного сигнала. Излучающая антенна предназначена для выброса в окружающее пространство электромагнитных волн.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

FM РАДИОПЕРЕДАТЧИК

   Радиопередатчик преобразует звук в электрический сигнал, усиливает, преобразует его и излучает в виде радиоволн. Представляет собой небольшое компактное устройство, способное к скрытой закладке в прослушиваемом помещении. Для увеличения срока службы от батареи и от обнаружения, обычно изготовляется с небольшой мощностью. Одна из наиболее удачных схем ФМ радиопередатчиков показана на рисунке ниже.

   Катушка L1 — 5+5 витков провода 0,8мм. Дроссель Др1 — любой конструкции (заводской, самодельный на ферритовом кольце, на низкоомном резисторе), с индуктивностью 10-100 мкГн. Транзисторы СВЧ заменимы на C9018, BFR93A, BFR92, BFS17A, BFR91, BFR96, BFR90, BFG67, BFG591. Цоколёвка самых популярных транзисторов указана на рисунке. 

   FM радиопередатчик обычно состоит из пяти основных каскадов: 

 УНЧ — усилитель низкой частоты; 
 ЗГ — задающий генератор; 
 УМ — усилитель мощности; 
 СК — согласующий каскад: 
 БП — блок питания (батарея, стабилизатор). 

   Принцип работы FM передатчика. Электрический сигнал звука с микрофона поступает на УНЧ (усилитель низкой частоты), где происходит его первичное усиление, чем и добивается высокая чувствительность. Это позволяет в комнате прослушивать даже шепот. В некоторых профессиональных устройствах предусмотрена система автоматической регулировки уровня усиления (АРУ) благодаря чему громкий сигнал звука не искажается. Принцип АРУ — слабый сигнал усиливается на 100%, а сильный ослабляется. После усилителя сигнал поступает на ЗГ (задающий генератор). ЗГ генератор вырабатывает незатухающие высокочастотные колебания определённой частоты, в которые вставляет низкую частоту (происходит модуляция по частоте). ЗГ — это по сути «сердце» радиожучка, к которому предъявляются жёсткие требования. Он должен поддерживать заданную частоту и препятствовать обрыву генерации. 

   Для увеличения радиуса действия применяют УМ (усилитель мощности радиочастоты). А чтобы согласовать радиопередатчик с антенной используют согласующий каскад (СК). Он позволяет выжать из схемы максимальную отдачу и препятствует уходу частоты при изменении длины и направлении антенны. Но для упрощения конструкции, и ввиду невысокой мощности, в данной схеме СК не используется. Для приёма сигнала используют ФМ радиоприёмник, который настраивается на частоту радиопередатчика. Автор статьи: ear.

   Форум по жучкам

   Обсудить статью FM РАДИОПЕРЕДАТЧИК

Пеленгация радиосигналов. Как это работает? / Хабр

В предыдущей части была рассмотрена возможность приема сигнала гетеродина работающего радиоприемника. Рассмотрим теперь более общий вопрос — а как вообще пеленгуется радиосигнал? С какой точностью?

Что правда а что миф, попробуем разобраться.

Примечание: доступа к реальному пеленгатору для проведения реальных тестов у меня нет. Вся информация была найдена в открытых источниках.

Принципы пеленгации радиоволн

Направленные антенны

Самый наверное, очевидный, и исторически появившийся первым, это способ пеленгации сигналов с помощью направленных антенн. Использовался в частности во времена СССР для спортивных соревнований по радиопеленгации, называемых «охота на лис». Обложка журнала Радио того времени показывает как примерно это выглядело:

Нас же сейчас больше интересует не спортивная, а техническая сторона вопроса. Как видно из фото, приемник содержит 2 антенны: одну рамочную, другую штыревую. Схемотехнически сигналы из антенн комбинируются так, что получается диаграмма направленности в виде кардиоиды (схема с сайта unradio.ru):

Как можно видеть, диаграмма направленности весьма широкополосна, однако вполне позволяет «засечь» направление на максимум сигнала. Точность определения максимума не особо высока, что впрочем компенсировалось скоростью и физ.подготовкой спортсмена.

Если говорить о современных устройствах, то нечто похожее можно видеть например в носимом пеленгаторе «АРК-НК3И», который как можно видеть из описания, тоже снабжен рамочной антенной. Подробных описаний найти не удалось, но можно предположить что точность взятия пеленга таким устройством примерна сопоставима с вышеупомянутой кардиоидой.

Фазовые методы

С направленными антеннами все более-менее ясно, так же ясно, что их надо как минимум, крутить, или с ними идти, что конечно неудобно. Гораздо больший интерес представляют фазовые методы, которые позволяют брать пеленг на сигнал с помощью антенны неподвижной.

(антенна пеленгатора РПс3000и, фото с сайта irga.sut.ru/sp.html)

Существуют разные подмножества фазовых методов, рассмотрим для примера принцип квази-допплеровского пеленгатора. Представим сигнал, идущий с определенного направления, и антенну, вращающуюся в горизонтальной плоскости.

Очевидно, что благодаря эффекту Допплера, во время движения антенны в сторону источника, частота будет выше, в обратную сторону, соответственно ниже. Анализируя максимум и минимум колебаний частоты, можно легко определить направление. Разумеется, в реале антенну никто не вращает — используется стационарная решетка из антенн (примерно как на фото), переключение сигнала с которых выполняется электронной коммутацией. Сравнивая фазы сигналов, можно определить направление на источник излучения.

Кстати, подобные устройства могут использоваться и радиолюбителями, например для той же «охоты на лис». За 400$ возможно приобрести готовый Doppler Direction Finder Kit:

Существуют и более простые схемы, содержащие не более 20 деталей. В них в качестве приемника используется уже готовая радиостанция, а доделать необходимо лишь модуль для переключения антенн.

Впрочем, вернемся к пеленгаторам стационарным. Наверное основной вопрос, который интересует пользователей — это точность и частотный диапазон пеленгации. Для примера можно рассмотреть Стационарный пеленгатор «АРК-СП», описание которого есть на сайте bnti.ru:

— Рабочий диапазон частот: 20 — 3000 МГц

— Чувствительность по полю в диапазоне 20-1000 МГц: не более 12 мкВ/м

— Инструментальная точность (СКО), не более: 2° (20-1000 МГц)

— Минимальная длительность пеленгуемого сигнала, однократного при полосе обработки 5 МГц: 30 мс

— Непрерывная запись радиосигналов в полосе: до 24 МГц, скорость потока данных при непрерывной записи радиосигнала в полосе 24 МГц: 102,4 МБайт/с

Из этого описания можно выделить ряд полезных фактов:

— Рабочий диапазон частот простирается до 3ГГц, что покрывает все практически возможные источники сигналов.

— Для пеленга действительно достаточно очень короткого сигнала.

— Максимальная полоса записываемого сигнала 24МГц, это связано с максимальной частотой дискретизации доступных АЦП. Описание на сайте датируется 2012м годом, учитывая некий прогресс, можно предположить что сейчас доступны АЦП на 60 или даже на 100МГц. Но больше вряд ли, и однозначно можно сказать, что весь радиоэфир никто не пишет, это слишком сложно и дорого. Таким образом, пеленгация сигнала «задним числом» по записи практически невозможна, разве что сигнал попал в запись случайно.

— Заявленная точность не более 2°, что с одной стороны, весьма неплохо, с другой стороны, явно недостаточно для поиска с точностью «до квартиры». Более того, как следует из принципа действия, в вертикальной плоскости сигнал не пеленгуется вообще, так что узнать высоту источника (или этаж) тоже невозможно.

Кстати о точности, на том же сайте можно найти скриншот программы Radio Explorer где видна точность работы пеленгатора РПс3000и:

На каком максимальном расстоянии возможно запеленговать радиосигнал? Достаточно далеко, т.к. антенны пеленгаторов обычно ставят на самых высоких зданиях в городе. На сайте ess.ru удалось найти опубликованную в 2006 году статью, в которой приведена следующая таблица (пеленгация радиостанции мощностью 5Вт):

Как можно видеть, максимальная дальность составила 27 км

Что касается автомобильных пеленгаторов, то их описание (включая фото монтажа и установки, а также рабочих мест операторов) можно найти в той же статье.

Заключение

Надеюсь, кое-какие мифы о пеленгации удалось развеять, кое-какие подтвердить. Все данные для статьи были взяты из открытых источников, 5-10 летней давности. Что-то вероятно было улучшено, но явно не на порядки, да и законы физики в этой области за 10 лет вроде не менялись.

Хочется отметить и другой момент. Несмотря на то, что современные технологии не позволяют запеленговать нарушителя с точностью до квартиры, комнаты и этажа, через секунду после нажатия кнопки PTT, все же не стоит обольщаться. Как показывает практика, злостных нарушителей все-таки ловят, это лишь вопрос времени.

Что такое радиостанция | Рация

Портативные радиостанции, автомобильные рации наземного применения

Радиостанция (рация): принцип работы

В широком смысле радиостанция обозначает техническое устройство или комплекс устройств, которые производят обмен данными посредством радиоволн. Как видно из определения радиостанцией можно назвать довольно большой круг приборов. В данной статье мы затронем непосредственно сухопутное приемопередающее оборудование.

Радиостанция (рация) состоит из двух основных элементов: приемника и передатчика, которые имеют общие узлы. Для лучшего понимания принципа работы рации, рассмотрим более подробно данные элементы.

Приемник радиостанции отвечает за преобразование радиочастотных сигналов в привычные для человеческого слуха акустические колебания. Современная радиостанция использует двойное преобразование частот, с помощью которого улучшается качество воспроизводимого голоса. Сначала принимаем сигнал (С) отфильтровывается и усиливается, далее происходит понижение по частоте и перевод С на специальный дешифратор, который вычленяет из всего потока информационную составляющую. Затем происходит еще одно усиление и вывод уже обработанных звуковых данных на динамик. Это довольно общая схема работы приемника, которая доступным языком объясняет принцип и особенности его функционирования.

Передатчик рации выполняет диаметрально противоположные действия: преобразует данные (чаще всего это голос, но могут быть и текстовые сообщения) и отправляет его с помощью радиоволн к другому абоненту. Приблизительно этот процесс можно описать так: передаваемая информация наслаивается на выбранную частоту и передается посредством антенны в эфир. Строение приемника и передатчика схоже, поэтому здесь мы рассмотрим только один узел, имеющий принципиальное различие. Если приемник при своей работе задействует дешифратор, то передатчик – модулятор. Модулятор преобразует голосовую информацию в радиосигнал по определенным правилам.

Радиостанция (рация) получила широкое распространение в годы Второй мировой войны, когда необходимость в оперативной связи на дальних расстояниях возросла в геометрической прогрессии. К слову, стационарная радиостанция уже использовалась в то время, однако она была довольно громоздкой. А вот в военные годы появилась первая портативная радиостанция (рация). Ее спроектировали инженеры фирмы Motorola. И хотя она и называлась носимой, от современных раций ее разделяет огромная пропасть различных модификаций и изменений.

Радиостанция (рация): классификация

Сухопутная радиостанция (рация) имеет множество различных классификаций, основным из них мы уделим должное внимание.

По мобильности:

По типу пользователя:

• профессиональная радиостанция – создана для постоянного использования в определенной сфере; наиболее важными характеристиками является емкость АКБ, удобство и простота использования, минимальный набор необходимых функций, программирование с ПК;
• любительская рация – призвана сопровождать охотников или туристов в их походах; пользователь может самостоятельно программировать рацию в зависимости от конкретных нужд.

По принципу работы:

• аналоговая радиостанция – использует в своей работе принцип частотной модуляции; такая рация – классика жанра, преимущественно рынок радиосвязи наполнен именно аналоговыми моделями;
• цифровая рация – кодирует сигнал с помощью двух цифр: 0 и1; она позволяет вести несколько бесед на одном канале, а также предоставляет внушительный набор дополнительных функций, включая отправку SMS.

По способу защиты:

Также все рации имеют различные степени защиты от пыли и влаги. Так, некоторые радиостанции могут исправно функционировать даже после длительного погружения под воду.

Радиостанция (рация): частоты

Каждая сухопутная радиостанция (рация) работает в определенном диапазоне частот (ДЧ). Условно все частоты можно разделить на 2 большие категории: безлицензионные (не требуют регистрации рации и разрешают свободное пользование) и лицензионные (требуют получение специальной лицензии). Основные рабочие частоты (Ч) современных раций.

CB (27 МГц) – гражданские частоты. Радиостанция (рация), работающая на данной Ч, с выходной мощностью до 10 Вт не требует регистрации или лицензирования (на территории РФ). Часто используются дальнобойщиками или таксопарками.

UHF (400 — 520 МГц) – городской диапазон, поэтому если вы хотите общаться по рации в городе и территориальный разброс абонентов небольшой, то лучше использовать именно эти Ч. На открытой местности прием\передача существенно ухудшаются, так как радиоволнам сложно преодолевать естественные природные барьеры (леса, крутые рельефы и прочее).

LPD (433,075-434,775 МГц) – безлицензионный диапазон для маломощных радиостанций.

PMR (446,000 — 446,100 МГц) – еще один частотный диапазон, не требующий лицензии, широко распространен в Европе. Отличительной особенностью является применение на открытой местности, поскольку волны практически не способны огибать препятствия. Радиостанция (рация), работающая в частотах PMR не должна иметь мощность более 0,5Вт. Это наиболее популярный диапазон, использующийся для повседневного активного общения.

VHF (136 — 174 МГц) – наиболее универсальный диапазон, так как одновременно хорошо работает и на открытой местности, и в условиях плотной городской застройки.

Радиостанция (рация): как выбрать

Для начала пользователь должен определиться со сферой применения рации и основными задачами, которые она должна решать. Например, если вы хотите отправиться на рыбалку и просто переговариваться со своими товарищами, находящимися на противоположном берегу, то вам совершенно необязателен расширенный функционал или получение лицензии.

В то же время шахтерам, трудящимся во взрывоопасных условиях, будет крайне необходима такая особенность, как искробезопасность радиостанции.

Как только пользователь определился с задачами, он может приступать к выбору радиостанции. Основные характеристики, на которые стоит обращать внимание:

• Частотный диапазон
• Выходная мощность
• Дальность работы
• Время работы без подзарядки (емкость АКБ)
• Размер

Прочие характеристические особенности рации являются второстепенными.

Принцип работы

— Радарные уровнемеры — Продукция

Уровнемеры серии

УЛМ построены по принципу действия ЛЧМ-радара; этот принцип более известен как FMCW (частотно-модулированная непрерывная волна) (здесь и далее мы используем это сокращение).

Принцип непрерывности (FMCW) является наиболее оптимальным для высокоточных измерений уровня со слабым отражением, он обеспечивает значительно более высокое качество измерения уровня, лучшую точность измерения уровня, минимально возможное влияние паразитных помех и помех, вызванных поверхностью неровности / волнистость измеряемого продукта и повышенная стабильность измерения по сравнению с другими (импульсными) методами.

Как это работает?

Датчик уровня уровнемера УЛМ устанавливается на крыше резервуара. СВЧ-генератор уровнемера (рис.1) формирует радиосигнал, частота которого линейно зависит от времени (рис.2, линейный чирпированный сигнал). Этот сигнал излучается в направлении продукта, чтобы отражаться от него, и часть сигнала возвращается к антенне через определенное время, зависящее от скорости света.

Рис.1

Разность частот f ₁ между передаваемым и отраженным сигналами (рис.2) пропорционально времени распространения электромагнитной волны t ₁ до изделия и обратно. Зная, что скорость волны равна скорости света, и зная время распространения, легко рассчитать расстояние от антенны до продукта (отражателя).

Рис.2

Но это идеальный случай, возможный только при наличии идеального отражателя. Реально резервуар может содержать посторонние структуры, поверхность продукта может быть волнистой или неровной (сыпучий продукт) и т. Д.В этом случае картина отраженного сигнала может быть совершенно иной (рис. 3).

Рис.3

В этом случае мы не можем определить разность частот простым вычитанием. Поэтому используется более сложная операция смешивания излучаемого и принятого сигналов. Это дает нам низкочастотный результирующий «сигнал», содержащий как желаемые, так и нежелательные частоты, а не числовое значение.

Рис.4

Микропроцессорная система датчика уровня выполняет дальнейшую обработку сигнала для определения частоты полезного сигнала и преобразования его значения в значение уровня заполнения резервуара.

Для этого результирующий сигнал, полученный путем смешивания переданного и принятого сигналов, подвергается спектральному анализу. С помощью методов цифровой обработки частотный сигнал преобразуется в спектральный образец (рисунок 5).

Рис.5

После этого частота полезного сигнала f точно определяется и преобразуется в значение расстояния от антенны датчика уровня до поверхности продукта. Чтобы получить значение уровня заполнения, значение диапазона вычитается из установленной высоты датчика уровня, введенной в датчик уровня.

.

Dupline принцип работы. Генератор каналов. Передатчики. 2-х проводный кабель. Передача аналоговых сигналов

ПРИНЦИП ДУБЛИРОВАНИЯ

цель этой статьи — предоставить подробное описание Dupline
Принципы работы Fieldbus.

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Там
4 основных компонента в сети Dupline:

Генератор каналов

Это
генерирует прямоугольный сигнал несущей, который обеспечивает связь на
автобус.В сети Dupline всегда есть один и только один канал.
установлен генератор. Некоторые генераторы каналов имеют встроенные интеллектуальные
функции и возможности последовательного интерфейса, а также

Передатчики

передатчики — это устройства, которые передают информацию в шину. Типичный
примерами являются модули ввода для цифровых и аналоговых сигналов. Некоторые передатчики
питаются от сигнала шины.

Ресиверы

Приемники — это устройства вывода,
управляет выходами в соответствии с информацией, полученной от шины.Типичными примерами являются модули релейного вывода и модули аналогового вывода.

Кабель 2-х проводный

В шине Dupline для связи используется двухжильный кабель. Специального кабеля нет
требуется, поэтому нет необходимости использовать экранированный или скрученный кабель. Кабель
топология бесплатная.

ПРИНЦИП ДВОЙНОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ

Dupline
основан на простом и хорошо зарекомендовавшем себя аппаратно-ориентированном временном разделении
принцип мультиплексирования, обеспечивающий гораздо более компактный и простой
передача нескольких бит от каждого узла, чем традиционный ориентированный на сообщения
метод.Генератор каналов генерирует прямоугольный сигнал напряжения, состоящий из
синхронизирующего импульса длительностью 7 ½ тактовых циклов (сс), за которым следует
128 импульсов каждый длиной 1 см3, начиная с отрицательной полярности.
переход. Базовая частота сигнала Dupline составляет 1024 Гц, поэтому один cc =
976мс.

Это
«Последовательность импульсов» повторяется непрерывно. Уровни напряжения и время включения
сигнал показан на диаграмме ниже.

каждый
цифровой вход или выход на шине должен иметь один из 128-битных адресов
в закрепленной за ним системе.Адрес — это на самом деле определение импульса
номер, который ввод / вывод должен использовать для передачи или приема своего сигнала. На практике,
присвоение адреса осуществляется с помощью простого портативного устройства кодирования, которое
загружает выбранные адреса в коммуникационный чип Dupline ASIC, который
является центральным электронным компонентом в каждом модуле Dupline. Узел на шине
может иметь от 1 до 8 цифровых входов / выходов, но из-за индивидуальной адресации
Ввод / вывод: только те, которым был назначен адрес, занимают
пропускная способность.

Микросхема связи ASIC имеет встроенный счетчик импульсов, который увеличивается на единицу для
каждый отрицательный переход и который сбрасывается, когда импульс синхронизации
обнаружен. Каждый раз, когда приходит новый импульс, ASIC сравнивает адреса
(номера импульсов), которые были назначены отдельным контактам ввода / вывода с
фактическое количество импульсов на шине. Если есть совпадение адреса для активированного входа ,
ASIC передает сигнал по шине, понижая уровень напряжения с
2.2 В к прилож. 0,7 В с помощью транзистора с открытым коллектором. Выпадающее меню
выполняется сразу после начала импульса и обнаруживается каналом
Генератор, который, в свою очередь, преобразует информацию в импульс, изменяя
ширина нижнего периода от 0,25 см до 0,5 см. ASIC в автобусе, который
иметь выходы, соответствующие фактическому адресу импульса, измерьте ширину нижнего
период и соответствующим образом обновите состояние вывода. Таким образом, одноранговый
передача входного сигнала в одном месте на выходной сигнал в другом
расположение состоялось.

разница между неактивным (0) и активным (1) адресом импульса показана на
диаграмму ниже. Обратите внимание на понижение уровня напряжения с 2,1 В до прибл.
0,7 В на активном адресе и, как следствие, изменение ширины нижнего
период от 0,25 до 0,75 куб.

Один
из средств, используемых получателями для проверки целостности данных, является то, что они не
изменить состояние выхода, пока противоположный сигнал не будет получен в
две последовательные последовательности импульсов.В результате время отклика в наихудшем случае от
вход к выходу — 2 x 136 куб. см = 272 куб.

РАБОТА ASIC

An
RC-фильтр нижних частот с частотой среза 16 кГц непосредственно на ASIC
Двойной вход устраняет высокочастотный шум (см. Прилагаемую схему передатчика в
Приложение). После этого внутри ASIC входной сигнал Dupline идет
к компаратору напряжения с гистерезисом. Уровень срабатывания от высокого к низкому — это приложение.
3,2 В, а уровень срабатывания от низкого к высокому — приблизительно.3.8 В.

Микросхема ASIC производит выборку сигнала Dupline на выходе компаратора с
скорость ок. 32 кГц, другими словами примерно 30 мс между каждым отсчетом.
Это означает 32 выборки на импульс Dupline. После этого сигнал переходит в
фильтр устранения дребезга и несколько других цифровых фильтров для подавления ложных
триггеры и обнаружение уровня. Обнаружение переходов сигналов и уровней
никогда не основывался на единичных образцах.

В
схему передатчика в приложении A, обратите внимание на T9.Это открытый
коллекторный транзистор, используемый для понижения уровня напряжения с 2,1 В постоянного тока до 0,7
VDC, когда передатчику необходимо отправить активный сигнал. Также обратите внимание, что это
передатчик питается от сигнала шины.

ASIC контролирует сигнальную линию в течение 2 секунд, прежде чем подключиться к шине.
Он постоянно контролирует время и уровень сигнала, а в случае
неисправное состояние, ASIC «отключается от сети» и передает выходы пользователю
предопределенное состояние.

КАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР РАБОТА

.