Передающий тракт радиостанции.

Введение

Формирование однополосного сигнала в радиостанциях осуществляется методом фильтрации.

В основу данного метода положено подавление колебаний несущей частоты и неиспользуемой боковой полосы частот с помощью балансного смесителя и фильтра в сочетании с последовательным проведением спектра звуковых частот до заданного значения рабочей частоты.

Передающий тракт радиостанции.

Передающй тракт радиостанции предназначен для формирования четырёх видов сигналов: телефонного с амплитудной модуляцией (AM), телефонного с однополосной модуляцией (ОМ); телеграфного с частотной манипуляцией (ЧТ); телеграфного с амплитудной манипуляцией (AT) при различных видах работы (AM, ОМ, ЧТ, AT,), преобразование частоты в целях переноса спектра модулирующего сигнала в область заданной дискретной частоты связи, усиление сигналов по напряжению, мощности и излучение их в пространство.

Перевод радиостанции на передачу в режимах AM и ОМ происходит при нажатии тангенты или кнопки РАДИО; в режимах AT и ЧТ — при переводе тумблера ТЛГ ПЕРЕДАТЧИК ВКЛ.—ВЫКЛ. в положение ВКЛ. (в режиме AT, кроме того, должен быть нажат телеграфный ключ). В режиме ЧТ передатчик включается также сигналами специальной аппаратуры.

Функционально в состав радиостанции (см. рис. 1) входят: антенна (А), антенное согласующее устройство (АСУ); тракт усиления высокой частоты (тракт УВЧ); возбудитель в составе: датчика опорных частот 1 (ДОЧ 1), датчика опорных частот 2 (ДОЧ 2), блока синтеза частот (БСЧ); устройство выработки режима работы (УВР).

Рис. 1 Структурная схема связной КВ радиостанции

В режиме передачи работают следующие основные функциональные элементы радиостанции: А, АСУ, тракт УВЧ (УМ и УВЧ ПРД), возбудитель (ДОЧ 1,2, БСЧ - тракт преобразования частоты в целях переноса спектра модулирующего сигнала в область заданной дискретной частоты связи), УВР - тракт формирования первичных сигналов.

В соответствии с трансиверным принципом построения радиостанции некоторые элементы передающего тракта являются общими с возбудителем и приемным трактом. Поэтому на структурной схеме радиостанции (см. рис. 1) между структурными элементами показаны двойные линии связи с противоположными направлениями стрелок.

При всех видах работы передающий тракт радиостанции вырабатывает соответствующий спектр первичного сигнала на частоте 500 кГц. Первичный сигнал независимо от его вида преобразуется в рабочую частоту связи. Это осуществляется в тракте преобразования трехкратным преобразованием частоты с помощью смесителей, фильтров и частот гетеродинов. Частоты гетеродинов (f_Г1, f_Г2, f_Г3) вырабатывает датчики опорных частот: f_Г1=2,751-2,850 МГц, преобразованная в СМ8 из второй сетки опорных частот (десятков и единиц килогерц) ДОЧ 2 в диапазоне кГц с дискретностью 1кГц, f_Г2 - колебания с частотой 30 МГц с умножителя х 30, f_Г3 - первая сетка опорных частот ДОЧ 1 в диапазоне кГц с шагом дискретности кГц. Величины их определяются выбранной частотой связи.

Закон формирования колебаний на выходе тракта преобразования вытекает из выражения f_С=f_Г1-f_Г2-f_Г3-f_П, где f_П — частота первичного сигнала, равная 500 кГц.

Структура первичного сигнала определяется видом работы радиостанции и представляет в режимах (см.рис. 2,3,4,5):

а - временные диаграммы напряжений б - спектр первичного сигнала АМ

Рис. 2. Первичный сигнал в режиме AM: f_П(АМ)=500кГц±F_ЗВ,

где F_ЗВ — спектр частот речевого (звукового) сигнала

а - временные диаграммы напряжений б - спектр первичного сигнала ОМ

Рис. 3. Первичный сигнал в режиме ОМ: f_П(ОМ)=500кГц—F_ЗВ,

где F_ЗВ — спектр частот речевого (звукового) сигнала

а — временные диаграммы б - спектр первичного сигнала ЧТ

Рис. 4. Первичный сигнал в режиме ЧТ: f_П(ЧТ)=500кГц± ,

F_СД — сдвиг частоты при частотной манипуляции.

Рис. 5. Временные диаграммы первичного сигнала в режиме AT: f_П(АТ)=500кГц.

В результате такой обработки тракт преобразования вырабатывает напряжение на дискретной рабочей частоте связи, выполняя роль возбудителя радиостанции. Эти колебания усиливаются в усилителе мощности (УМ) и через согласующее устройство поступают в антенну.

Рассмотрим формирование сигналов при различных видах работы передатчика.

Формирование сигнала ОМ.

Однополосный сигнал формируется фильтровым методом. В режиме однополосной модуляции речевой сигнал (напряжение звуковой частоты, см. рис.3 а) от микрофона или ларингофона (через входной трансформатор) усиливается усилителем низкой частоты (УНЧ) и подается (через выходной трансформатор) на ограничитель (и схему самоконтроля), где подвергается двустороннему амплитудному ограничению (для выравнивания составляющих речевого сигнала). Амплитудный ограничитель срезает редкие, но большие пики в напряжении речевого сигнала, то есть уменьшает пикфактор сигнала. Экспериментально доказано, что уменьшение пикфактора речевого сигнала путем амплитудного ограничения (клиппирования) приводит к незначительному ухудшению разборчивости натуральности речи. Вместе с тем применение ограничения дает возможность повысить среднюю мощность радиостанции путем более рационального использования мощности лампы выходного каскада в передатчике (Еогр=190мВ, увеличивается средний коэффициент модуляции, эффективность телефонной связи, помехоустойчивость линии связи).

Ограниченный по амплитуде речевой сигнал подается на кольцевой балансный смеситель СМ4, на который поступает также напряжение вспомогательной частоты кГц, как опорное. На выходе балансного смесителя СМ4 образуется двухполосный сигнал с подавленной несущей, который после усиления в усилителе УПЧ6 через контакты реле Р5 подается на электромеханический фильтр Ф4 (нижняя граница полосы пропускания на уровне 6 дБ должна отстоять от частоты 500 кГц не менее чем на 3400 Гц, верхняя граница полосы пропускания на уровне 6 дБ должна быть не ближе 85 Гц от частоты 500 кГц). Фильтр Ф4 пропускает только составляющие спектра нижней боковой полосы частот (см.рис.3 б). Сформированный сигнал ОМ далее усиливается в усилителе УПЧ5. Для образования несущей частоты первичного сигнала (пилот-сигнала) на катод лампы УПЧ5 с делителя напряжения (ДН) одновременно подается напряжение вспомогательной частоты 500 кГц. Таким образом, на выходе УПЧ5 формируется однополосный сигнал на НБП с ослабленной несущей (установка уровня несущей частоты производится изменением величины сопротивления резистора).

С выхода УПЧ5 однополосный сигнал на НБП (см.рис.3 б) поступает на смеситель для дальнейшего преобразования в целях переноса спектра сигнала в область рабочих частот связи. Частотная характеристика должна иметь завал в диапазоне 300-1000 Гц в пределах 10-12 дБ; в диапазоне 3400-6000 Гц не менее 18 дБ; в диапазоне 1000-3400 Гц неравномерность должна быть не более 6 дБ.

Кроме сигнала ОМ на кольцевой смеситель СМЗ подаются колебания восьмой промежуточной частоты в диапазоне 2751-2850 кГц, как гетеродинные (f_Г1). В результате преобразования колебаний этих частот на выходе смесителя выделяется сигнал второй промежуточной частоты в диапазоне 3251-3350 кГц, который после усиления и фильтрации (фильтруется трехконтурным полосовым фильтром) в усилителе УПЧ2 (нагрузкой является двухконтурный полосовой фильтр) поступает на второй смеситель СМ2. На смеситель подаются также колебания с умножителя с частотой 30 МГц, как гетеродинные (f_Г2). В результате взаимодействия колебаний этих частот на выходе смесителя СМ2 образуются колебания первой промежуточной частоты в диапазоне 33251-33350 кГц (нагрузкой является четырехконтурный фильтр, настроенный на частоту 33300 кГц, с полосой пропускания 370 кГц). Сигналы первой промежуточной частоты усиливаются и фильтруются в УПЧ1 и поступают на смеситель СМ1 на который подаются также колебания дискретных частот с УКВ генератора в диапазоне кГц, как гетеродинные (f_Г1). На выходе СМ1 (нагрузкой является контур, составленный из конденсатора переменной емкости и индуктивности, соответствующей установленному поддиапазону УВЧ) выделяются колебания однополосного сигнала на верхней боковой полосе в диапазоне частот связи =2-30 МГц.

После усиления в УВЧ передающего тракта (нагрузкой является контура, составленные из конденсаторов, конденсаторов переменной емкости и соответствующей индуктивности) напряжение с частотой поступает в усилитель мощности и далее через антенное согласующее устройство (АСУ) в антенну.

Формирование сигнала AM.

В режиме AM ограничитель закрыт. Речевой сигнал после усиления в УНЧ поступает на кольцевой балансный смеситель СМ 4, на который подается также напряжение вспомогательной частоты 500кГц, как опорное. На выходе балансного смесителя (на контуре, составленном из обмотки трансформатора и конденсатора, полоса пропускания на уровне 6 дБ не менее ±3600 Гц.) выделяются составляющие спектра верхней и нижней боковых частот, а опорная частота 500 кГц подавляется. Двухполосный сигнал на НБП и ВБП, усиливается усилителем УПЧ5. В усилителе к двухполосному сигналу подмешиваются колебания вспомогательной частоты 500кГц (на пентодную сетку лампы), которые поступают с делителя напряжения для восстановления несущей частоты первичного сигнала. Уровень несущей частоты устанавливается из расчета 50% от напряжения ТЛГ. На выходе УПЧ5 образуется AM сигнал, который поступает на смеситель СМЗ и далее, так же как и сигнал ОМ, переносится в диапазон частот связи. Неравномерность частотной характеристики в диапазоне 1000-3400 Гц должна быть не более 6 дБ, завал на частоте 300 Гц относительно 3400 Гц должен быть не менее 18 дБ.

Формирование сигнала AT.

В режиме амплитудной манипуляции (амплитудной телеграфии) колебания вспомогательной частоты 500 кГц с делителя напряжения подаются на усилитель УПЧ5. Усиленный сигнал кГц поступает на смеситель СМЗ и затем обычным путем транспонируется в диапазон частот связи. Амплитудная манипуляция производится открыванием (1 при нажатии телеграфного ключа) и закрыванием (2 при отжатии телеграфного ключа) радиоламп по цепям управляющих сеток в каскадах тракта приёмопередачи и усилителя мощности с помощью телеграфного ключа (см. рис.5).