СИСТЕМЫ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

8.1 ОСОБЕННОСТИ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

 

Короткие волны занимают частотный диапазон от 3 до 30 МГц ( =100—10 м). Основное свойство их состоит в том, что они слабо поглощаются нижними слоями ионосферы (слоем Д, Е) и хорошо отражаются от ее верхних слоев, находящихся на высоте 300—500 км. Это свойство коротких волн позволяет по­лучить прямую связь с любой точкой земного шара при относи­тельно небольших мощностях передатчика. Отсюда следует и второе преимущество систем коротковолновой радиосвязи — ма­лая стоимость канала связи по сравнению с другими системами дальней радиосвязи, требующими промежуточные ретрансляцион­ные пункты. Достоинства коротких волн послужили основанием для их широкого использования в радиосвязи.

Однако короткие волны имеют и ряд недостатков, которые следует учитывать при проектировании систем KB радиосвязи.

Один из недостатков состоит в существенных колебаниях мощности принимаемого сигнала в зависимости от времени су­ток и года, активности Солнца и географического местоположе­ния линии радиосвязи.

В числе других недостатков следует отметить многолучевое распространение радиоволн, вызывающее замирания сигналов на входе приемника, а также непостоянный уровень помех, претер­певающий суточные и сезонные изменения и зависящий от гео­графического положения радиоприемного устройства.

К перечисленным недостаткам можно отнести еще один .кос­венный недостаток — большая загруженность коротковолнового диапазона действующими радиостанциями, что приводит к появ­лению взаимных помех между ними, а следовательно, влияет на надежность ведения связи.

Рассмотрим, какие меры следует принимать в системах KB радиосвязи для борьбы с указанными недостатками.

Для борьбы с колебаниями мощности принимаемого сигнала можно использовать запас мощности передатчика. Однако, по­скольку затраты на передающие устройства сильно возрастают с увеличением мощности, то общую стоимость системы KB радио­связи можно снизить путем применения высокочувствительного приемника с автоматической регулировкой усиления. Так как условия прохождения радиоволн существенно зависят от време­ни суток и сезона, что влияет на уровень мощности принимае­мого сигнала, то необходимо иметь значительный запас рабочих частот, варьируя которыми можно было бы поддерживать не­прерывную устойчивую радиосвязь. Выбор оптимальных рабочих частот изложен в документах МККР. Для формирования же большого количества рабочих частот следует применять специ­альные возбудители (гетеродины) с диапазонно-кварцевой стаби­лизацией частоты.

Для борьбы с замираниями сигналов на входе приемника мож­но использовать один из способов разнесенного приема или дру­гой метод борьбы с замираниями.

Для борьбы с изменяющимся уровнем помех можно исполь­зовать адаптивные системы радиосвязи, помехоустойчивые мето­ды приема и обработки сигналов и т. п.

Что касается борьбы со взаимными помехами, вследствие пе­регруженности КВ диапазона, то здесь также следует применять ряд мер, которые были бы направлены на максимальную экономию частотного диапазона. Поэтому нужно отдавать предпочтение методам передачи, которые требуют меньшей полосы частот. Необ­ходимо принимать меры к подавлению бесполезных и побочных излучений. Этого можно добиться путем уменьшения мощности передатчика при хорошем прохождении радиоволн, а также пу­тем подавления на выходе передатчика гармоник и комбинационных составляющих. Кроме того, системы KB радиосвязи долж­ны иметь высокую стабильность частоты передатчика и гетероди­на приемника для более рационального использования отведен­ного им диапазона рабочих частот.

8.2. СИГНАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СИСТЕМАХ КОРОТКОВОЛНОВОЙ РАДИОСВЯЗИ

В системах KB радиосвязи могут использоваться как дис­кретные, так и непрерывные сигналы. Однако, учитывая относи­тельно небольшую частотную емкость коротковолнового диапазо­на, с целью наиболее рационального его использования следует применять сигналы и виды модуляции, требующие наименьшую затрату полосы частот.

Ниже рассматриваются телеграфные и телефонные сигналы, их свойства и требования к аппаратуре KB радиосвязи, в кото­рой используются эти сигналы.

 

ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ

 

Амплитудное телеграфирование (A1). Этот вид передачи до сих пор широко применяется в системах коротковолновой связи. AT, как правило, ведется кодом Морзе, при этом допускаются изме­нения скорости телеграфирования. Приемник сигналов AT дол­жен иметь преобразователь, обеспечивающий перенос частоты за­полнения манипулированного сигнала в область звуковых частот. Прием сигналов AT может осуществляться при значительном уровне помех.

Тональное телеграфирование (А2). В этом случае для переда­чи телеграфных сигналов применяются обычные однополосные пе­редатчики и приемники, работающие совместно с аппаратурой тонального телеграфирования. Метод тонального телеграфирова­ния достаточно гибок в отношении числа телеграфных каналов и скорости телеграфирования, однако требует высокую стабиль­ность частоты передатчика и гетеродина приемника, а также ма­лый коэффициент нелинейных искажений. Этот метод является самым выгодным с точки зрения использования спектра частот и стоимости аппаратуры на один канал.

Частотное телеграфирование (F1). Метод ЧТ отличается хо­рошим использованием полосы частот и мощности. Передатчик и приемник требуют специальных устройств для модуляции и демодуляции. Приемник ЧТ на входе частотного детектора имеет ограничитель, благодаря чему сигналы менее подвержены поме­хам при замираниях и малых отношениях сигнала к шуму. Это позволило осуществить автоматический прием сигналов на ре­гистрирующую аппаратуру. Для реализации ЧТ необходима вы­сокая стабильность частот передатчика и гетеродина приемника.

Двойное частотное телеграфирование (F6). При ДЧТ исполь­зуются четыре значения частоты, каждая из которых соответствует определенному положению телеграфных аппаратов двух незави­симых корреспондентов. При этом для обоих передаваемых со­общений используется полная мощность передатчика. Однако в отличие от ЧТ этот метод требует расширения полосы частот в два раза, что ухудшает на приемном конце отношение сигнала к шуму примерно на 3 дБ. Передатчик должен иметь специальный шифратор, а приемник — дешифратор сигналов ДЧТ.

Относительное фазовое телеграфирование (F9). Этот метод является весьма перспективным, так как он позволяет реализовать преимущества частотного телеграфирования при полосе частот сигнала практически такой же, как и при амплитудном телеграфировании. Передатчик и приемник сигналов ОФТ должны иметь специальные устройства модуляции и демодуляции сигна­лов. Для этого метода работы необходима высокая стабильность частоты передатчика и гетеродина приемника или автономная сис­тема автоподстройки частоты на приемной стороне.

 

НЕПРЕРЫВНЫЕ СИГАЛЫ

Амплитудная модуляция (А3). Этот старейший метод применяет­ся в диапазоне KB лишь для радиовещания. Он позволяет при­менить простейшие передатчики и приемники, но не позволяет эффективно использовать мощность передатчика и полосу час­тот. Поэтому в последние годы этот вид модуляции заменяется однополосной модуляцией.                      

Однополосная модуляция с одной боковой полосой (А3Н). Это един­ственный вид управления колебаниями, при котором ширина спектра радиосигнала равна ширине спектра речевого сигнала, что позволяет весьма экономно использовать диапазон частот, отводимый для связи. Передатчик должен содержать специаль­ные устройства формирования однополосного сигнала. Приемник должен иметь устройство восстановления несущей частоты с вы­сокой точностью.

Однополосная модуляция с двумя независимыми боковыми по­лосами и частично подавленной несущей (А3А). В этом случае вокруг остатка несущего колебания передаются две независимые боковые полосы: нижняя (НБП) и верхняя (ВБП). Остаток несущей (пи­лот-сигнал) является опорным, для обоих каналов. По сравне­нию с амплитудной модуляцией однополосная модуляция с дву­мя независимыми боковыми полосами занимает полосу для каж­дого канала в два раза уже, что позволяет получить энерге­тический выигрыш по мощности примерно 9 дБ. Кроме того, при этом виде работы селективные замирания сказываются меньше. Для приема таких сигналов требуется устройство выде­ления пилот-сигнала, который в дальнейшем используется либо как восстановленная несущая, либо в качестве опорного колеба­ния для автоматической подстройки частоты гетеродина и авто­матической регулировки усиления приемника.

Однополосная модуляция с двумя независимыми боковыми полосами и полностью подавленной несущей (А3В). Этот вид работы требует автономного восстановления несущей на приемной сто­роне с точностью от 3 до 100 Гц, в зависимости от конкретных требований. При использовании возбудителей (гетеродинов) с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты требования под­держания такой стабильности выполнимы, что позволяет обой­тись без системы автоподстройки. Борьба с замираниями может осуществляться автоматической регулировкой усиления канала связи. Однополосная модуляция с полным подавлением несущей используется для передачи обычных телефонных разговоров или для передачи данных с постоянной скоростью.

 

8.3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В современных системах KB радиосвязи используется однопо­лосная модуляция. Передающие устройства, как правило, имеют два телефонных канала с полосами 3100 Гц. Мощность передатчика выбирается равной одному из следующих значений: 1; 5; 10; 20—30 или 80—100 кВт.

Так как при однополосной модуляции осуществляется перенос исходного сигнала на требуемую фиксированную частоту, то при необходимости работы в режимах AT, ЧТ, ДЧТ или ОФТ доста­точно сформировать эти сигналы на низкой частоте в полосе, не превосходящей полосу канала ТЧ, а затем подать их на вход однополосного передатчика. Такая универсальность однополос­ного оборудования позволяет использовать одни и те же тракты передачи для различных видов телефонной и телеграфной работы.

Радиопередающие устройства КВ диапазона, как правило, имеют блочную конструкцию. Каждый блок выполняет опреде­ленные функции. Некоторые блоки могут быть унифицированными и могут использоваться как в передатчиках, так и в приемниках. Типовая структурная схема радиопередающего устройства по­казана на рис. 8.1.

Рис.8.1

В состав радиопередающего устройства входят следующие ос­новные блоки:

— предварительный преобразователь, который преобразует входной сигнал в соответствии с видом модуляции. Это, по су­ществу, блок формирования видов работы, в котором формиру­ются телефонные и телеграфные сигналы на низкой частоте;

— промежуточный преобразователь (один или несколько), который транспонирует сформированный в предварительном пре­образователе сигнал в диапазон промежуточных частот от 1 до 2 МГц;

— оконечный преобразователь, который преобразует сигнал промежуточной частоты с помощью генератора плавного диапазона, стабилизированного блоком опорных частот, в колебания рабочего диапазона передатчика;

— выходной усилитель мощности, с помощью которого осу­ществляется селективное усиление сформированного сигнала;

— блок опорных частот (БОЧ), формирующий ряд высокостабильных вспомогательных частот для последовательного преобразования сигнала, а также для стабилизации частоты генератора плавного диапазона, установленного в оконечном преобразователе. Отно­сительная нестабильность рабочей частоты передатчика в зави­симости от его целевого назначения составляет 10^-6 – 10^-8. Ос­таточная расстройка частоты генератора плавного диапазона ком­пенсируется в оконечном преобразователе.

В современных передатчиках коротковолнового диапазона все операции по выбору того или иного вида или режима работы, типа антенны, рабочей частоты может осуществляться автомати­чески как с передних панелей блоков, так и дистанционно.

При описании структурной схемы передающего устройства уже отмечалось, что формирование различных видов работы осуществ­ляется в предварительном преобразователе. Назовем его блоком формирования видов работы и рассмотрим, какие основные эле­менты он содержит (рис. 8.2).

 

Рис.8.2

Для формирования двух телефонных однополосных сигналов по верхней и нижней боковой полосе используются два баланс­ных смесителя, на входы которых соответственно подаются речевые сигналы первого и второго корреспондентов. В качестве первой частоты преобразования на оба смесителя подается высокостабильное колебание частоты порядка 128 кГц от блока опорных частот (БОЧ).

На выходе первого смесителя устанавливается полосовой фильтр для выделения верхней боковой полосы, а на выходе второго смесителя — полосовой фильтр для выделения нижней боковой полосы или наоборот. Таким образом, на первой часто­те преобразования будут сформированы два однополосных теле­фонных канала. Величина этой частоты рекомендована МККР. Она выбирается из условия обеспечения качественной расфильтровки верхней и нижней боковых полос телефонного сигна­ла. На выходе блока видов работы предусматривается возмож­ность установления в случае необходимости требуемого уровня пилот-сигнала с помощью регулятора R .

При таком способе формирования однополосных сигналов воз­можны следующие режимы работы:

— передача однополосного сигнала на одной из полос: верх­ней или нижней (ВБП или НБП);

— передача двух однополосных сигналов на верхней и ниж­ней боковых полосах (ВБП+НБП);

— передача одной и той же информации на верхней и нижней боковых полосах, что применяется при значительном уровне по­мех;

— передача информации по одному или двум однополосным каналам с полностью подавленной несущей или с требуемым уровнем пилот-сигнала.

Для повышения помехоустойчивости в тракте формирования однополосного телефонного сигнала может применяться клиппирующее устройство в одном из каналов. При этом режим рабо­ты передатчика должен быть одноканальным.

С выхода блока видов работы однополосные сигналы на первой частоте преобразования поступают в блоки промежуточ­ных и оконечных преобразователей, в результате чего они пере­носятся в область рабочих частот.

Формирование телеграфных видов работы производится сле­дующим образом. Сигналы амплитудного телеграфирования фор­мируются с помощью манипулятора, на один вход которого пода­ется колебание той же частоты, что и при формировании однополосного сигнала (128 кГц), а на другой вход — телеграфный сиг­нал. Далее сигнал AT на частоте 128 кГц подается на блок про­межуточного преобразователя.

Сигналы ЧТ и ДЧТ формируются в частотном манипуляторе, который представляет собой самовозбуждающийся генератор. В такт с телеграфными посылками происходит отклонение час­тоты генератора в одну и другую сторону от своего среднего значения на определенный частотный сдвиг. Разность частот на­жатия и отжатия называется разносом частот. В системах KB радиосвязи приняты следующие величины разноса частот: 125, 250, 500, 1000 Гц и некоторые другие. В соответствии с этим разли­чают следующие режимы частотной телеграфии: ЧТ-125, ЧТ-250, ДЧТ-250, ЧТ-500, ДЧТ-500 и т. д. [19].

Средняя частота генератора выбирается такой же, как и в пре­дыдущем случае, т. е. равной 128 кГц или выше. В последнем случае она понижается до 128 кГц для того, чтобы ее номинал был согласован с требуемым значением входной частоты блока промежуточного преобразователя.

Таким образом, блок видов работы формирует телефонные и телеграфные сигналы на частоте 128 кГц в полосе, не превосхо­дящей полосу канала ТЧ. Это позволяет в дальнейшем, исполь­зуя один и тот же тракт передатчика, осуществить перенос исход­ного сигнала на любую из рабочих частот коротковолнового диа­пазона.

Отметим некоторые особенности однополосных коротковолно­вых передатчиков. Прежде всего, к таким особенностям следует отнести то, что формирование различных видов работы произво­дится или в отдельных блоках или непосредственно в возбуди­телях. Уровень этих сигналов обычно измеряется единицами вольт. Это делается для осуществления более эффективной фильт­рации гармоник и побочных колебаний.

Для получения требуемой мощности в антенне сформирован­ный на низком уровне однополосный сигнал усиливается и преоб­разуется несколькими каскадами передатчика. При этом усили­тельный тракт должен удовлетворять определенным требованиям, вытекающим из особенностей однополосного сигнала. Условием неискаженного усиления сигнала в данном случае является ли­нейность амплитудно-частотной характеристики усилителя на всем ее протяжении. Невыполнение этого требования приводит не только к ухудшению разборчивости и натуральности речи, но и к расширению спектра частот на выходе передатчика и к соз­данию помех соседним каналам связи.

Промежуточные каскады передатчика должны обеспечить за­данный коэффициент усиления и его неизменность как в полосе частот сигнала, так и по диапазону. Усилитель мощности (выход­ной каскад) должен отдавать требуемую мощность в антенну при достаточно высоком коэффициенте полезного действия. Для этого выходной каскад нужно согласовывать непосредственно с сопротивлением антенны или ее фидером. Так как входное со­противление антенны изменяется в широких пределах в зависи­мости от частоты передатчика, то в нем должны быть предусмот­рены элементы согласования выхода передатчика с антенно-фидерным трактом.

В системах коротковолновой связи обычно применяется ряд различных антенн, подключаемых в выходу передатчика с по­мощью специального антенного коммутатора. В качестве согласу­ющих элементов при подключении различных антенн в передат­чике используются широкополосные симметрирующие и согласую­щие устройства.

Наряду с блоками формирования и усиления сигналов пере­датчик должен иметь систему электропитания, а также уст­ройства, предназначенные для контроля и управления отдельны­ми элементами передатчика. По соображениям удобства эксплуа­тации в настоящее время все более переходят к дистанционному управлению блоками передатчика. Это требует установки уст­ройств дистанционного управления, что приводит в конечном счете к широкой автоматизации систем KB радиосвязи.

Дистанционное управление охватывает два вида операций: переключение и настройку. Для того, чтобы на пункте управле­ния непрерывно имелись контрольные данные о переданных командах и состоянии передатчика, предусматривается система телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС). Дистанционное уп­равление и автоматизация позволяют всю передающую аппара­туру сосредоточить на отдельных передающих центрах, упрос­тить ее обслуживание и уменьшить количество обслуживающего персонала.

В целом принципы построения коротковолновых передатчиков могут несколько отличаться от рассмотренных ранее. В данном случае первостепенным фактором, определявшим основные ха­рактеристики передатчика, будет служить дальность связи. Раз­личают малую дальность действия (до 100 км), среднюю (100— 1000 км) и большую (свыше 1000 км). Малые дальности дей­ствия могут быть обеспечены как поверхностными, так и про­странственными волнами. Для обеспечения средних и больших дальностей используются только пространственные волны.

Совершенно очевидно, что для передатчиков различного ра­диуса действия потребуется различная мощность, а следователь­но, будут предъявляться разные требования к степени подавления побочных излучений, способам формирования сигналов, типам применяемых антенн и т. д.

Передающие устройства средней и большой мощности в ин­тересах их унификации и сокращения числа типов делают широкодиапазонными, охватывающими весь KB диапазон.

В последние годы, учитывая необходимость работы как про­странственными, так и поверхностными волнами, создаются пе­редающие устройства, работающие в диапазоне KB и начала УКВ (1,5—60 МГц).

В заключение отметим, что, несмотря на значительную пере­грузку коротковолнового диапазона, он еще обладает достаточно большими частотно-временными резервами. В частности, одним из таких резервов является то, что большинство из частот KB диапазона используется только в определенные интервалы вре­мени. Другими резервами могут служить специально организо­ванный маневр частотами и мощностью в зависимости от величины помех и условий прохождения радиоволн, учет соседних ра­диостанций и т. п.

8.4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

Современные приемники коротковолновой радиосвязи, подоб­но передатчикам KB диапазона, имеют блочную конструкцию. При этом блоки представляют собой унифицированные приборы, образующие общий тракт прохождения сигнала в приемнике и частные тракты видов сигнала. Отдельные блоки могут применять­ся как в приемных, так и в передающих устройствах. Так, на­пример, унифицированный блок опорных частот может приме­няться в приемнике для формирования частот гетеродина, а в передатчике — для формирования частот возбудителя.

Радиоприемные устройства старого парка, как правило, не имеют блочной конструкции. В них используется параметрическая или чаще всего кварцево-параметрическая стабилизация частот диапазонного гетеродина. В таких приемниках слежение за ка­чеством приема сигналов осуществляется оператором. Несмотря на то, что эти приемники имеют меньшие габариты и вес, схем­ные решения их проще и стоимость меньше, они не находят применения в последних системах KB радиосвязи.

Это вызвано тем, что к современным системам радиосвязи предъявляются жесткие требования по беспоисковому вхожде­нию в связь и ведению ее без подстройки, а также по обеспече­нию приема сигналов с такими видами модуляции, как ОМ, ЧТ и ОФТ. Выполнить эти требования можно лишь при использова­нии в приемнике методов диапазонно-кварцевой стабилизации частоты.

Разделение структуры приемников на общий и частные тракты более удобно с точки зрения их эксплуатации, контроля, обнаружения неисправностей и восстановления их работо­способности. Это объясняется тем, что теперь в каждом блоке приемника имеются органы управления, настройки и контроля. В случае же выхода какого-либо унифицированного блока из строя он в предельно краткое время заменяется на исправный. Как показал опыт эксплуатации, замена неисправного блока на исправный обходится во много раз дешевле, чем ремонт прием­ника.

В системах KB радиосвязи имеется еще одна конструктивная особенность приемников. Так как в коротковолновом диапазоне часто применяются методы разнесенного приема для борьбы с замираниями сигналов, то в одной стойке монтируются сразу два идентичных радиоприемных устройства, состоящих из попарно заменяемых унифицированных блоков.

Общий тракт приемника обычно объединяет три унифициро­ванных блока: блок, предназначенный для приема всех видов сиг­налов, блок опорных частот и блок питания. Эти три блока образуют так называемый базовый приемник. Он предназначен для частотного переноса принимаемого сигнала без нарушения его структуры из области высоких частот в область относительно низких частот, в которой обработка сигнала, т. е. отделение его от помех и преобразование в исходный электрический сигнал, оказывается наиболее эффективной. Для того, чтобы в общем тракте приемника можно было осуществлять предварительную селекцию различных сигналов, в нем предусмотрены схемные пе­реключения, соответствующие оптимальной обработке в част­ном тракте принимаемого в данный момент сигнала.

Таким образом, общий тракт обеспечивает прием всех видов сигналов, на которые рассчитан приемник. Частные же тракты предназначены для приема только вполне конкретного вида сиг­налов.

В целом структура общего тракта приемника зависит от на­значения и условий его эксплуатации. Вопросы оптимизации структуры приемника и улучшения его качественных показате­лей подробно излагаются в [7]. Поэтому ниже остановимся лишь на принципах построения общих трактов приемников. Однако прежде напомним некоторые моменты, определяющие структуру приемника. Они вытекают из тесной, порой противоречивой свя­зи параметров общего тракта между собой. Так, например, ос­лабление соседних каналов за счет введения дополнительных преобразований частот ведет к понижению реальной избиратель­ности, а это в свою очередь ухудшает чувствительность приемни­ка. Повышение же чувствительности приемника путем увеличе­ния коэффициента усиления тракта ведет к ухудшению реаль­ной избирательности.

Этот простейший пример показывает, что структура общего тракта будет определяться конкретными требованиями к опре­деленным параметрам приемника. Так, для стационарных прием­ных центров, удаленных от мощных источников помех, главным параметром приемника оказывается его чувствительность. Для приемников, входящих в состав узлов связи, насыщенных радио­средствами, основными параметрами становятся реальная изби­рательность и ослабление чувствительности по соседним каналам. Здесь в первую очередь нужно решать вопросы электромагнит­ной совместимости различных средств радиосвязи.

Существенным фактором, влияющим на принципы построения общего тракта приемника, является выбранный метод стабилиза­ции частоты гетеродина. В большинстве современных приемни­ков используются методы диапазонно-кварцевой стабилизации частот.

 

ОБЩИЙ ТРАКТ ПРИЕМНИКА

 

Общий тракт супергетеродинного приемника представлен обоб­щенной структурной схемой, приведенной на рис. 8.3.

Входная цепь обеспечивает согласование первого каскада при­емника с антенно-фидерным устройством и повышает его час­тотную избирательность, которая в дальнейшем определяет в значительной мере реальную избирательность приемника.

 

Рис. 8.3

Усилитель высоких частот (УВЧ) обеспечивает превышение уровня принимаемого сигнала над собственными шумами первого смесителя с тем, чтобы не ухудшать отношение сигнал/шум. Кро­ме того, УВЧ является элементом развязки избирательных цепей и звеном, ослабляющим проникновение колебаний гетеродина в антенну.

После УВЧ следует первый смеситель и тракт первой промежу­точной частоты. Номинал промежуточной частоты выбирается ни­же рабочего диапазона и настолько, чтобы помехи, действующие на этой частоте, существенно ослаблялись УВЧ в случае наст­ройки его контуров на минимальную частоту диапазона. При этом ослабление помех по соседнему каналу также должно быть не меньше заданной величины. А так как эти помехи отстоят от частоты принимаемого сигнала на величину удвоенной промежу­точной частоты, то выбор промежуточной частоты следует вести с учетом высшей частоты рабочего диапазона, где избиратель­ность тракта УВЧ самая низкая.

Для приемников KB диапазона промежуточная частота, в ос­новном удовлетворяющая этим требованиям, выбирается из ус­ловия 1 МГц < < 1,5 МГц. Однако для получения требуемой избирательности по соседнему каналу необходимо прибегать ко второму преобразованию частоты.

Для повышения реальной избирательности приемника в трак­те между первым и вторым преобразователями частоты может включаться фильтр сосредоточенной селекции (ФСС). В качестве ФСС могут использоваться кварцевые и электромеханические фильтры. Для компенсации затухания сигнала в ФСС после него устанавливается усилитель первой промежуточной частоты, ко­эффициент усиления которого выбирается близким к единице.

Второе преобразование частоты улучшает условие основной фильтрации сигнала в частном тракте приемника. Как показано в [7] значение второй промежуточной частоты выбирается рав­ным 128 кГц или в пределах 100—200 кГц. После второго смеси­теля также устанавливается ФСС. В отличие от ФСС второй про­межуточной частоты ФСС в тракте первой промежуточной часто­ты может быть переключаемым, имеющим различную полосу пропускания в зависимости от вида принимаемого сигнала.

Избирательность частного тракта приемника с учетом дву­кратного преобразования частоты должна быть порядка 60 дБ.

Усиленный сигнал с выхода усилителя второй промежуточ­ной частоты поступает в частный тракт приема и обработки сигнала.

С целью повышения помехоустойчивости приема дискретных сигналов (ЧТ, ДЧТ, ОФТ) общий тракт приемника может стро­иться по принципу ШОУО (широкая полоса — ограничитель — узкая полоса — ограничитель). В этом случае широкая полоса обеспечивается первым ФСС, затем сигнал ограничивается по амплитуде, фильтруется вторым узкополосным ФСС и ограничи­вается снова.

Все рассмотренное выше справедливо и для приемников пос­леднего выпуска, в которых используется декадная установка частоты, а в качестве устройства диапазонно-кварцевой стабили­зации частоты применяется унифицированный блок опорных час­тот (рис. 8.4).

 

Рис. 8.4

Отличительной особенностью таких приемников является то, что у них тракт первой промежуточной частоты входит в коль­цо компенсации остаточной расстройки, а первый гетеродин вы­полняет роль вспомогательного генератора, охваченного кольцом автоматического поиска, настройки и слежения за требуемой ра­бочей частотой.

При декадной установке частоты схема компенсации совме­щается с интерполяционным методом формирования высокоста­бильных эталонных частот. Для выбора необходимой рабочей частоты необходимо ручки декадных переключателей селекторов гармоник С1—С6 установить в определенное положение. Возбу­дители, выполненные в виде унифицированных блоков, имеют шесть переключателей на десять положений каждый: «Десятки МГц», «Единицы МГц», «Сотни кГц», «Десятки кГц», «Единицы кГц» и «Сотни Гц». При работе в KB диапазоне используются только три положения переключателя «Десятки МГц»: 0,1 и 2.

Определенному положению частот селекторов (положению ру­чек) соответствует только одна частота первого гетеродина, при которой преобразованное колебание на выходе интерполяционной схемы попадает в полосу пропускания основного узкополосного фильтра. Задачей автоматической систе­мы настройки гетеродина является изменение частоты в пределах данного диапазона и ее фиксация в момент появления напряже­ния на выходе узкополосного фильтра.

Рассмотрим, как осуществляется установка заданной частоты первого гетеродина. Предположим, что приемник был настроен на какую-то частоту, а теперь необходимо его перестроить на другую. Для этого следует установить ручки декадных переклю­чателей на номинал новой частоты. Если раньше приемник при­нимал сигнал прежнего корреспондента и на выходе узкополос­ного фильтра СМ6 имело место напряжение преобразованного колебания, то с установкой ручек в новое положение это напря­жение исчезнет. Это послужит командой на включение мотора поиска такой частоты гетеродина, которая бы совместно с сово­купностью установленных частот селекторов дала бы преобразо­ванную частоту, попадающую в полосу пропускания выходного узкополосного фильтра. Появление напряжения на выходе этого фильтра означает, что заданная частота гетеродина установлена и мотор выключается. После окончания режима поиска продол­жает действовать система электронного слежения за установлен­ной частотой, т. е. система автоподстройки частоты в случае воз­действия дестабилизирующих факторов (обычно это система ЧАП).

Теперь проследим, каким образом осуществляется компенса­ция остаточной расстройки частоты первого гетеродина. Для этого используют компенсационное кольцо, включающее в себя первый гетеродин, первый смеситель, второй смеситель и второй гетеродин. В этом кольце важную роль играет преобразованная частота на выходе узкополосного фильтра СМ6 интерполяцион­ной схемы. Эта частота имеет остаточную расстройку, равную остаточной расстройке частоты первого гетеродина .

Принятый сигнал преобразовывается в первую промежуточ­ную частоту с остаточной расстройкой  и поступает на второй смеситель. С другой стороны на этот смеситель подается колебание частоты второго гетеродина, которое образовано вы­ходной частотой узкополосного фильтра СМ6 и вспомогательной частотой, поступающей с ДОЧ через селектор С6. Следователь­но, частота второго гетеродина также будет содержать остаточ­ную расстройку частоты, равную .

Поскольку при втором преобразовании частоты происходит вычитание колебаний первой промежуточной частоты и частоты второго гетеродина (или наоборот), то остаточная расстройка частоты  первого гетеродина компенсируется.

Действительно, частота на выходе первого смесителя равна

а частота на выходе второго смесителя находится из соотношения

 

           (8.1)

 

Таким образом, стабильность второй промежуточной частоты определяется стабильностью эталонных частот ДОЧ, а также стабильностью частоты принимаемого сигнала и не зависит от стабильности частоты первого гетеродина. Это означает, что по­лоса пропускания частных трактов (блоков видов работы) при­емника должна рассчитываться исходя из ширины спектра при­нимаемого сигнала и величины относительной нестабильности рабочей частоты передатчика и частоты ДОЧ. При применении унифицированных блоков опорной частоты в системах KB радио­связи величины относительной нестабильности частоты на пере­дающем и приемном конце одинаковы.

Существуют еще и некоторые другие варианты реализации общего тракта приемников. К ним можно отнести приемники с однократным и трехкратным преобразованием частоты, приемники с переменной первой и постоянной второй промежуточной часто­той и т. п.

В заключение следует отметить, что не существует оптималь­ной структуры общего тракта приемника вообще. В современных коротковолновых приемниках максимум внимания уделен вопро­сам электромагнитной совместимости различных радиосредств (по­вышению реальной избирательности, максимальному ослаблению помех по соседним каналам приема, снижению побочных излуче­ний). Поэтому принцип построения общего тракта приемника в каждом конкретном случае будет определяться главным обра­зом назначением приемника и условиями его эксплуатации.

 

ЧАСТНЫЕ ТРАКТЫ ПРИЕМНИКА

 

Частные тракты коротковолновых приемников в большинстве случаев выполняются в виде отдельных блоков (приборов), пред­назначенных для приема определенных видов сигналов. Так, ес­ли радиоприемное устройство предназначено для приема сигна­лов ОМ, ЧТ и ОФТ, то создаются отдельные блоки для приема этих сигналов, которые подключаются к общему тракту прием­ника.

Обработка сигнала в частном тракте приемника сводится прежде всего к отделению его от помехи, лежащей за предела­ми полезного спектра, ослаблению помехи, совпадающей с полез­ным спектром, и преобразованию сигнала второй промежуточной частоты в исходный сигнал.

Ниже рассматриваются принципы построения некоторых част­ных трактов приемников, предназначенных для приема различных видов сигналов.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 4838; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!