Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[0]

В.Т.ПОЛЯКОВ

ТРАНСИВЕРЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Издательство ДОСААФ СССР. 1984 г.

ВВЕДЕНИЕ

Время от времени в истории науки и техники случаются события, до неузнаваемости преобразующие жизнь всех людей. К таким событиям относится и изобретение радиосвязи. Радио оказалось могучим средством общения между людьми, передачи информации практически мгновенно на огромные расстояния, обеспечило возможность организационно-управленческих мероприятий в масштабе целых государств. Попробуйте представить современный мир без радиосвязи - у вас ничего не получится. Без связи остановятся промышленность, транспорт, замрет экономическая, политическая и общественная жизнь. В настоящее время линии радиосвязи многократно опоясывают весь земной шар.

Одним из интереснейших увлечений многих радиолюбителей является радиосвязь на коротких (KB) и ультракоротких (УКВ) волнах в специально отведенных для радиолюбителей диапазонах. Правовые вопросы любительской радиосвязи решаются рядом внутригосударственных и международных организаций.

В области радиосвязи любителями сделано очень много. Ими открыто и освоено дальнее распространение коротких волн, они впервые использовали радиоволны для связи с летательными аппаратами, исследовали распространение ультракоротких волн в условиях горной и пересеченной местности, ими непрерывно разрабатывается и совершенствуется связная аппаратура. Лучшие профессионалы, специалисты по радиосвязи, прошли школу радиолюбительства и часто навсегда сохраняют приверженность этому увлечению. Путь в эфир для радиолюбителя начинается с получения разрешений на постройку и эксплуатацию радиостанции и присвоения позывного сигнала. Но нужно построить и саму радиостанцию. В ряде стран, например в США, Японии, налажен промышленный выпуск любительских радиостанций (трансиверов), но даже и там наибольшим уважением пользуются радиолюбители, сами построившие свои станции. Повторить трансивер промышленного производства, а тем более профессиональную связную радиостанцию, достаточно сложно. Нужны знания, опыт, соответствующее оборудование, дефицитные детали, наконец. Знания и опыт приобретаются любителем в процессе постройки своей станции и других сопутствующих экспериментов. Часто радиостанция конструируется с использованием своих, оригинальных схемных решений и затем постоянно усовершенствуется. Часто шутят, что для увлеченного радиолюбителя-коротковолновика и конструктора постройка станции не кончается никогда. В процессе подобного творчества радиолюбителями предложено немало новых идей, методов и схем, относящихся к связной аппаратуре. К ним относится и техника прямого преобразования, позволяющая при минимальных затратах получать очень неплохие результаты.

Техника гетеродинного приема была изобретена и широко использовалась еще на заре радиосвязи (1901 - 1922 гг.) в первых, тогда еще примитивных радиостанциях, работающих незатухающими колебаниями. Появление гетеродинных (т. е. прямого преобразования) приемников резко увеличило дальность радиосвязи. С появлением радиоламп и разработки на их основе регенеративных и супергетеродинных приемников принцип прямого преобразования был прочно забыт. Вернулись к нему радиолюбители в 70-х годах, когда с использованием современной элементной базы появилась возможность создавать очень простые приемники и трансиверы прямого преобразования, обладающие тем не менее высокой чувствительностью и селективностью. Прогресс в этой области еще далеко не закончился и следует ожидать новых интересных разработок. Развитие современной радиоэлектроники связано с широким использованием аналоговых и цифровых интегральных микросхем. Техника прямого преобразования, где основное усиление и обработка сигналов производятся на низких частотах, отвечает этим тенденциям как нельзя лучше. В транси-верах прямого преобразования можно применить интегральные усилители, синхронные и цифровые фильтры, цифровые синтезаторы частоты, формирователи однополосных сигналов и т. д.

Эта книга посвящена описанию принципов действия и практических схем радиостанций (трансиверов), выполненных на основе метода прямого преобразования сигнала. Начинающие радиолюбители смогут по ней разобраться в некоторых теоретических основах связной техники и найти несложные конструкции для повторения.

Множество из разобранных в книге схем пригодны не только для трансиверов прямого преобразования, но и для приемников, передатчиков, радиостанций, выполненных на основе традиционных методов формирования и обработки сигнала. Например, задающие генераторы, смесители, модуляторы, усилители высокой и низкой частоты, усилители мощности используются в любой связной аппаратуре. Интересна собранная в книге информация о фильтрах и ограничителях сигналов звукового диапазона. Она может быть полезна не только при разработке систем и аппаратуры радиосвязи, но и телефонной связи по проводам.


Книга содержит всего три главы. В первой главе разбираются теоретические основы радиосвязи, способы формирования и приема сигналов. Изложение этих вопросов, с целью облегчения понимания материала, дано в сопровождении лишь самых элементарных математических выкладок. В первой главе приведены структурные схемы трансиверов, использующих метод прямого преобразования сигнала: простейшего телеграфного трансивера, однополосных фазовых и фазофильтровых телефонных трансиверов. Структурные схемы аппаратов сопровождаются описанием принципа их действия.

Вторая глава посвящена детальному разбору принципиальных схем отдельных элементов трансиверов прямого преобразования. В ней описаны схемы и конструктивные особенности задающих генераторов, преобразователей частоты и модуляторов, фазовращателей, фильтров, ограничителей, усилителей высокой и низкой частоты.

В третьей главе описаны шесть практических конструкций коротковолновых трансиверов различной сложности и на различные диапазоны волн - от 160 до 10 м. Даны эскизы их конструктивного выполнения и рекомендации по налаживанию. Все трансиверы опробованы при реальной работе в эфире, а некоторые из них уже неоднократно повторялись радиолюбителями.

Вероятно, книга заинтересует и подготовленных радиолюбителей-коротковолновиков, интересующихся различными вариантами схемной и конструктивной реализации трансиверов. Они также могут использовать приведенные здесь описания либо целиком, либо как составные части для самостоятельно разрабатываемой аппаратуры.

ГЛАВА ПЕРВАЯ.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ТРАНСИВЕРОВ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

1. ПРОСТЕЙШИЙ ТЕЛЕГРАФНЫЙ ТРАНСИВЕР

В любительской радиосвязи на KB и УКВ в настоящее время используются в основном два вида сигналов: телеграфные (CW) и однополосные (SSB). Остановимся сначала на первых. Телеграфные сигналы представляют собой длинные и короткие посылки синусоидальных высокочастотных сигналов, соответствующие тире и точкам азбуки Морзе. Хотя телеграф и был изобретен полтора столетия назад, он остается самым «дальнобойным» и помехоустойчивым видом связи. Объясняется это тем, что телеграфный сигнал передается как бы в двоичном коде, где различаются всего два состояния - наличие и отсутствие сигнала. Для уверенного приема, т. е. различения этих состояний, достаточно отношения сигнал/шум или сигнал/помеха на выходе лриемника порядка единицы. Наименьшее еще допустимое отношение сигнал/шум получается при слуховом приеме, в основном и используемом радиолюбителями. Ограниченное распространение получил и любительский буквопечатающий прием (телетайп), помехоустойчивость которого несколько хуже.

Для слухового приема CW сигналов их можно сначала промодулировать по амплитуде в одном из высокочастотных каскадов приемника, а затем продетектировать обычным детектором AM (детектором огибающей). Такой способ приема, называемый модуляционным, имел некоторое распространение в 30-х годах и до сих пор применяется в некоторых приемниках СВЧ и инфракрасного (ИК) диапазонов, т. е. на чрезвычайно высоких частотах, При модуляционном приеме высота принятого тона не зависит от частоты сигнала, поэтому сигналы двух близких по частоте станций различить практически невозможно. Помехоустойчивость модуляционного приема невысо-» ка, поскольку часть энергии принимаемого сигнала теряется при модуляции, а детектор огибающей значи-» тельно ухудшает отношение сигнал/шум, особенно при слабых сигналах,

На KB гораздо эффективнее гетеродинный прием. В этом случае принимаемый сигнал преобразуется по частоте в звуковой диапазон, фильтруется, усиливается и воспроизводится телефонами или громкоговорителем. В супергетеродинном CW приемнике частота сигнала преобразуется не менее двух раз - сначала в промежуточную (ПЧ), для этого служит первый смеситель, а затем, после усиления и фильтрации на ПЧ, в низкую звуковую. Последнее преобразование выполняет второй смеситель или второй детектор, связанный с телеграфным гетеродином. Таким образом, телеграфный супергетеродин является, по сути дела, гетеродинным приемником с двукратным или трехкратным преобразованием частоты. Преобразователи частоты - линейные элементы, не изменяющие отношения сигнал/шум (разумеется, если собственные шумы преобразователя достаточно малы). Поэтому отношение сигнал/шум на звуковой частоте при гетеродинном лриеме получается таким же, как и на входе приемника. Этим и объясняется высокая эффективность данного способа приема.

Поясним сказанное примером. Пусть частота принимаемого сигнала равна 7010 кГц. Для получения ПЧ 501 кГц частота первого гетеродина должна иметь значение либо 7511 кГц, либо 6509 кГц. В первом случае первый смеситель вычитает частоту сигнала из частоты гетеродина, т. е. fm = fr - fc, во втором наоборот, т. е. fu4=fc - fr- После усиления трактом ПЧ сигнал преобразуется по частоте во втором смесителе, частота гетеродина


которого фиксирована и имеет значение 500 кГц. После второго преобразования образуется сигнал НЧ с частотой 1 кГц, подаваемый на оконечный УНЧ приемника. Отметим сразу же существенную для трансиверов особенность супергетеродинного приема: ни один из гетеродинов не работает на частоте, близкой к частоте сигнала, что не позволяет использовать гетеродины как задающие генераторы при передаче без дополнительных частотных преобразований.

В отличие от супергетеродина приемник прямого преобразования содержит только один смеситель, установленный либо непосредственно на входе приемника, либо после УВЧ с небольшим коэффициентом усиления. Гетеродин настраивается примерно на частоту сигнала, разница составляет 0,5...! кГц. На выходе смесителя выделяется сигнал звуковой частоты, подаваемый на фильтр нижних частот (ФНЧ), служащий для ослабления сигналов соседних по частоте станций, и далее на УНЧ с большим коэффициентом усиления. В нашем примере при частоте сигнала 7010 кГц частота гетеродина должна составлять либо 7009, либо 7011 кГц. И в том и в другом случае преобразованная звуковая частота составит 1 кГц. Гетеродин приемника прямого преобразования с успехом может служить задающим генератором передатчика радиостанции. Небольшая дополнительная подстройка на частоту сигнала корреспондента, 7010 кГц в нашем примере, может осуществляться цепью независимой подстройки приемника, о которой будет рассказано далее.

Структурная схема простейшего телеграфного тран-сивера прямого преобразования показана на рис. 1. Приемник трансивера содержит входной контур или фильтр Z1 (преселектор), смеситель VI с гетеродином G-1, ФНЧ Z2 и УНЧ AL Звуковой сигнал в виде точек и тире телеграфных посылок воспроизводится телефонами или громкоговорителем BL При передаче ключом S1 приводится в действие усилитель мощности А2, поднимающий уровень мощности ВЧ сигнала гетеродина G1 до необходимого. Усиленный сигнал излучается антенной W1. Смеситель VI и усилитель НЧ приемника А1 на время передачи могут отключаться. Необходимы также средства защиты входных цепей приемника от мощного сигнала передатчика. Полезными добавлениями могут явиться цепи независимой подстройки гетеродина при приеме и цепь самоконтроля. Последняя представляет собой маломощный звуковой генератор, связанный с оконечными каскадами УНЧ или непосредственно с телефонами и включаемый при нажатии ключа. Генератор позволяет контролировать качество и четкость собственной работы на ключе.

Рис. 1. Структурная схема телеграфного трансивера

Рассмотрим более подробно назначение отдельных узлов, показанных на структурной схеме. Входной фильтр Z1 нужен для предварительной селекции принимаемого сигнала. Чаще всего он выполняется непере-страиваемым, с полосой пропускания, соответствующей частотной полосе довольно узких любительских диапазонов. Затухание фильтра за пределами полосы пропускания должно быть по возможности больше. Это уменьшает вероятность появления перекрестных и интермодуляционных помех, создаваемых мощными служебными и радиовещательными станциями. Самым ответственным узлом приемника является смеситель VL Он должен преобразовывать сигналы принимаемых станций по частоте, но ни в коем случае не детектировать их. Иначе приемник прямого преобразования превращается в обычный детекторный с УНЧ, и в телефонах будет слышна передача наиболее мощной в диапазоне станции независимо от частоты настройки гетеродина. По этой причине для приемника прямого преобразования непригодны смесители, выполненные по однотактной схеме на одном диоде или транзисторе. Прямое детектирование гораздо меньше сказывается в балансных и кольцевых смесителях, а также в смесителях на встречно-параллельных диодах или полевых транзисторах, особенно рекомендуемых для приемников прямого преобразования. Частота гетеродина для смесителей такого типа должна быть вдвое ниже частоты сигнала, что повышает развязку входных и гетеродинных цепей, а также уменьшает влияние наводок на гетеродин со стороны усилителя мощности.

ФНЧ Z2, установленный на выходе смесителя, определяет кривую односигнальной селективности всего приемника. Чаще всего используют одно- или двухзвенный LC фильтр нижних частот с частотой среза 2,7...3 кГц.



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24]
казино вулкан оригинал бонусы