Радиопередающие устройства

Обобщенная структурная  схема радиопередающего устройства с амплитудной либо фазовой модуляцией сигналов приведена на рисунке 7.9.

Первичный сигнал, подлежащий передаче, поступает на входную цепь. Входная цепь обеспечивает согласование этого сигнала с  РПдУ, в конечном итоге, это определяется параметрами модулированного радиосигнала, передаваемого в линию.

Генератор несущей  частоты формирует колебания  несущей частоты, которые и являются переносчиками сообщения. В современных  системах связи генератор несущей  частоты выполняют в виде синтезатора  частот. Синтезатор частот - устройство, предназначенное для формирования в заданном диапазоне частот высоко стабильных колебаний, определяемых стабильностью  параметров задающего генератора.

Модулятор - узел, в котором на параметры несущего колебания накладывается передаваемое сообщение. При формировании в РпдУ радиосигналов с амплитудной или фазовой модуляцией синтезатор частоты вырабатывает колебания с постоянной частотой. При дополнительном воздействии модулирующим сигналом на частоту выходного колебания синтезатора частот можно получить радиосигналы с частотной модуляцией.

Усилитель мощности предназначен для увеличения уровня радиосигнала до величины, определяемой мощностью излучаемого сигнала  в системе связи. Необходимое  согласование РПдУ с антенной обеспечивает выходная цепь.

Преимущества  цифровых методов обработки информации (передача, хранение, преобразование) способствовали широкому распространению цифровых систем связи. Достоинством представления  сигналов в цифровом виде является также ее универсальность, то есть независимость  от природы передаваемых сообщений. Современные системы связи способны передавать не только дискретные сообщения, но и непрерывные (как по времени, так и по уровню). Для преобразования непрерывных сигналов в цифровые служат специальные устройства - аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

В аналого-цифровом преобразователе из сигнала, непрерывного по времени, сначала выбирают значения сигнала в определенные моменты  времени. Чаще всего такие отсчеты  берут через одинаковые промежутки времени. Выбранные значения сигнала называют выборками, а операцию получения отсчетов называют дискретизацией по времени.

На следующем  этапе обработки весь диапазон возможных  значений сигнала разбивают на определенное количество интервалов и выясняют, к какому из этих интервалов относится  значение текущей выборки. На этом этапе  обработки за значение сигнала принимается  не действительное значение выборки, а  ближайшее к нему округленное  значение сигнала. Это значение может  соответствовать середине того интервала, в который попадает данный отсчет, либо другому значению из этого интервала (начало или конец этого интервала). Операция замены действительного значения сигнала ближайшим к нему округленным  значением называется квантованием, а ширину этого интервала называют шагом квантования. Если все интервалы, на которые разбиваются возможные  значения сигнала, одинаковые, то такое  квантование называется равномерным. В некоторых случаях, например, при  передаче речи, оказывается выгодным такие интервалы делать неодинаковыми. В таком случае говорят о неравномерном  квантовании.

На последнем  этапе аналого-цифровой преобразователь  заменяет действительное значение выборки  номером того интервала, в пределах которого находится значение данного  отсчета. Операция замены значения отсчета  номером (кодом) называется кодированием. Наибольшее распространение в современных  системах получило представление отсчетов в виде двоичных кодов. Затем полученные коды передаются по системе связи.

Упрощенная структурная  схема приемопередатчика цифровой системы связи приведена на рисунке 7.10. Рассмотрим работу этого устройства.

Непрерывное сообщение  от источника сообщений поступает  на устройство, называемое кодером. Под  кодированием в широком смысле понимают операцию преобразования отсчетов непрерывных  сигналов в последовательность кодовых  символов. В результате, на выходе кодера формируются электрические сигналы, соответствующие кодовой последовательности и определяемой передаваемым сообщением.

Кодовые сигналы  в виде последовательности импульсов  затем поступают на модулятор, на второй вход которого подается колебание  несущей частоты с выхода синтезатора  частоты. В модуляторе выполняется  соответствующая модуляция (амплитудная, фазовая, частотная и т.д.) колебания  несущей частоты в соответствии с поступающей кодовой последовательностью. Затем модулированные сигналы усиливаются  до необходимого уровня с помощью  усилителя мощности и излучаются передающей антенной.

Наведенные в  приемной антенне электромагнитные излучения поступают на вход усилителя  и преобразователя частоты, где  выделяются и усиливаются колебания  несущей частоты полезного сигнала. В демодуляторе выполняется демодуляция принимаемого сообщения, и на выходе демодулятора формируется последовательность импульсов, соответствующая последовательности импульсов передаваемого сообщения (на выходе кодера), которая поступает на декодер. В декодере выполняется операция, обратная кодированию, и восстановленное сообщение направляется получателю сообщений.

В одном приемопередающем устройстве кодер и декодер обычно объединяют в единый конструктивный узел (чаще - это одна микросхема) и  объединенный блок кодер-декодер по первым буквам составляющих называют кодеком. Аналогично, объединенный блок модулятор-демодулятор называют модемом.

Радиопередающие устройства отличаются по назначению, условиям эксплуатации, виду модуляции  радиосигналов и другим характеристикам.

К основным энергетическим показателям РПдУ относят величину мощности сигнала, подводимого к антенне, и коэффициент полезного действия. Различают пиковую мощность полезного сигнала РпдУ и усредненное значение мощности за определенный интервал времени. Коэффициент полезного действия - это отношение полезной мощности, подводимой к антенне, к мощности, потребляемой РпдУ от источника электропитания.

Под диапазоном частот, в котором работает данное РПдУ, понимают такую полосу частот, которая необходима для передачи полезных сигналов в системе связи и выделена данному РПдУ для формирования радиосигналов. К сожалению, кроме полезных сигналов, радиопередающие устройства излучают и побочные колебания.

Внеполосными  излучениями называют такие сигналы, формируемые РПдУ, спектры которых расположены вне полосы, отведенной для данной системы связи. Внеполосные излучения являются источниками дополнительных помех для систем связи, работающих в других полосах частот.

Важной характеристикой  систем связи является стабильность частоты излучаемых колебаний. Под  нестабильностью частоты РПдУ понимают отклонение частоты излучаемых колебаний относительно номинального значения. Недостаточная стабильность частоты ухудшает качество связи и может являться причиной помех для радиотехнических устройств, работающих в смежных диапазонах частот.

По назначению радиопередающие устройства делят  на связные и радиовещательные. По условиям эксплуатации РПдУ разделяют на стационарные и мобильные (устанавливаемые на подвижных объектах: самолетные, автомобильные, носимые и т.д.). РПдУ различаются также диапазоном рабочих частот, мощностью излучаемых колебаний и т.д.