Введение

 

     Дисциплина "Радиопередающие устройства" изучается студента-

ми  заочниками специальности 3805 "Радиосвязь,  радиовещание и телевидение"

на 5 курсе (ускоренная форма обучения на 3 курсе).

     Общий объем часов учебных занятий,  предусмотренных для ра-

боты студентов-заочников с  преподавателем  по  этой  дисциплине

составляет 36 часов. Из них: 10 часов - лекции, 16 часов - лабо-

раторные занятия, 10 часов - практические занятия.

     Для контроля  по дисциплине "Радиопередающие устройства" на

5 курсе предусмотрены зачет,  экзамен и курсовой проект (для ус-

коренного обучения соответственно на 3 курсе).

 

 

     1  Цели и задачи дисциплины

 

     Любая радиотехническая   система  содержит  радиопередающие

устройства (РПдУ), основным назначением которых является генери-

рование и управление (модуляция) высокочастотными колебаниями.

Поэтому представление о радиопередающих устройствах должен иметь

специалист любой радиотехнической специальности.

     Дисциплина "Радиопередающие устройства" является профилиру-

ющей для специальности 3804 "Радиосвязь, радиовещание и телеви-

дение", т.к. на ней базируются большинство специальных дисциплин

подготовки радиоинженера, занимающегося инженерной деятельностью

в промышленных и эксплуатационных предприятиях различных минис-

терств и ведомств.

     По этой дисциплине читаются лекции, проводятся практические

и  лабораторные  занятия,  выполняется  курсовое проектирование,

проводится преддипломная практика и дипломное проектирование.

     После изучения курса "Радиопередающие  устройства"  студент

обязан знать простейшие схемы генераторов с внешним возбуждением

(ГВВ) и автогенераторов,  амплитудных, частотных и фазовых моду-

ляторов,  принципы  работы этих устройств и элементы теории ГВВ;

уметь,  пользуясь литературой и справочниками,  рассчитать пара-

метры  режимов  ГВВ,  выбирать  необходимые электронные приборы,

рассчитывать элементы схем ГВВ;  иметь представление о структур-

ных  схемах типовых передатчиков для радиосвязи,  радиовещания и

 

телевидения,  радиорелейной и спутниковой радиосвязи, о требова-

ниях электромагнитной совместимости, о конструктивном выполнении

радиопередающих устройств.

     Программа курса  составлена с учетом знаний студентами всех

дисциплин,  предусмотренных учебным  планом  для  специальности

3804, предшествующих изложению курса РПдУ, в частности по мате-

матике, физике, теории  электрических  цепей, электромагнитным

полям и волнам,  по теории электрической связи, электропитанию и

др.

 

 

     2  Программа дисциплины "Радиопередающие устройства"

 

     2.1  Введение

 

     Основное назначение РПдУ,  терминология относящаяся к РПдУ.

Требования к РПдУ,  предъявляемые МККР. Место и функции радиопе-

редающих устройств в системах радиосвязи и радиовещания.  Основ-

ные этапы развития техники и теории РПдУ.

 

     2.2  Структурные схемы радиопередающих устройств

 

     Основные пользователи современных РПдУ,  типовые упрощенные

структурные схемы радиопередатчиков.

 

     2.3  Генератор с внешним возбуждением (ГВВ)

 

     Простейшая схема  ГВВ  работающего  на избирательную (резо-

нансную) нагрузку.

     Электронные приборы  применяемые  в  ГВВ  и их особенности.

Статические характеристики.

     Методы расчета режимов ГВВ: графоаналитический, использова-

ние компьютерных программ, кусочно-линейная аппроксимация (идеа-

лизация)  статических  характеристик  токов ламп и транзисторов.

Определение усредненных параметров идеализированных  характерис-

тик. Уравнения идеализированных статических характеристик. Дина-

мические характеристики ГВВ по напряженности и углу отсечки  вы-

ходного тока.

 

     Аналитическое уравнение для тока в выходной цепи. Коэффици-

енты разложения в ряд периодической последовательности импульсов

выходного тока.  Порядок расчета параметров режима. Практические

рекомендации  для  выбора напряженности режимов,  угла отсечки в

ГВВ различного назначения.

     Особенности расчета  параметров режима анодного тока в тет-

родных ГВВ. Методы расчета параметров режима управляющих и экра-

нирующих сеток в триодных и тетродных ГВВ.

     ГВВ по схеме с общей сеткой,  особенности  расчета  режима.

Использование высших  гармоник для повышения полезной мощности и

КПД ГВВ.  Математическое моделирование ГВВ.  Особенности  работы

транзисторов  в  ГВВ  при  большом сигнале.  Эквивалентные схемы

транзисторов.  Расчет параметров режима транзисторного резонанс-

ного  ГВВ  (усилителя) с учетом частотной зависимости параметров

транзистора.  Ключевой режим ламп  и  транзисторов,  особенности

расчета.

     Зависимость характеристик ГВВ от изменения параметров режи-

ма и элементов схемы.

     Умножители частоты  на  транзисторах  и варикапах,  область

применения.

 

     2.4  Схемы генераторов с внешним возбуждением

 

     Проблема электромагнитной совместимости  (ЭМС),  требования

стандартов, нормы допустимых побочных излучений.

     Требования к колебательным системам (КС) выходных  каскадов

передатчиков. Построение КС в виде связанных контуров. КПД КС.

     Особенности конструкций элементов КС для передатчиков  раз-

личной мощности,  назначений и диапазонов частот. Контурные кон-

денсаторы,  вариометры, катушка со скользящим контактом, катушки

с подвижным медным сердечником,  объемные резонаторы, полосковые

линии.  Элементы связи с нагрузкой и схемы их включения. Краткие

сведения о расчете КС на ЭВМ.

     Схемы питания анодной (коллекторной) цепи ГВВ: параллельная

и последовательная,  достоинства и недостатки,  области примене-

ния, расчет элементов.

     Схемы питания  сеточных и базовой цепей в ГВВ,  прохождение

составляющих тока,  расчет элементов.  Автоматическое  смещение,

 

влияние на режим ГВВ,  схемы реализации. Схемы межкаскадных свя-

зей.

     Схемы питания цепей накала ламп.  Меры для уменьшения пара-

зитной модуляции при питании накалов переменным током.

     Измерительные приборы для контроля режима и настройки коле-

бательных систем в ГВВ. Типы приборов, блокировочные элементы.

     Параллельное и  последовательное включение электронных при-

боров (ЭП) в схемах ГВВ.  Особенности работы и  цели  применения

этих  схем:  повышение  мощности и надежности каскада.  Мостовые

схемы для сложения мощности передатчиков в пространстве, модуль-

ное построение РПдУ, схемы деления мощности.

     Широкополосные усилители мощности и их место  в  передатчи-

ках. Схемы коррекции АЧХ таких усилителей. Использование искусс-

твенной длинной линии,  усилители  с  распределенным  усилением,

транзисторные широкополосные усилители (ШПУ).  Построение ШПУ на

транзисторах для ОВЧ и УВЧ диапазонов.  Интегральные транзистор-

ные усилители.

     Автоматическая настройка передатчиков и автоматическое сог-

ласование передатчиков с антенной.

 

     2.5 Возбудители радиопередатчиков

 

     Требования к стабильности частоты для передатчиков  различ-

ных назначений,  установленных стандартами. Задающий генератор и

возбудитель, их место в схеме РПдУ.

     Автогенераторы (АГ),  применяемые в возбудителях. Схемы ав-

тогенераторов.  Обобщенная трехточечная схема.  Уравнение неста-

бильности частоты АГ.  Основные факторы, приводящие к нестабиль-

ности частоты АГ,  методы ослабления их действия: термокомпенса-

ция,  кварцевая стабилизация, термостатирование. Кратковременная

и долговременная стабильность частоты.

     Кварцевый резонатор,  эквивалентная схема. Схемы АГ с квар-

цевой стабилизацией на основной частоте и на механических гармо-

никах. Автогенераторы на туннельных диодах.

     Основные методы построения возбудителей: кварц-волна; с ин-

терполяционным генератором; с дискретной сеткой частот.

     Синтезаторы частоты,  принципы  построения.  Синтезаторы  с

идентичными декадами,  синтезаторы, построенные по методу анали-

за.  Цифровые синтезаторы частоты.  Использование систем ФАПЧ  и

 

ИФАПЧ в синтезаторах, основные параметры этих систем.

     Ввод информации в возбудитель,  тракт переноса модулирован-

ных колебаний в рабочий диапазон. Использование элементов микро-

электроники в схемах синтезаторов.

     Квантовые стандарты частоты и их применение.

 

     2.6  Устойчивость работы ГВВ

 

     Основные принципы неустойчивой работы ГВВ,  влияние внешних

полей,  взаимодействие каскадов,  влияние проходной емкости ЭП и

индуктивностей выводов.

     Коэффициент усиления мощности в схемах ОК и ОС с учетом ус-

тойчивости.

     Самовозбуждение на рабочей и паразитных частотах.  Меры по-

давления самовозбуждения:  нейтрализация проходной емкости, при-

менение ГВВ с ОС и экранированными лампами,  введение  антипара-

зитных сопротивлений и др.

 

     2.7  Радиопередатчики с амплитудной модуляцией

 

     Области применения передатчиков с АМ: радиовещание, телеви-

дение.  Параметры и характеристики модулирующих сигналов: полосы

частот, динамический диапазон, статические параметры, пикфактор.

     Требования к передатчикам с АМ. Основные свойства амплитуд-

но-модулированного колебания:  аналитическое выражение,  спектр,

векторная диаграмма, эпюры, энергетические соотношения.

     Статическая модуляционная, амплитудно- и фазо-частотная характеристики передатчиков с АМ.

     Методы получения колебаний с АМ:

     Модуляция изменением смещения на управляющей сетке.  Стати-

ческие модуляционные  характеристики,  характеристики  мощности,

КПД.  Выбор  напряженности,  углов отсечки в режиме максимальной

мощности.  Сеточная цепь модулируемой ступени.  Пути  уменьшения

нелинейных и частотных искажений. Схемы модуляторов. Общие поня-

тия о расчете режимов.

     Усиление модулированных колебаний.  Статические модуляцион-

ные характеристики при разных углах отсечки. Моделирование ГВВ с

использованием реальных характеристик ЭП.

 

     Анодная модуляция. Статические модуляционные характеристики

для токов, мощности и КПД. Влияние на эти характеристики автома-

тического смещения.  Влияние синфазной модуляции в предваритель-

ном  каскаде  на режим управляющей сетки и нелинейные искажения.

Расчет параметров режима каскада с ААМ. Компьютерное моделирова-

ние каскада и расчет режимов.

     Анодно-экранная модуляция.  Выбор режима и расчет его пара-

метров. Особенности схем модуляторов с анодной и анодно-экранной

модуляцией,  расчет элементов  схем.  Коллекторная  модуляция  в

транзисторных  передатчиках.  Статические характеристики коллек-

торного тока,  причины нелинейности характеристики первой гармо-

ники коллекторного тока.  Синфазная амплитудная модуляция в двух

каскадах.

     Возможность модуляции на защитную сетку в пентодных  каска-

дах. Принцип работы, выбор максимального режима. Частотные и не-

линейные искажения в таком модуляторе.

     Диодные балансные  модуляторы  с  малой  амплитудно-фазовой

конверсией.

 

     2.8  Радиопередатчики с однополосной модуляцией

 

     Виды излучений при однополосной модуляции ОМ.  Энергетичес-

кие и спектральные преимущества ОМ.  Способы формирования ОМ ко-

лебаний:  фильтровой, фазофильтровой, цифровой с трансформатором

Гильберта. Требования к ОМ передатчикам.

     Однополосный фильтровой модулятор:  схема,  элементы, выбор

режима ЭП. Цифровой однополосный модулятор: схема, выбор элемен-

тов, частоты тактового генератора.

     Функциональная схема классического ОМ передатчика: возбуди-

тель и мощный линейный усилитель.  Ввод  сигналов  информации  в

возбудитель.  Принцип  построения  многоканального  передатчика.

Расположение каналов в занимаемой полосе.

     Функциональная схема вещательного передатчика с ОМ, постро-

енного по методу Кана. Особенности возбудителя. Мощный усилитель

огибающей:  схема,  выбор элементов,  понятие о расчете режима и

элементов.

     Особенности построения транзисторных ОМ передатчиков. Функ-

циональные схемы. Цифровые передатчики на транзисторах.

 

     2.9 Радиопередатчики с угловой модуляцией

 

     Области применения передатчиков с частотной и фазовой моду-

ляцией.  Функциональные  схемы передатчиков с прямым и косвенным

способами получения ЧМ колебаний.  Требования к  передатчикам  с

ЧМ.

     Частотный модулятор на  варикапе:  схема,  принцип  работы,

Статические и динамические модуляционные характеристики.  Расчет

режимов АГ и варикапа, методы повышения линейности модуляционной

характеристики,  необходимость умножения частоты. Повышение ста-

бильности средней частоты в передатчике  ЧМ:  применение  систем

ФАПЧ и АПЧ, использование фазовых модуляторов и кварцевой стаби-

лизации.

     Особенности передатчиков с ЧМ для моно- и стереофонического

вещания,  звукового сопровождения телевидения, низовой радиосвя-

зи.  Особенности  усиления ЧМ колебаний.  Передатчики дискретных

сигналов. Особенности построения возбудителей этих передатчиков.

     Использование транзисторов  в  передатчиках с ЧМ для связи,

вещания и телевидения.

 

     2.10 Передатчики  телевизионных  сигналов изображения

 

     Особенности телевизионных сигналов.  Вид модуляции.  Спектр

сигнала  на  выходе передатчика.  Структурные схемы передатчиков

изображения. Требования к передатчикам.

     Формирование частотной  характеристики  тракта передатчика.

Модуляция на низком уровне.  Особенности построения модуляторов.

Меры борьбы с фидерным эхо.

     Совместная работа передатчиков на одну антенну. Особенности

и проблемы построения передатчиков с совместным усилением сигналов изображения и звукового сопровождения.

 

     2.11  Передатчики для радиорелейной и космической радиосвязи

 

     Возможности радиорелейной и спутниковой связи. Рекомендации

МККР.  Структурные  схемы  передатчиков  с частотным и временным

разделением каналов.  Усилители мощности на  транзисторах,  ЛПД,

ЛБВ  и  клистронах.  Передатчики цифровой связи.  Функциональные

 

схемы.  Бортовые передатчики.  Функциональные схемы. Особенности

работы  бортовых передатчиков в системах с многостанционным дос-

тупом. Наземные РПдУ тропосферной и космической связи.

 

     2.12  Надежность радиопередатчиков

 

     Понятие надежности  в  применении к РПдУ.  Методы повышения

надежности:  резервирование,  блочное построение с  независимыми

блоками, оптимальный выбор режима ЭП.

     Понятие о методике расчета надежности. Системы диагностики.

     Применение микропроцессоров в РПдУ.

 

     2.13  Радиопередающие  устройства и охрана окружающей среды

 

     Существующие нормы на излучение электромагнитных волн.  Ме-

тоды  уменьшения  мощности излучений:  экранирование,  понижение

уровня излучения несущей, переход к однополосной системе модуля-

ции  с  ослабленной  несущей.  Вынос мощных передатчиков из мест

массового скопления людей,  экранирование технических зданий ра-

диоцентров. Перспективы  развития  техники  радиопередающих уст-

ройств. Основные проблемы.

 

 

     3  Перечень тем практических занятий

 

     3.1  Структурные схемы  РПдУ

 

     3.2  Генератор  с внешним возбуждением (ГВВ)

 

     3.3  Возбудители радиопередатчиков

 

     3.4  Устойчивость работы усилителей ВЧ (ГВВ)

 

     3.5  Радиопередатчики с амплитудной модуляцией

 

     3.6  Радиопередатчики с однополосной  модуляцией

 

     3.7  Радиопередатчики с  угловой модуляцией

 

 

     3.9  Передатчики телевизионных сигналов изображения

 

     3.10  Передатчики радиорелейной и космической связи

 

 

     4. Перечень тем лабораторных занятий

 

     4.1  Исследование работы ГВВ с помощью осциллографа.

 

     4.2  Исследование ГВВ на транзисторе в ключевом режиме.

 

     4.3  Исследование широкополосного усилителя.

 

     4.4  Изучение схем и рабочих характеристик каскадов с  амп-

литудной модуляцией.

 

     4.5  Изучение формирования однополосного сигнала.

 

     4.6  Изучение характеристик частотного модулятора.

 

     4.7  Изучение типового возбудителя с синтезатором  частоты.

 

     4.8. Изучение  типовых  радиопередатчиков радиовещательных,

связных и телевизионных, измерение основных показателей.

 

 

     5 Основные требования к курсовому проекту

 

     Курсовой проект должен  содержать  технические  требования,

предъявляемые к проектируемому передатчику, краткое технико-эко-

номическое обоснование принятых в проекте решений и  примененных

элементов,  обоснованную  структурную  схему проектируемого уст-

ройства,  обоснованный выбор типов и номиналов ЭП, схемных реше-

ний,  электрический  расчет двух каскадов передатчика (выходного

каскада и моделирующего), расчет промышленного КПД.

     Пояснительная записка к курсовому проекту должна  содержать

задание на проектирование, полную структурную схему ВЧ части пе-

 

редатчика и других рассчитанных каскадов,  спецификацию к схеме,

обоснование выбора элементов,  последовательное изложение выпол-

ненных расчетов.

     При проектировании  и оформлении проекта должны соблюдаться

рекомендации МККР.  Комплектующие изделия,  радиодетали,  лампы,

транзисторы и др. должны выбираться согласно нормалям.

     Оформление пояснительной  записки  и  принципиальной  схемы

должно соответствовать ЕСКД.  Объем пояснительной записки не бо-

лее 30-40 стр.  Принципиальная схема исполняется на листе А3 или

А2.

 

     5.3  Перечень тем курсовых проектов

 

     - pадиопеpедающее устpойство для pадиовещания с частотной

       модуляцией;

     - pадиопеpедающее устpойство для стеpеовещания ;

     - pадиопеpедающее устpойство для pадиовещания с одной боко-

       вой полосой и несущей;

     - pадиопеpедающее устpойство для звукового сопpoвождения

       телевизионных пpoгpамм 1-2 диапазонов ;

     - pадиопеpедающее устpoйство для звукового сопpoвождения

       телевизионных пpoгpамм 3 диапазона ;

     - pадиопеpедающее устpoйство для звукового сопpовождения

       телевизионных пpoгpамм 4-5 диапазонов ;

     - pадиопеpедающее устpойство для пеpедачи изобpажения

       телевизионных пpогpамм 1-2 диапазонов ;

     - pадиопеpедающее устpойство для пеpедачи изобpажения

       телевизионных пpoгpамм 3 диапазона ;

     - pадиопеpедающее устpoйство для пеpедачи изобpажения

       телевизионных пpoгpамм 4-5 диапазонов ;

-                   pадиопеpедающее устpойство для пеpедачи четыpех 

  телефонных  сообщений ;

     - pадиопеpедающее устpoйство для пеpедачи сигналов ампли-

       тудной телегpафии со скоpoстью 1000 Бод ;

     - pадиопеpедающее устpoйство низовой связи ;

-                   pадиопеpедающее устpойство оконечной станции

  радиоpелейной линии ;

 

     - pадиопеpедающее устpoйство pадиолокационной станции с

       импульсной модуляцией ;

     - pадиопеpедающее устpoйство pадиолокоционной станции с

       угловой модуляцией ;

     - pадиопеpедающее устpoйство наземной станции спутниковой

       системы связи ;

     - pадиопеpедающее устpoйство оконечной станции тpoпосфеpной

       линии связи ;

     - боpтовое pадиопеpедающее устpoйство спутниковой системы

       связи ;

     - pадиопеpедающее устpойство для пеpедачи сигналов относи-

       тельной фазовой телегpафии со скоpoстью 10000 Бод ;

     - pадиопеpедающее устpoйство для пеpедачи сигналов частот-

       ной телегpафии со скоpoстью 5000 Бод ;

     - синтезатоp частоты пеpедающего устpoйства ;

     - возбудитель pадиопеpедатчика магистpальной связи ;

     - низкочастотный тpакт вещательного pадиопеpедатчика с

       амплитудной модуляцией ;

     - модуляционное устpoйство телевизионого pадиопеpедатчика

       с совместным усилением сигналов изобpажения и звука ;

     - импульсный модулятоp pадиопеpедающего устpoйства pадио-

       локационной станции .

 

 

     6  Методические указания

 

     При изучении курса основное внимание следует уделить  прин-

ципиальным  вопросам  и физическим представлениям.  Приводимые в

литературе расчетные формулы и числовые  значения  учитывать  не

нужно. При самостоятельной проработке рекомендованной литературы

материал курса целесообразно конспектировать.

    На зачете студент должен предъявить отчеты о выполненных ла-

бораторных работах.  Для сдачи экзамена студент должен  подгото-

виться  в  соответствии  с  программой дисциплины РПдУ и изучить

тестовые задания по курсу РПдУ /9/.

    Как было  указано  ранее,  при изучении курса студент должен

выполнить курсовой проект.  При расчете и  оформлении  курсового

проекта  следует руководствоваться методическими указаниями /10/

и основной литературой приведенной ниже.  Выполняя курсовой про-

ект студент может пользоваться не только рекомендованной литера-

 

турой , но и любой доступной ему учебной и технической литерату-

рой открытого пользования. открытого пользования. В конце проек-

та должен быть приведен список литературы,  которой  пользовался

студент.

    Чертежы должны быть сброшюрованы (подшиты)  с  пояснительной

запиской жестко ( не на канцелярских скрепках ).

    В случае возникновения затруднений при выполнении  курсового

проекта, студент может обращаться в институт за устной или пись-

менной консультацией.

 

 

                       Список литературы

 

     1. Радиопередающие устройства / Под ред. В.В. Шахгильдяна -

М.: Связь, 1995.

     2. Устройства генерирования и  формирования  радиосигналов.

2-е издание/ Под ред.  Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова, М.В. Благове-

щенского - М.: Радио и связь, 1994.

     3. Проектирование  радиопередающих  устройств  /  Под  ред.

В.В.Шахгильдяна - М.: Радио и связь, 1993.

     4. Каганов В.И.  Транзисторные радиопередатчики - М.: Энер-

гия, 1976.

     5. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики - М.: Ра-

дио и связь, 1981 г.

     6. Шумилин М.С.  и др. Радиопередающие устройства - М.: Ра-

дио и связь, 1990.

     7. Проектирование  и техническая эксплуатация радиопередаю-

щих устройств / М.А.  Сиверс,  Г.А.Зейтленок и др.- М.:  Радио и

связь, 1983.

     8. Проектирование радиопередающих устройств  с  применением

ЭВМ / Под ред. О.В. Алексеева - М.: Радио и связь, 1987.

     9. Радиопередающие устройства.  Устройства генерирования  и

формирования  радиосигналов:  Методическое  указание к программе

контроля начального уровня знаний  /  Сост.  Д.А.  Бакеев,  С.В.

Коньшин; АЭИ - Алматы, 1995.

     10. Радиопередающие  устройства:  Методические  указания  к

курсовому проекту / Сост. С.В. Коньшин; АИЭС - Алматы, 1998.

 

                            Содержание

 

 Введение                                                     3

 

 1 Цели и задачи дисциплины                                   3

 

 2 Программа дисциплины "Радиопередающие устройства"          4

 

 3 Перечень тем практических занятий                         10

 

 4 Перечень тем лабораторных занятий                         11

 

 5 Основные требования к курсовому проекту                   11

 

 6 Методические указания                                     13

 

 Список литературы                                           14