На рисунке 7 показана структурная схема приемника РСДС.
Рис. 7 Структурная схема приемника РСДС
УВЧ – усилитель высокой частоты;
См1, См2 – смеситель;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
УНЧ – усилитель низкой частоты;
Гет1, Гет2 – гетеродин;
ПФ – полосовой фильтр;
А2 – антенна;
Тел – телефон.
В приемном устройстве путем гетеродинирования осуществляется перенос спектра сигнала из высокочастотной области в область звуковых частот. С этой целью принятый А2 сигнал и усиленный в УВЧ подается на См1 вместе с частотой f2 от ГВЧ 1. После усиления в УПЧ однополосный сигнал подается на См2, в котором с помощью частоты f1 производится преобразование сигнала в область звуковых частот. Затем этот сигнал усиливается в УНЧ и выдается потребителям.
На рисунке 8 показано преобразование спектров в приемнике РСДС.
Рис. 8 Преобразование спектров в приемнике РСДС
При однополосной модуляции чувствительность приемника увеличивается в два раза.
Недостатком приемника с однополосной модуляцией является сложность схемы устройства, связанная с последующим восстановлением несущих колебаний в приемнике.
Далее на рисунке 8 показаны временные диаграммы преобразования сигналов в приемнике РСДС.
Рис. 9 Временные диаграммы преобразования радиосигнала в
приемнике РСДС
Рассмотренный процесс соответствует полному подавлению несущей частоты и требует для воспроизведения сигнала с допустимым уровнем разборчивости взаимной расстройки частот fн в передатчике и приемнике, не превышает ± (150 … 250) Гц, а при наличии помех (обычных в каналах радиосвязи на ДКМВ) не более ± (50 … 100) Гц. Если считать, что нестабильность поровну распределяет между передатчиком и приемником, то относительная нестабильность ГВЧ передатчика и приемника должна на наибольшей частоте (30 МГц) быть не хуже 10-6. Если невозможно обеспечить такое качество ГВЧ, то применяют неполное подавление не сущей частоты в передатчике и автоподстройки частоты в приемнике.
3 ФИЗИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКОВ РСДС
3.1 Балансный модулятор
Балансно-модулированным колебанием называется амплитудно-модулированное колебание, в котором отсутствует колебание несущей частоты.
При модуляции гармонических колебаний балансно-модулированное колебание определяется уравнением
(1)
Для осуществления балансной модуляции применяется балансный модулятор (БМ) электрическая схема которого показана на рисунке 10.
Рис. 10 Электрическая схема диодного балансного модулятора
БМ принято называть само устройство, в котором осуществляется модуляция, тогда как при обычной амплитудной модуляции модулятором называют усилитель звуковой частоты, применяемый для амплитудной модуляции.
Рис. 11 Напряжение на выходе балансного модулятора в режиме линейной модуляции
В БМ можно осуществить либо режим линейной модуляции, либо режим коммутации (переключений).
На рис. 12 показана структурная схема устройства, позволяющего выделить одну боковую составляющую. На вход 2 подается радиочастотное, а на вход 1 – модулирующее колебания.
Рис. 12 Структурная схема устройства для получения колебания с одной боковой частотой
На выходе БМ 1 напряжение
(2)На выходе БМ
(3)Сложение напряжений от двух модуляторов дает результирующее напряжение
(4)Аналогично можно осуществить выделение колебаний разностной частоты.
3.2 Смеситель
Смеситель (См) является нелинейным элементом и служит для преобразования принятого сигнала в другой, более удобный для усиления и обеспечения хорошей избирательности.
Электрическая схема простейшего См показана на рисунке 13.
Рис. 13 Электрическая схема смесителя
Преобразование состоит в изменении частоты несущей при сохранении закона модуляции сигнала. На рисунке 14 показан входной сигнал См с несущей частотой fc и гармоническим законом модуляции с частотой F. Спектр этого сигнала будет иметь вид, изображенный на рисунке 15.
Рис. 14 Входной сигнал смесителя с несущей частотой fc и гармоническим законом модуляции с частотой F 
Рис. 15 Спектр входного сигнала смесителя с несущей частотой fc и гармоническим законом модуляции с частотой F
В качестве нелинейных элементов в См используют транзисторы, лампы, диоды. Для более подробного объяснения работы См воспользуемся графической зависимостью коллекторного тока транзистора от напряжения между базой и эмиттером показанном на рисунке 16.
Проводимость прямой передачи транзистора, связывающая изменение коллекторного тока с изменениями входного напряжения, приложенного между базой и эмиттером (Uбэ), определяется отношением приращения этих величин при постоянном напряжении на коллекторе Uкэ:
Y21 = ΔIк / ΔUбэ (5)
Штриховой линией на рис. 16 показана зависимость проводимости Y21 от напряжений Uбэ. При большом отрицательном напряжении Uбэ зависимость коллекторного тока от этого напряжения приближается к линейной, а проводимость прямой передачи почти достигает своего наибольшего значения. Именно в этой области выбирают рабочую точку транзистора Y при использовании его в усилительном режиме, так как при этом обеспечивается наибольшее усиление при малом уровне нелинейных искажений. Обозначим проводимость, соответствующую этой точке, Y21y. По мере снижения отрицательного напряжения Uбэ крутизна характеристики коллекторного тока уменьшается, что приводит к соответствующему уменьшению проводимости Y21. Для высокочастотных дрейфовых транзисторов в интервале входных напряжений от 0, 2 до 0, 4 В проводимость прямой передачи практически линейно увеличивается с ростом входного напряжения. При выборе рабочей точки в середине этого участка (точка П на рис. 20) изменение проводимости прямой передачи будет почти линейно зависеть от входного напряжения, если оно не выходит за пределы отмеченного интервала. В этом случае действующее между базой и эмиттером переменное напряжение гетеродина
uг = Uгm · sinωг · t (6)
будет изменять проводимость прямой передачи по закону
Y21(t) ≈ Y21n + Y21m · sinωг · t (7)
Графически эта зависимость показана в правой части рис. 18.
Включим в ту же цепь база – эмиттер источник сигнала с напряжением
uс = Uсm · sinωс · t (8)
Будем полагать, что амплитуда сигнала гораздо меньше амплитуды напряжения гетеродина: Uсm << Uгm. Под действием обоих напряжений положение рабочей точки не выйдет за пределы линейного участка графика, характеризующего изменение Y21 от напряжения Uбэ. На основании общего уравнения для коллекторного тока получим:
Ik = Y21 · Uбэ = (Y21n + Y21m · sinωг · t) · (Uбэ. п + Uсm · sinωс · t) (9)
После несложных тригонометрических преобразований формулу (9) можно переписать так:
Ik = Y21n · Uбэ. п + Y21m · Uбэ. п · sinωг · t + Uсm · Y21n · sinωс · t – 0, 5 · Y21m · Uсm · соs(ωг – ωс) · t + 0, 5 · Y21m · Uсm · соs(ωг + ωс) · t (10)
Следовательно, при выборе рабочей точки на криволинейном участке вольт – амперной характеристики (точка П на рис. 16) и подведении к транзистору двух переменных напряжений (гетеродина и сигнала) коллекторный ток будет иметь постоянную составляющую Y21 · Uбэ, составляющие с частотами гетеродина и сигнала, а также составляющие с разностной и суммарной частотами. Две последние составляющие в радиотехнике называют комбинационными, поскольку их частоты определяются комбинациями (суммарной и разностной) частот входных сигналов нелинейного элемента, каковым являются См.
При постоянной амплитуде напряжения гетеродина амплитуда Y21m будет неизменной (рис. 18). Поэтому амплитуды разностной и суммарной составляющих прямо пропорциональны амплитуде сигнала.
Нагрузку См делают избирательной и настраивают ее на разностную или на суммарную частоту. Благодаря этому на выходе См выделяется напряжение только одной составляющей тока, называемой полезной составляющей промежуточной частоты.
Заключение
В данной курсовой работе, в соответствии с поставленным заданием, была рассмотрена радиостанция дальней связи, ее принцип работы и назначение. Построены временные диаграммы и частотные характеристики сигналов и проведен их анализ. Также были описаны основные блоки, входящие в состав РСДС, такие как: балансный модулятор и смеситель.
Список литературы
Айсберг Е. Радио и телевидение?… это очень просто – М.: Энергия, 1975.
Богданович Б.М. Радиоприемные устройства – Минск: Высшая школа, 1991,
Болдин В.А., Горгонов Г.И. и др. Радиоэлектронное оборудование – М.: Воениздат, 1990.
Жеребцов И. П. Радиотехника – М.: Связь, 1965.
Каплун В.А., Браммер Ю.А. и др. Радиотехнические устройства и элементы радиосистем – ФГУП «Издательсво «Высшая школа», 2002.
Семенов К. А. Радиоприемные и усилительные устройства – М.: Советское радио, 1965.