kurs_krotkofalarski_03.pdf

Krótkofalowiec

Korespondencyjny Kurs Krótkofalarski (3)

W poprzednich odcinkach −

KK1 i KK2 − poznaliśmy

podstawowe układy

elektroniczne. Stanowią

one części składowe

urządzeń nadawczo−

odbiorczych (radiostacji −

rys. 1), którymi zajmiemy

się w tym odcinku.

Odbiorniki

Odbiornik radiokomunikacyjny jest

urządzeniem służącym do odbierania

fal elektromagnetycznych wysyłanych

przez korespondenta, przetwarzanie

ich na sygnały elektryczne, a następnie

na głos lub inne sygnały przeznaczone

do dalszego dekodowania ( rys. 2 ).

Urządzenia odbiorcze ogólnie moż−

na podzielić na trzy grupy:

a) odbiorniki o bezpośrednim wzmoc−

nieniu − reakcyjne,

b) odbiorniki o bezpośredniej prze−

mianie częstotliwości − homodyno−

we,

c) odbiorniki z przemianą częstotli−

wości (pojedynczą lub podwójną) −

superhetordynowe.

Odbiorniki o wzmocnieniu bezpo−

średnim z uwagi na słabe parametry

i szkodliwe promieniowanie nie są

obecnie stosowane. Ich działanie pole−

gało na wzmocnieniu odbieranego syg−

nału na częstotliwości, na której został

nadany, a następnie poddaniu go de−

tekcji amplitudy i wzmocnieniu we

wzmacniaczu małej częstotliwości.

W stopniu detektora stosowano dodat−

nie sprzężenie zwrotne (reakcję) do po−

prawy czułości oraz selektywności. Po−

mimo prostoty umożliwiały one odbiór

sygnałów CW i SSB.

Odbiorniki o bezpośredniej prze−

mianie częstotliwości działają na zasa−

dzie przemiany częstotliwości odbiera−

nego sygnału bezpośrednio na częstot−

liwość akustyczną. Na wyjściu detekto−

ra występuje sygnał akustyczny jako

różnica częstotliwości sygnału wejścio−

wego i sygnału generatora (bądź od−

wrotnie). Całą czułość odbiornika i se−

lektywność uzyskuje się we wzmacnia−

czu małej częstotliwości; z tego wzglę−

du musi on charakteryzować się dużym

wzmocnieniem oraz ukształtowaną

charakterystyką w zakresie pasma akus−

tycznego. Po detektorze stosuje się filtr

o szerokości pasma przepustowego

około 300Hz (na częstotliwości 800−

100Hz) dla sygnałów CW oraz 3kHz

dla odbioru sygnałów SSB. Odbiorniki

takie są stosowane w prostych transcei−

verach amatorskich, zwłaszcza telegra−

Rys. 1. Schemat blokowy radiostacji

Rys. 2.

42 Marzec 2003 Świat Radio

Krótkofalowiec

ficznych, gdzie generator przestrajany

jest wykorzystywany podczas nadawa−

nia (po wzmocnieniu i kluczowaniu fali

nośnej).

Odbiorniki z przemianą częstotli−

wości są powszechnie stosowane

w każdym zakresie odbieranych fal ra−

diowych. Ich działanie polega na prze−

mianie odbieranego sygnału wielkiej

częstotliwości na mniejszą częstotli−

wość pośrednią (10,7MHz lub 9MHz

czy 465kHz). Główne wzmocnienie

odbiornika oraz selektywność osiąga

się we wzmacniaczu pośredniej częs−

totliwości. Selekcji częstotliwości do−

konują filtry kwarcowe lub piezocera−

miczne. Po detekcji sygnał podlega

wzmocnieniu we wzmacniaczu małej

częstotliwości. W przypadku odbioru

CW i SSB koniecznym jest stosowanie

detektorów iloczynowych oraz genera−

torów fali nośnej (BFO) do odtworzenia

fali nośnej.

Odbiorniki do odbioru sygnałów

z modulacją częstotliwości − FM (rys.

1d) posiadają po ostatnim stopniu

wzmacniacza p.cz. ogranicznik ampli−

tudy, obcinający wszelkie szumy i za−

kłócenia mające charakter modulacji

amplitudy, a następnie detektor częstot−

liwościowy. Dodatkowy stopień bloka−

dy szumów blokuje stopień wzmacnia−

cza małej częstotliwości, wyciszając od−

biornik przy braku sygnału odbieranego.

Większość odbiorników wyposaża−

na jest w układ automatycznej regulacji

wzmocnienia (ARW), której zadaniem

jest takie oddziaływanie na wzmac−

niacz p.cz., aby uzyskać stały poziom

sygnału wyjściowego − niezależnie od

wielkości sygnału wejściowego. Często

napięcie ARW jest wykorzystywane

jednocześnie do sterowania wskaźnika

odbieranego sygnału, tzw. S−metra.

Wskazania S−metra ułatwiają określa−

nie raportu (składnika S), który wymie−

nia się podczas łączności.

Do określania częstotliwości odbie−

ranej współczesne odbiorniki (transcei−

very) są wyposażane w skalę elektro−

niczną (miernik częstotliwości). Starsze

urządzenia posiadały skalę mechanicz−

ną oraz kalibrator częstotliwości (do−

datkowy generator kwarcowy dający

znaczniki częstotliwości w stałych

miejscach na skali, np. co 1000, 100...

kHz).

Podstawowe parametry odbiornika

radiokomunikacyjnego:

− czułość . Jest to zdolność odbiornika

do odbioru słabych sygnałów elekt−

rycznych. Definiuje się jako napięcie

sygnału wielkiej częstotliwości na

wejściu odbiornika (o określonym

paśmie przenoszenia), które na wyj−

ściu słuchawkowym (głośnikowym)

daje odpowiednią moc wyjściową

małej częstotliwości przy określonym

stosunku sygnału do szumu. Dobrej

Rys. 3.

klasy odbiornik powinien mieć czu−

łość lepszą niż 1µV dla 10dB odstępu

sygnał/szum (S/S+N). Aby zapewnić

odpowiednią czułość, stosuje się

wzmacniacze w.cz. i p.cz. o dużym

wzmocnieniu i małych szumach

własnych.

− selektywność . Jest to zdolność odbior−

nika do wydzielenia sygnału o żąda−

nej częstotliwości spośród innych syg−

nałów. Miarą selektywności jest war−

tość tłumienia sygnałów niepożąda−

nych, oddalonych np. o 10kHz w sto−

sunku do sygnału użytecznego. Aby

uzyskać dobrą selektywność, stosuje

się filtry kwarcowe lub piezocera−

miczne o szerokości odpowiedniej

do odbieranej emisji i ostrych zbo−

czach (dużym tłumieniu pozapasmo−

wym).

− odporność na modulację skrośną

i zakłócenia intermodulacyjne . Najo−

gólniej mówiąc, jest to zdolność od−

biornika do odbioru słabych sygna−

łów w bliskim sąsiedztwie silnych

sygnałów. W odbiornikach o małej

odporności na modulację skrośną,

w obecności silnych sygnałów na

częstotliwościach bliskich częstotli−

wości odbieranej, następuje zabloko−

wanie odbiornika lub silne znie−

kształcenia odbioru. Głębokość mo−

dulacji skrośnej zależy od kwadratu

amplitudy napięcia zakłócającego.

Parametr ten, dawniej często zanie−

dbywany przez producentów sprzętu

łączności, dzisiaj − wobec dużego za−

gęszczenia stacjami nadawczymi

(amatorskimi i profesjonalnymi) − na−

biera coraz większego znaczenia.

Z tego też powodu dąży się do stoso−

wania w stopniach wejściowych od−

biorników elementów niewchodzą−

cych w zakres nasycenia (tranzystory

mocy, FET, MOSFET) oraz często re−

zygnuje ze wzmacniaczy wielkiej

częstotliwości.

− stabilność . Jest to zdolność odbiorni−

ka do odbioru przez długi czas zada−

nej wcześniej częstotliwości odbioru.

Największy wpływ na stabilność ma

stałość częstotliwości generatora.

Z tego też względu stosuje się synte−

zery częstotliwości w oparciu o pętlę

PLL lub generatory kwarcowe (w

prostych radiotelefonach UKF).

Nadajniki

Nadajnik radiokomunikacyjny jest

urządzeniem służącym do przetworze−

nia głosu na sygnały elektryczne i wy−

słanie ich w postaci fali elektromagne−

tycznej ( rys. 3 ). Oczywiście zamiast

sygnałów mowy mogą to być sygnały

elektryczne, np. cyfrowe, i wtedy bę−

dziemy mieli do czynienia z nadajnika−

mi emisji cyfrowych (analogicznie

z odbiornikami). Każdy nadajnik składa

się z dwóch zasadniczych bloków:

układu formowania sygnału i wzmac−

niacza mocy.

W zależności od rodzaju emisji

można dokonać innego podziału na−

dajników:

a) nadajnik telegraficzny (CW)

b) nadajnik z modulacją amplitudy

(AM)

c) nadajnik jednowstęgowy (SSB)

d) nadajnik z modulacją częstotliwoś−

ci (FM)

Świat Radio Marzec 2003

Krótkofalowiec

Najprostszy nadajnik telegraficzny

składa się z generatora typu LC lub

kwarcowego (którego fala nośna jest

przerywana − kluczowana w takt zna−

ków Morse’a) oraz wzmacniacza mocy

doprowadzającego wzmocnione napię−

cie w.cz. do anteny.

Nadajnik z modulacją amplitudy po−

siada, oprócz generatora fali nośnej

oraz wzmacniacza mocy, modulator

oraz wzmacniacz mikrofonowy. Zada−

niem modulatora jest naniesienie syg−

nału mowy (m.cz.) na sygnał nośny

w.cz. Amplituda fali nośnej zmienia się

wprost proporcjonalnie do sygnału mo−

dulującego. Nadajniki z typową modu−

lacją amplitudy poza CB nie są już sto−

sowane przez krótkofalowców.

Jednowstęgowy nadajnik to również

nadajnik z modulacją amplitudy,

z tym, że z usuniętą jedną wstęgą bocz−

ną (dolną lub górną) oraz ze zreduko−

waną (stłumioną) falą nośną. Do prze−

niesienia informacji wystarczy tylko

jedna wstęga boczna, zaś fala nośna

nieprzenosząca informacji może być

całkowicie usunięta. W stosunku do

sygnału dwuwstęgowego z falą nośną

sygnał jednowstęgowy SSB ma wiele

korzystnych cech:

− skupienie całej mocy nadajnika

w jednej wstędze bocznej,

− zmniejszenie szerokości zajmowane−

go pasma częstotliwości,

− mniejsze zakłócenia od pobliskich

radiostacji,

− mniejsza moc szumów odbiornika,

− mniejszy pobór prądu przez nadajnik

przy tej samej skuteczności.

Sygnał SSB może być formowany me−

todą filtrową, gdzie niepożądana wstęga

boczna wycinana jest za pośrednictwem

filtru kwarcowego lub rzadziej − ze

względu na gorsze efekty − metodą fazo−

wą, w której zbędna wstęga boczna jest

usunięta przez zniesienie się składo−

wych przesuniętych w fazie. W skład

nadajnika filtrowego SSB wchodzi ge−

nerator fali nośnej, modulator zrówno−

ważony, wzmacniacz mikrofonowy,

filtr jednowstęgowy i wzmacniacz SSB.

Uformowany sygnał SSB o częstotli−

wości uzależnionej od zastosowanego

filtru kwarcowego (najczęściej 9MHz)

jest następnie mieszany z częstotli−

wością generatora przestrajanego i do−

piero wzmacniany i doprowadzony do

anteny.

Przykładowe pytania egzaminacyjne ( KKK 3 )

1 Z jakich elementów składa się radiostacja?

2 Jak dzielimy odbiorniki radiokomunikacyjne?

3 Co to jest homodyna?

4 Omów działanie odbiornika superheterodynowego.

5 Do czego służy BFO?

6 Omów podstawowe bloki odbiornika do odbioru emisji CW i SSB.

7 Dlaczego na zwykłym odbiorniku radiowym nie można odbierać telegrafii

i sygnałów jednowstęgowych?

8 Omów podstawowe parametry odbiornika superheterodynowego.

9 Jak określamy czułość odbiornika?

10 Co to jest selektywność odbiornika?

11 Na czym polega modulacja skrośna?

12 Jaki blok odbiornika decyduje o szerokości odbieranej wstęgi?

13 Do czego służy ARW?

14 Podaj znane ci typy emisji radiowych.

15 Jak dzielimy nadajniki radiokomunikacyjne?

16 Co to jest SSB i jakie są jej korzystne cechy w stosunku do AM?

17 Omów podstawowe bloki nadajnika SSB.

18 Omów podstawowe bloki nadajnika FM.

19 Omów podstawowe parametry nadajnika.

20 Dlaczego na wyjściu nadajnika muszą być filtry w.cz.?

Odpowiedzi na zaznaczone pytania prosimy przesłać na adres redakcji ŚR do

końca marca br.

Nadajniki z modulacją częstotliwości

są najczęściej stosowane w zakresie

UKF. W ich skład wchodzi generator

kwarcowy, modulator częstotliwości lub

fazy, wzmacniacz mikrofonowy, kilka

stopni powielaczy, wzmacniacz wyjścio−

wy. W nadajniku FM amplituda wyjścio−

wa sygnału jest stała, a zmienia się częs−

totliwość sygnału w takt sygnału mowy.

Wzmacniacze mocy i sterujące w na−

dajnikach telegraficznych oraz fonicz−

nych z modulacją częstotliwości naj−

częściej pracują w klasie C (charaktery−

zują się dużą sprawnością). W nadajni−

kach z modulacją amplitudy (SSB) stosu−

je się wzmacniacze liniowe (klasa A,

AB, B) charakteryzujące się proporcjo−

nalnym przyrostem sygnału na wyjściu

w stosunku do sygnału wejściowego.

Każdy nadajnik można scharaktery−

zować poprzez podanie jego paramet−

rów:

− częstotliwość pracy (kHz, MHz, GHz),

− niestałość częstotliwości pracy (±Hz/h),

− rodzaj emisji wraz z jej parametrami,

− szerokość zajmowanego pasma (Hz,

kHz),

− moc wyjściowa w.cz. (W).

Częstotliwość pracy, emisje (wraz ze

sposobem oznaczania), dopuszczalne

moce wyjściowe nadajników, będą

omówione w najbliższym czasie.

Niestałość częstotliwości pracy na−

dajnika (względna lub bezwzględna)

jest to zmiana wartości częstotliwości

w czasie pod wpływem niedoskonałoś−

ci generatora (VFO), temperatury, wil−

gotności, napięcia zasilania...

Każdy rodzaj modulacji można

scharakteryzować poprzez podanie

podstawowych parametrów (omówio−

nych już w poprzednich odcinkach):

− AM: współczynnik głębokości modu−

lacji, moc szczytowa

− FM: dewiacja częstotliwości

− SSB: tłumienie niepożądanej wstęgi

bocznej i fali nośnej

Z połączenia nadajnika, odbiornika

oraz zasilacza w jedną obudowę po−

wstały transceivery, wykorzystujące

wiele wspólnych bloków (generatory,

filtry kwarcowe...)

Opisy różnych fabrycznych transcei−

verów stacjonarnych, przewoźnych (sa−

mochodowych) oraz przenośnych (ręcz−

nych) są i będą opisywane na łamach ŚR.

Po zakończeniu kursu planujemy za−

jąć się budową bardzo prostych urządzeń

nadawczo−odbiorczych składających

z poznanych w tym artykule bloków.

44 Marzec 2003 Świat Radio

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: