Принцип работы радиопередатчика кратко
Обновлено: 02.07.2024
Радиопереда́тчик (радиопередающее устройство) — устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению [1] .
Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:
- задающий генератор (например, синтезатор с ФАПЧ или DDS);
- модулятор (например, аналоговый или DSP с применением векторной IQ модуляции);
- предварительного, предоконечного и оконечного усилителей;
- цепей согласования импедансов, фильтров, систем защит от аварийных режимов работы, измерения параметров и индикации.
Содержание
История развития
В 1887 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц изобрёл и построил радиопередатчик и радиоприёмник, провёл опыты по передаче и приёму радиоволн, чем доказал существование электромагнитных волн, исследовал основные свойства электромагнитных волн.
Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции — излучателем радиоволн служил искровой разряд, а модулятором являлся телеграфный ключ. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме — например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Недостатками такого радиопередатчика была относительно высокая мощность, требуемая для эффективного излучения радиоволн искровым разрядом, а также очень широкий радиочастотный диапазон излучаемых им волн. В результате одновременная работа нескольких близко расположенных искровых передатчиков была практически невозможной из-за интерференции их сигналов.
Следующим этапом было использование в передатчике электромашинного генератора переменного тока. Такой генератор позволял получить достаточно стабильные колебания определенной частоты, которую можно изменять, регулируя частоту вращения ротора генератора. Мощность могла достигать десятков и сотен киловатт. Сигнал такого генератора можно модулировать по амплитуде, что позволяет передавать по радио звуковой сигнал. Однако электромашинный генератор практически пригоден для генерации частот не выше десятков килогерц, то есть передатчик может работать только в самом длинноволновом диапазоне. До 1950-х годов электромашинные передатчики использовались в радиовещании и радиосвязи. Так, в 1925 г. на Октябрьской радиостанции в Ленинграде были установлены два генератора мощностью 50 и 150 кВт конструкции В. П. Вологдина. [2] Как исторический памятник в Швеции сохраняется в рабочем состоянии радиостанция Гриметон (открыта в 1925 г.) с генератором Александерсена мощностью 200 кВт, спроектированным для работы на частотах до 40 кГц.
Изобретение в 1913 году Мейснером (Германия) электронного генератора и дальнейшее развитие электронных вакуумных ламп позволило усовершенствовать устройство радиопередатчика и устранить недостатки искровых и электромашинных систем, а структурная схема радиопередатчика стала в общих чертах неизменной вплоть до настоящего времени. Дальнейшие изобретения в области связи и радиотехники — твердотельные аналоги электронных ламп (транзисторы), кварцевые резонаторы, новые виды модуляции и методы стабилизации частоты — сопровождались только количественными изменениями параметров радиопередатчиков: уменьшением размеров и потребляемой мощности, повышением стабильности и КПД, расширением частотного диапазона и т. д.
Структурная схема
Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:
- задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;
- модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке — возбудитель);
- усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;
- устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну; , обеспечивающая излучение сигнала.
Применение
Радиопередатчик очень часто используется вместе с радиоприёмником и питающим устройством, вместе весь этот комплекс называется радиостанцией. Самостоятельно радиопередатчики используются в тех областях, где не нужен приём информации в месте её передачи — сигналы точного времени, разнообразные навигационные радиомаяки для определения местоположения объектов, многопозиционная радиолокация, радиовещание, дистанционное управление, телеметрия и т. д.
Радиопередатчик как устройство для формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью радиоволн, его структура и компоненты. Классификация и типы радиоприемников, причины и этапы уменьшения напряженности поля.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2014 |
| Размер файла | 13,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Принципы действия радиопередатчика и радиоприёмника
радиопередатчик радиоприемник напряженность
Радиопередатчик (радиопередающее устройство) - устройства для формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью радиоволн. Формируют радиосигналы с заданными характеристиками, необходимыми для работы конкретных радиотехн. систем, и излучают их в пространство.
Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:
Любая система радиосвязи включает в себя радиопередающие устройства, функции которого включаются в преобразовании энергии постоянного тока источников питания в электромагнитные колебания и управлении этими колебаниями.
Передача энергии с помощью радиосвязи широко используется при управлении автоматическими объектами.
Основными устройствами радиосвязи являются радиопередатчик и радиоприемник. Радиопередатчик предназначен для создания высокочастотного сигнала, некоторые параметры которого (частота, амплитуда или фаза) изменяются по закону, соответствующему передаваемой информации. Частота высокочастотного сигнала называется несущей. Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции -- излучателем радиоволн служил искровой разряд, а модулятором являлся телеграфный ключ. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме -- например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Недостатками такого радиопередатчика была относительно высокая мощность, требуемая для эффективного излучения радиоволн искровым разрядом, а также очень широкий радиочастотный диапазон излучаемых им волн. В результате одновременная работа нескольких близко расположенных искровых передатчиков была практически невозможной из-за интерференции их сигналов.
Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:
· задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;
· модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке -- возбудитель);
· усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;
· устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;
· антенна, обеспечивающая излучение сигнала.
Радиоприёмник -- устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма [1] .
Радиоприёмник (радиоприёмное устройство) -- устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона (то есть с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра) с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.
Классификация радиоприёмниковРадиоприёмные устройства делятся по следующим признакам:
· по основному назначению: радиовещательные, телевизионные, связные, пеленгационные, радиолокационные, для систем радиоуправления, измерительные и др.;
· по роду работы: радиотелеграфные, радиотелефонные, фототелеграфные и т.д.;
· по виду модуляции, применяемой в канале связи: амплитудная, частотная, фазовая;
· по диапазону принимаемых волн, согласно рекомендациям МККР:
· мириаметровые волны -- 100-10 км, (3 кГц-30 кГц), СДВ
· километровые волны -- 10-1 км, (30 кГц-300 кГц), ДВ
· гектометровые волны -- 1000--100 м, (300 кГц-3 МГц), СВ
· декаметровые волны -- 100-10 м, (3 МГц-30 МГц), КВ
· метровые волны -- 10-1 м, (30 МГц-300 МГц), УКВ
· дециметровые волны -- 100-10 см, (300 МГц-3 ГГц), ДМВ
· сантиметровые волны -- 10-1 см, (3 ГГц-30 ГГц), СМВ
· миллиметровые волны -- 10-1 мм, (30 ГГц-300 ГГц), ММВ
· приёмник, включающий все широковещательные диапазоны (ДВ, СВ, КВ, УКВ) называют всеволновым.
· по принципу построения приёмного тракта: детекторные, прямого усиления, прямого преобразования,регенеративные, сверхрегенераторы, супергетеродинные с однократным, двукратным или многократным преобразованием частоты;
· по способу обработки сигнала: аналоговые и цифровые;
· по применённой элементной базе: на кристаллическом детекторе, ламповые, транзисторные, на микросхемах;
· по исполнению: автономные и встроенные (в состав др. устройства);
· по месту установки: стационарные, носимые;
· по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.
Элемент, с помощью которого осуществляется воздействие на колебания высокой частоты, называется модулятором. Модулятор является неотъемлемой частью радиопередатчика, так как формирует сигнал информации, подлежащий передаче на расстояние. Модулированные высокочастотные колебания усиливаются усилителем мощности и излучаются в окружающее пространство с помощью антенны.
Уменьшение напряжённости поля, а следовательно, и потока энергии, переносимого радиоволной вдоль поверхности Земли (земной волной), обусловлено проводимостью поверхности в этой области. Вдоль проводящей поверхности возникает поток энергии, направленный в проводящую среду и быстро затухающий по мере распространения в ней. Глубина проникновения радиоволны в земную кору определяется толщиной слоя и, следовательно, увеличивается с увеличением длины волны. Поэтому для подземной и подводной радиосвязи используются длинные и сверхдлинные радиоволны. т.к. чем больше число столкновений, тем большая часть энергии, получаемой электроном из волн, переходит в тепло. Поэтому поглощение больше в ниж. областях ионосферы, где v больше, т.к. выше плотность газа. С увеличением частоты поглощение уменьшается. Короткие волны испытывают слабое поглощение и распространяются на большие расстояния. По этому короткие волны используются для передачи
Короткие волны (3-30 МГц)так же в результате их отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах.
Подобные документы
Системы передачи информации с помощью радиотехнических и радиоэлектронных приборов. Понятие, классификация радиоволн, особенности их распространения и диапазон. Факторы, влияющие на дальность и качество радиоволн. Рефракция и интерференция радиоволн.
реферат [81,5 K], добавлен 27.03.2009
Радиопередающие устройства, их назначение и принцип действия. Разработка структурной схемы радиопередатчика, определение его элементной базы. Электрический расчет и определение потребляемой мощности радиопередатчика. Охрана труда при работе с устройством.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.01.2013
Основные понятия и классификация приборов для измерения напряженности электромагнитного поля и помех. Измерение напряженности электромагнитного поля. Метод эталонной антенны. Метод сравнения. Измерительные приемники и измерители напряженности поля.
реферат [31,8 K], добавлен 23.01.2009
Радиоволны, распространяющиеся вдоль земной поверхности от радиопередатчика, до приемника, без использования верхних слоев атмосферы. Электромагнитные волны с частотами, использующиеся в традиционной радиосвязи. Преимущества работы на коротких волнах.
презентация [6,5 M], добавлен 13.03.2015
Структурная схема радиопередатчика подвижной связи с угловой модуляцией. Расчет полосового фильтра, опорного (кварцевого) генератора, ограничителя амплитуд, интегратора. Электрический расчет фазового модулятора. Принципиальная схема радиопередатчика.
На передающей стороне (в радиопередатчике ) формируется высокочастотный сигнал ( несущий сигнал , несущая) определенной частоты. На него накладывается информационный сигнал, который нужно передать (звук, изображение и т. д.) — происходит модуляция несущей информационным сигналом. Модулированный сигнал излучается передающей антенной в пространство в виде радиоволн.
На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в приемной антенне, откуда он поступает в радиоприёмник . Здесь система фильтров выделяет из множества наведенных в антенне токов от разных радиопередатчиков и от других источников радиоволн сигнал с определённой несущей частотой, а детектор выделяет из него модулирующий информационный (полезный) сигнал. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого радиопередатчиком вследствие влияния разнообразных помех . Канал связи - это средство односторонней передачи данных.
Дальность рации зависит:
1. От мощности передатчиков. Увеличение мощности увеличивает дальность. Мощность также зависит от степени заряда аккумулятора, максимальная мощность достигается при полной зарядке аккумулятора.
2. Чувствительность приемников.
3. Рабочая частота. На более высоких частотах эффективность работы малогабаритных антенн выше. Но более высокая частота хуже проходит сквозь препятствия (стены, застройка, деревья). Наилучший диапазон для работы портативных радиостанций в трудных условиях 390-470Мгц.
4. Наличие источников помех в рабочем диапазоне.
5 . Высота подъема антенн (раций). То есть связь с последнего этажа здания будет значительно дальше, чем с первого.
Например: 5-ти ватная рация диапазона 400-470Мгц. в городе с крыши на крышу будет бить до 100км. а из подвала в подвал до 100 метров.
6. У всех портативных раций эффективность (согласование) антенн сильно зависит от положения рации. По результатам испытаний лучшие показатели когда рацию держат в руке, антенной от себя (от головы), антенна и часть руки от рации до локтя лежат на одной прямой. Худшие показатели когда антенна прижата (находится близко) к руке, голове, телу. Приём и передача будут существенно лучше если антенны раций параллельны друг другу а если антенны перпендикулярны связь будет хуже.
Факторов влияющих на дальность много, поэтому практический невозможно точно предсказать какая реальная дальность будет у радиостанции в конкретном месте.
Заявленный радиус действия радиостанции подразумевает работу радиостанций в прямой видимости без источников помех на пути
Более подробно о принципе работы радиосвязи смотрите на видео ролике.
Видео YouTube
Радиопередатчики.
Радиопередатчик , радиопередающее устройство , - это устройство, предназначенное для генерации и формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению в свободное пространство.
История радиопередатчиков.
В 1887 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц изобрёл и построил радиопередатчик и радиоприёмник, провёл первые опыты по передаче и приёму радиоволн, по результатам проведенных экспериментов Герц доказал существование электромагнитных волн, и выявил основные свойства электромагнитных волн.
Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции - в их колебательном контуре с помощью искрового разряда возбуждались затухающие колебания, а модулятором являлся телеграфный ключ - он замыкал и размыкал цепь питания катушки Румкорфа. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме - например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Мощность искровых передатчиков доходила до сотен киловатт. Недостатками их был низкий КПД, а также очень широкий спектр излучаемых ими радиоволн. От строительства искровых передатчиков инженеры отказались около 1916 года.
С 1912 года начали применяться передатчики с электрической дугой, включенной в колебательный контур. Дуговой передатчик, в отличие от искрового, генерирует незатухающие колебания, то есть позволяет передавать даже голосовой сигнал с амплитудной модуляцией.
Дуговым радиопередатчиком был, например, 100-киловаттный передатчик радиостанции на Шаболовке в Москве, запущенный в действие в феврале 1920 года.
Из-за свойств дугового разряда дуговые генераторы работали только на длинных волнах, получить с их помощью частоту больше 400 кГц невозможно.
Ещё одним направлением, в развитие радиопередатчиков, после 1908 года, было использование в передатчике электромашинного генератора переменного тока. Такой генератор позволял получить достаточно стабильные колебания определенной частоты, которую можно изменять, регулируя частоту вращения ротора генератора. Мощность могла достигать десятков и сотен киловатт. Сигнал такого генератора можно модулировать по амплитуде, что позволяет передавать по радио звуковой сигнал. Однако электромашинный генератор практически пригоден для генерации частот не выше десятков килогерц, то есть передатчик может работать только в самом длинноволновом диапазоне.
До 1950-х годов электромашинные передатчики использовались в радиовещании и радиосвязи. Так, в 1925 году на Октябрьской радиостанции в Ленинграде были установлены два генератора мощностью 50 и 150 кВт конструкции В. П. Вологдина.
Как исторический памятник в Швеции сохраняется в рабочем состоянии радиостанция Гриметон, была построена в 1925 году, с генератором Александерсена мощностью 200 кВт, спроектированным для работы на частотах до 40 кГц.
Изобретение в 1913 году Мейснером (Германия) электронного генератора и дальнейшее развитие электронных вакуумных ламп позволило усовершенствовать устройство радиопередатчика и устранить недостатки искровых, дуговых и электромашинных систем.
В ламповых радиопередатчиках стало возможно осуществить любой вид модуляции, работу на любой частоте во всем радиодиапазоне, получить выходную мощность в диапазоне от тысячных долей ватта до тысяч киловатт.
Структурная схема радиопередатчика остается с тех пор в общих чертах неизменной вплоть до настоящего времени.
На рисунке показана типовая схема радиопередающего устройства.
Первый ламповый передатчик в России был построен в Нижегородской радиолаборатории под руководством М. А. Бонч-Бруевича и установлен в Москве на радиовещательной станции им. Коминтерна в1922 году. Передатчик имел мощность 12 кВт и работал на волне 3200 м.
Радиопередающее оборудование радиостанции. СССР. 1930.
Дальнейшие изобретения в области радиотехники - твердотельные аналоги электронных ламп (транзисторы), кварцевые резонаторы, новые виды модуляции и методы стабилизации частоты - не меняли принципов формирования передающего сигнала, а только предоставляли возможности улучшить количественными изменениями параметров радиопередатчиков: уменьшение размеров и потребляемой мощности, повышение стабильности и КПД, расширение частотного диапазона и т. д.
Современные радиопередатчики.
Современные радиопередатчики компактны и надежны. Радиопередатчи включены в структурные схемы раций, радиолокационных станций, радиотелефонов, радиобуёв, других устройств и комплексов.
Радиопередатчиками оснащают студии радиовещания, и телевизионные студии.
Радиопередатчики. Радиопередающие устройства. История радиопередатчика.
Читайте также: