Радіотехнічні системи залізничного транспорту (стр. 3 из 4)
Таким чином, в приймачі супергетеродина посилення здійснюється на трьох частотах: на радіочастоті, проміжній частоті і частоті модуляції.
У частотному детекторі сигнал, промодульований по частоті, перетвориться в сигнал, промодульваний по амплітуді, який потім детектується за допомогою звичайного амплітудного детектора. У сучасних приймачах ЧМ сигналів для частотного детектування широко застосовується так званий дробовий детектор. Основна перевага дробового детектора полягає в тому, що він не реагує на амплітудних зміни сигналу, а це дозволяє виключити з схеми приймача амплітудний обмежувач. Дії частотного детектора додатково пояснюються характеристикою, приведеною на рис. 5.
Підсилювач звукової частоти (УЗЧ) доводить звуковий сигнал до рівня необхідного для відтворення.
Переваги даної схеми:
1. Основною перевагою приймачів ЧМ коливань є їх висока завадостійкість.
2. Приймачі ЧМ коливань призначені для прийому сигналів в діапазоні ультракоротких хвиль і характеризуються широкою смугою пропускання високочастотного каналу.
3. Приймачі частотно-модульованих коливань в основному будуються за схемою супергетеродина, у складі якої на відміну від схем приймачів амплітудно-модульованих коливань є амплітудний обмежувач (коли потрібний) і частотний детектор.
4. Головна перевага супергетеродинного приймача полягає в тому, що він дозволяє забезпечити стійкий прийом слабких сигналів в умовах інтенсивних перешкод.
5. Вища чутливість (Uвхmin=0,1-450мкВ) і велика вихідна потужність супергетеродинного приймача відрізняє його від інших приймачів.
Недоліки:
1.В першу чергу головним недоліком цієї схеми є велика складність і проблема в забезпеченні постійної проміжної частоти fпр.
Рис.6. Вісь частот, використовувана в роботі супергетеродинного ЧМ приймача.
2.Наявність паразитного додаткового каналу прийому, званого дзеркальним або каналом симетричної станції. Частота дзеркального каналу fзк відрізняється від частоти сигналу fc, що приймається, на подвоєне значення проміжної частоти. Таким чином, супергетеродинний приймач одночасно прийматиме радіостанції, що працюють на частотах fc і fзк симетрично розміщених відносно частоти гетеродина fг.
Рис.7.Спектральний склад сигналу:
1-ий графік – сигнал на вході преселектора;
2-ий – сигнал на виході перетворювача частоти (ПЧ);
3-ій – сигнал на виході УПЧ;
4-ий – сигнал на виході ЧД.
Завдання №3
Скласти принципову електричну схему двокаскадного аперіодичного ПВЧ на польових транзисторах. У процесі виконання завдання дати відповіді на наступні запитання:
- призначення підсилювача та основних елементів схеми (
) ;- переваги даної схеми в порівнянні з другими схемами ПВЧ того ж діапазону хвиль, порівняння зробити за основними параметрами(вибірковість, коефіцієнт підсилення, вхідний опір, шуми).
Рис.8. Принципова схема двокаскадного аперіодичного підсилювача ВЧ на польових транзисторах.
Аперіодичні підсилювачі високої частоти (УВЧ) використовуються для збільшення чутливості простих радіоприймачів, що мають малий рівень шумів. Включаються такі підсилювачі на вході приймача або перед перетворюючим каскадом. УВЧ відрізняються простотою схеми і конструкції. Окрім збільшення чутливості всього приймального пристрою в супергетеродинних приймачах підвищується ефективність роботи перетворювача частоти і зменшується паразитне випромінювання гетеродину в антену.
Аперіодичний підсилювач може бути виконаний як на лампах, так і на транзисторах. Він повинен забезпечити посилення сигналу не менше чим в 3 — 4 рази у всьому робочому діапазоні частот приймача. Навантаженням УВЧ
служать резистори або котушки індуктивності (високочастотні дроселі). Використання автоматичного регулювання підсилення (АРУ) дозволяє уникнути перевантажень приймача при прийомі сигналів місцевих або близько розташованих потужних радіостанцій.
Якщо на вході УВЧ включений коливальний контур і подібний контур є на вході приймача супергетеродина то збільшується не лише чутливість всього приймального пристрою, але і вибірковість по дзеркальному каналу. Крім того, покращується співвідношення сигнал/шум.
Принципова схема двокаскадного аперіодичного підсилювача УВЧ приведена на рис. 8. Підсилювач зібраний на польових транзисторах Т1 і Т2 з р — n переходом і каналом n типа. Польові транзистори відрізняються високим вхідним опором і малим рівнем шумів, що дозволяє значно поліпшити характеристики всього приймального пристрою, в склад якого входить подібний УВЧ.
В схемі присутні розподільчі конденсатори Ср і резистори R призначені для подачі напруги зміщення на затвор, а також елементи ланцюга живлення CsRs та CfRf. Необхідний режим роботи транзисторів Т1,Т2 забезпечується включенням в ланцюг витоку резисторів Rs. Останні по змінній складовій напруги заблокований конденсаторами Сs.
Переваги даної схеми:
1. Основна заслуга УВЧ - у величезному придушенні паразитних каналів прийому - більше 100 дБ.
2. Використовуючи великий вхідний опір ПТ, можна збільшити коефіцієнт передачі і істотно понизити коефіцієнт шуму в УВЧ.
3. Перевагою вживання польових транзисторів в підсилювачах є також їх стійкість в разі відключення антени або навантаження.
Завдання № 4
Визначити дальність поїзного диспетчерського радіозв’язку в гектометровому діапазоні при використанні стаціонарних антен на дільниці з електричною тягою змінного струму.
Зв'язок організовано за допомогою Г-подібної антени висотою h. Окрім антени до радіостанції підключена направляюча лінія. У каналі зв’язку використовуються радіостанції 43РТС-А2-ЧМ та 42РТМ-А-ЧМ.
Дані:
h = 30 м,
Pn= 8 Вт.
Параметри ґрунту:
- діелектрична проникність – 4;
- провідність – 10-3 1/Ом.м.
Розв'язок
Для розрахунку дальності зв’язку r при використанні стаціонарних антен визначаються мінімально допустима напруженість поля сигналу Едоп, яку необхідно мати в місці прийому, і напруженість поля Еа, що створюється антеною в залежності від відстані між антеною і місцем прийому:
Едоп= Ки.Кдоп.Еп.
Виходячи з того, що на ділянці використовується електрична тяга змінного струму, маємо: Ки= Кдоп= 2; Еп= 80 мкВ(38 дБ);
Отже, Едоп= 1520 мкВ/м.
Еа =
,де Ра – потужність, що підводиться до антени;
– ккд антени, для стаціонарних антен визначається з графіків, 
;D – коефіцієнт направленої дії антени відносно ізотропного випромінювача, D = 1.5;
W – множник ослаблення.
Значення r визначається з формулі для Еа, оскільки Едоп = Еа. Проте з достатньою для практики точністю r можна визначити по графікам в залежності від параметрів ґрунту і значення Едоп.
Так як графіки побудовані для значень
, то необхідно визначити значення 
згідно даних умов.Значення
,де Р – вихідна потужність, рівна 8 Вт для радіостанцій 43РТС-А2-ЧМ та 42РТМ-А-ЧМ;
аф - загасання фідера;
lф- довжина фідера;
асу- загасання, що вноситься пристроєм, що погоджує, рівне 1,5 дБ.
.Отже,
.Дальність зв’язку при використанні стаціонарних антен складе 3.8 км.
Завдання № 5
Поясніть особливості розповсюдження гектометрових хвиль. Наведіть схему Г-подібної антени, покажіть розповсюдження струму і напруги. Визначте діючу висоту антени
та настроєного вібратора, довжина якого дорівнює зниженню Г-подібної антени, що характеризується:-
довжина вертикальної частини антени, 
-
довжина горизонтальної частини антени, 
Особливісті розповсюдження гектометрових хвиль
Для встановлення стійкого радіозв'язку треба правильно вибрати діапазон використовуваних частот. Відстань, на якій можливе здійснення радіозв'язку, залежить від вибраної частоти, потужності передавача, типа і розміщення антенної системи, чутливості приймача, умов поширення радіохвиль. Основним чинником, що визначає дальність зв'язку, є вибрана частота (довжина хвилі).
Гектометрові хвилі отримали широко використовуються в радіомовленні. До них відносяться радіохвилі довжиною від 100 до 1000 м і діапазоном радіочастот 300-3000 кГц. Здібність поверхневої хвилі до дифракції виражена слабше, ніж на кілометрових хвилях. У цьому діапазоні в денний час в основному зв'язок здійснюється поверхневими хвилями. Ці хвилі значно поглинаються Землею, і зв'язок обмежується до декілька сотень кілометрів. Просторові хвилі майже повністю поглинаються іоносферою. У нічний час, коли іонізація газу в іоносфері різко падає, інтенсивність просторового променя зростає, що сприяє ефективному поширенню гектометрових хвиль геть на відстань до декількох тисяч і навіть десятків тисяч кілометрів.