Theorie: Funkübertragungsgeräte. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Mit der Entwicklung der Funktechnik erschien eine Vielzahl unterschiedlicher Funkübertragungsgeräte – von leistungsstarken Rundfunk- und Radargeräten, die Megawatt Hochfrequenzleistung erzeugen, bis hin zu Miniatur-Taschengeräten mit einer Leistung von Milliwatt, die zur Funksteuerung von Modellen oder zum Einschalten verwendet werden eine Auto-Sicherheitsalarmanlage. Sie arbeiten mit einer Vielzahl von Frequenzen von mehreren zehn Kilohertz (sehr lange Wellen) bis zu mehreren zehn Gigahertz (Millimeterwellen). Dennoch haben alle diese Geräte viele Gemeinsamkeiten, die es ermöglichen, sie in eine eigene Klasse funktechnischer Geräte zu unterscheiden.

Heutzutage werden nur noch selten einstufige Funksender verwendet, bei denen es sich um einen mit der Antenne verbundenen Selbstoszillator handelt. Dies können entweder die einfachsten Mikroleistungssender für Funksteuersignale oder einzigartige Mikrowellensender wie Radar sein. Die meisten Funksender sind nach dem Hauptoszillator-Leistungsverstärker-Schema aufgebaut. In diesem Fall erweisen sich die Funktionen der Schwingungsanregung und deren Verstärkung auf das erforderliche Leistungsniveau als getrennt, was einen optimalen Aufbau dieser Kaskaden ermöglicht.

Betrachten Sie die gebräuchlichsten und für Funkamateure interessantesten LW-, MW- und HF-Sender, d.h. Betrieb in den Bändern, die für den Rundfunk mit Amplitudenmodulation (AM) reserviert sind. Historisch gesehen ist dies das älteste Rundfunksystem, das viele Mängel aufweist, aber nicht aufgegeben werden kann. Tatsache ist, dass sich die Wellen dieser Bereiche über große Entfernungen ausbreiten und weltweit Hunderte Millionen Funkempfänger verwendet werden, die speziell für den Empfang von AM-Signalen ausgelegt sind. Daher gibt es weltweit sehr viele AM-Sender. Ihre gemeinsame Arbeit auf Sendung ist ohne eine klare Organisation, vor allem im Zusammenhang mit der Frequenzverteilung, nicht möglich. Jeder Radiosender hat seine eigene Betriebsfrequenz und das Frequenzraster ist auf ein Vielfaches von 9 kHz (auf LW und MW) und 5 kHz (auf KW) eingestellt.

Die Anforderungen an die Frequenzstabilität von Rundfunksendern sind sehr hoch, und in ihren Masteroszillatoren werden heute nur noch Frequenzsynthesizer verwendet. Darüber hinaus sind Referenzfrequenzen für Synthesizer an nationale Zeit- und Frequenzstandards „gebunden“. In einer Reihe von Fällen dient der Träger eines leistungsstarken LW-Senders als solcher Standard, beispielsweise der Träger des Radiosenders Droitwich in England.

In Russland verhalten sie sich etwas anders: Das vom Atomfrequenznormal empfangene Referenzsignal wird von speziellen Radiosendern in der Region Moskau mit einer Frequenz von 66 kHz und in Irkutsk mit einer Frequenz von 6 kHz ausgestrahlt. Jede Funkzentrale verfügt über einen speziellen Referenzfrequenzempfänger (RF) und ein Frequenzvergleichsgerät, mit dem Sie die Referenzfrequenz des Synthesizers daran anpassen können (Abb. 50). Die relative Instabilität der Frequenz von Rundfunkstationen kann nur 56-10 ... 12-10 betragen. Mit einer solchen Genauigkeit synchronisierte Uhren würden in einer Million Jahren irgendwo um eine Sekunde „weggehen“! Übrigens beginnt die Industrie bereits mit der Produktion elektronischer Uhren mit Anpassung anhand von Referenzfrequenzsignalen.

So werden vom Hauptoszillator hochstabile Trägerfrequenzschwingungen empfangen, von den Zwischenstufen des Senders verstärkt und der letzten, leistungsstarken Stufe zugeführt, in der gleichzeitig mit der Verstärkung Modulation durchgeführt wird. Es stellt sich möglicherweise die Frage: Warum moduliert man das Signal nicht auf einem niedrigen Pegel und verstärkt dann die modulierten Schwingungen? Dies ist auf den Wunsch zurückzuführen, die maximale Effizienz des Senders zu erreichen – schließlich sprechen wir von Leistungen im Dutzend- und Hunderten-Kilowatt-Bereich.

Am weitesten verbreitet ist die Anodenmodulation im Klasse-B-Modus mit hoher Effizienz. Ein vereinfachtes Diagramm der Endstufe des Senders mit Modulator ist in Abb. 57 dargestellt. 1. Hochfrequente Trägerschwingungen gelangen über die Koppelspule L2 in den Gitterkreis L1C1 der Ausgangsstufe des Senders, aufgebaut auf einer leistungsstarken Tetrode VL1. Die automatische Vorspannungsschaltung R2CXNUMX erzeugt (aufgrund des Gitterstromflusses) eine so negative Vorspannung am Steuergitter, dass der Arbeitspunkt an der unteren Kurve der Lampenkennlinie liegt. In diesem Fall haben die Anodenstromimpulse die Form von Halbwellen sinusförmiger Schwingungen.

Der Anodenkreis L3C4 stellt die Sinusform der Trägerschwingungen wieder her, ihre Amplitude ist nahezu gleich der Anodenversorgungsspannung Ua und die Leistung entspricht der Nennleistung des Senders. Über die Koppelspule L4 gelangen die verstärkten Schwingungen in die Antenne. Das Schirmgitter der Generatorlampe wird von einer separaten Quelle mit einer Spannung Ue gespeist, die geringer ist als die der Anode.

Der Modulator ist ein herkömmlicher Push-Pull-Audiofrequenzverstärker, der auf den leistungsstarken Trioden VL2 und VL3 basiert und ebenfalls im Klasse-B-Modus arbeitet. Die Ausgangsleistung des Modulators erreicht die Hälfte der Trägerleistung. Die Sekundärwicklung des Modulationstransformators T2 ist mit dem Anodenkreis der Generatorlampe in Reihe mit der Stromquelle verbunden.

Bei einem Modulationsgrad von 100 % ändert sich die Anodenspannung der Generatorlampe nahezu von Null auf 2Ua und entsprechend ändert sich auch die Amplitude hochfrequenter Schwingungen im Anodenkreis, wie die Oszillogramme zeigen. Der industrielle Wirkungsgrad (das Verhältnis der abgestrahlten Leistung zur aus dem Stromnetz aufgenommenen Leistung) erreicht für den beschriebenen Sender 60...70 % bei einer abgestrahlten Leistung von etwa 100 kW.

Für den Betrieb bei solch hohen Leistungen wurden spezielle Generatorlampen mit Zwangsluft- oder Wasserkühlung der Anode entwickelt. Die Schwingkreise und andere Elemente verwenden ebenfalls einzigartige Designs: Spulen mit großem Durchmesser, die mit einem Kupferrohr auf Keramikisolatoren gewickelt sind, Luft-Dielektrikum-Kondensatoren mit einem großen Abstand zwischen den Platten, um Hochfrequenzdurchschläge zu verhindern usw. Es ist nicht überraschend, dass die Der Ausgangskreis eines leistungsstarken Senders belegt beispielsweise in der Funkzentrale einen separaten Raum.

Autor: V.Polyakov, Moskau

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