Grundparameter von Sendern und Empfängern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

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Um zu verstehen, was ein bestimmtes Gerät ist, müssen Sie seine Parameter kennen. Da wir Empfänger und Sender bauen werden, wäre es schön zu wissen, nach welchen Kriterien sie klassifiziert werden.

Jetzt ist alles in Ordnung.

Betriebsfrequenz (Frequenzbereich)

Wenn der Sender oder Empfänger fest auf eine bestimmte Frequenz eingestellt ist, können wir darüber sprechen одной Arbeitsfrequenz. Wenn es während des Betriebs möglich ist, die Betriebsfrequenz abzustimmen, ist es notwendig, sie zu benennen диапазон Betriebsfrequenzen, innerhalb derer ein Abgleich durchgeführt werden kann.

Sie wird in Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) gemessen.

Früher wurde zur Bestimmung des Frequenzbereichs häufiger nicht die Frequenz verwendet, sondern die Wellenlänge. Von hier stammen die Bezeichnungen der Bereiche LW (Langwelle), SV, (Mittelwelle), HF (Kurzwelle), VHF (Ultrakurzwelle).

Um die Wellenlänge in Frequenz umzuwandeln, müssen Sie die Lichtgeschwindigkeit (300 m/s) durch sie teilen. Also,

wo:

- Wellenlänge (m)

c - Lichtgeschwindigkeit (m/s)

F - Frequenz (Hz)

Jetzt fällt es Ihnen nicht schwer, das zu berechnen, was unsere Großväter „ultrakurze Wellen“ nannten. Ja, ja, wundern Sie sich nicht, der Bereich von 65 ... 75 MHz ist nicht mehr nur „kurz“, sondern „ultrakurz“. Aber ihre Länge beträgt bis zu 4 Meter! Zum Vergleich: Die Wellenlänge eines GSM-Mobiltelefons beträgt 15 ... 30 cm (je nach Reichweite).

Mit der Entwicklung der Technologie und der Entwicklung neuer Frequenzbereiche erhielten sie unvorstellbare Namen wie „ultrakurz“, „hyperkurz“ usw. Heutzutage wird die Frequenz häufiger zur Bezeichnung eines Bereichs verwendet. Dies ist praktischer, auch wenn Sie nichts neu berechnen und sich die Lichtgeschwindigkeit merken müssen. Obwohl es immer noch nicht schadet, sich an die Lichtgeschwindigkeit zu erinnern :)

Wir werden hauptsächlich an den UKW-Rundfunkbändern arbeiten. Es gibt zwei davon: VHF-1 – was im Volksmund „VHF“ genannt wird, und VHF-2 – was im Volksmund „FM“ genannt wird. Der Name FM kommt von der englischen Frequenzmodulation – Frequenzmodulation (wir lesen weiter unten über Modulation). Im Ernst: Den Frequenzbereich nach der Art der Modulation zu benennen, ist technisch unverständlich. Unter den Menschen ist dieser Name jedoch fest verwurzelt und zu einem bekannten Namen geworden. Dagegen kann man nichts machen.

Modulationsart

Zwei Arten der Modulation werden häufig verwendet: Amplitude (AM) und Frequenz (FM). Auf bürgerlich klingt es wie AM und FM. Eigentlich hat jedermanns Lieblingsbereich „FM“ seinen Namen gerade wegen der Frequenzmodulation erhalten, mit der alle Radiosender dieses Bereichs arbeiten. Es gibt auch Phasenmodulation, abgekürzt FM, aber bereits in unseren Briefen. Bitte nicht mit bürgerlichem FM verwechseln!

FM ist im Gegensatz zu AM besser vor Impulsrauschen geschützt. Generell ist auf den Frequenzen, auf denen UKW-Radiosender angesiedelt sind, die Verwendung von FM bequemer als AM, weshalb dort auch verwendet wird. Unabhängig von der Frequenz wird das Fernsehsignal jedoch immer noch amplitudenmoduliert übertragen. Aber das ist eine ganz andere Geschichte.

Die Frequenzmodulation ist schmalbandig und breitbandig. Breitband-FM wird in Rundfunksendern verwendet – seine Abweichung beträgt 75 kHz.

In Kommunikationsradiosendern und anderen Nicht-Rundfunkgeräten wird häufiger Schmalband-FM mit einer Abweichung von etwa 3 kHz verwendet. Es ist störsicherer, da es eine schärfere Abstimmung des Empfängers auf den Träger ermöglicht.

Unsere Sortimente sind also:

VHF-1 - 65,0...74,0 MHz, Modulationsfrequenz

VHF-2 ("UKW") - 88,0...108,0 MHz, Modulationsfrequenz

Ausgangsleistung

Je leistungsfähiger der Sender - je weiter er das Signal übertragen kann, desto einfacher wird es sein, dieses Signal zu empfangen.

In fast jeder Beschreibung eines Fehlers wird seine Reichweite angegeben. Normalerweise - beginnend bei 50 m und endend bei drei Kilometern ... Diese Informationen können nicht ernst genommen werden. Nutzen Sie niemals eine Reichweite von 1 km in einer Stadt aus oder ärgern Sie sich nicht über fünfzig Meter auf freiem Feld – schließlich geben die Autoren nie die Parameter des Empfängers an, mit dem dieser Fehler getestet wurde. Sie nennen nämlich nicht die Empfindlichkeit dieses Empfängers. Aber es hängt viel davon ab. Sie können einen leistungsstarken Sender mit einem Empfänger mit schlechter Empfindlichkeit testen – und erhalten dadurch eine geringe Reichweite. Oder umgekehrt: Hören Sie einen Sender mit geringer Leistung über einen empfindlichen Empfänger – und erhalten Sie eine größere Reichweite. Achten Sie daher bei der Betrachtung eines Bug-Schemas zunächst nicht auf große Worte, sondern auf nackte Fakten. Versuchen Sie nämlich, die Leistung des Senders abzuschätzen. Normalerweise wird die Leistung in der Beschreibung des Fehlers nicht angegeben (die Autoren messen sie einfach nicht, da sie sie für ausreichend halten, um die „Reichweite“ zu messen). Daher können wir nur „mit dem Auge“ feststellen, wozu der Käfer fähig ist.

Dazu müssen Sie sich ansehen:

- Versorgungsspannung. Je mehr - desto mehr Leistung (ceteris paribus)

- Der Wert des Transistors in der Endstufe (oder des Generators, wenn die Antenne direkt daran angeschlossen ist). Wenn es einen miesen KT315 gibt, können Sie nicht auf viel Strom von der Schaltung warten, Sie werden nicht warten. Und wenn Sie versuchen, es anzuheben, explodiert der Transyuk, ohne etwas zu sagen, einfach heimtückisch ... Es ist besser, wenn ein KT6xx- oder KT9xx-Transistor vorhanden ist, zum Beispiel KT608, KT645, KT904, KT920 usw.

- Widerstand der Transistoren im Kollektor- und Emitterkreis der Endstufe. Je kleiner sie sind, desto mehr Leistung (ppr).

Zum Vergleich sage ich Folgendes: Eine Leistung von 1 W reicht unter städtischen Bedingungen für etwa einen Kilometer, vorausgesetzt, die Empfindlichkeit des Empfängers beträgt etwa 1 μV.

Empfangsempfindlichkeit

Nun, wir haben bereits angefangen, über Sensibilität zu sprechen.

Die Empfindlichkeit hängt zu 90 Prozent vom „Rauschen“ der Eingangsstufe des Empfängers ab. Um gute Ergebnisse zu erzielen, ist es daher notwendig, rauscharme Transistoren zu verwenden. Wird oft von Außendienstmitarbeitern verwendet – sie machen weniger Lärm.

Bei UKW-Empfängern liegt die Empfindlichkeit üblicherweise im Bereich von 0,1 ... 10 μV. Die angegebenen Werte sind Extremwerte. Um eine Empfindlichkeit von 0,1 zu erreichen, muss man viel schwitzen. Genauso wie man sich selbst sehr respektlos machen muss, um einen Empfänger mit einer Empfindlichkeit von 10 μV herzustellen. Die Wahrheit liegt irgendwo in der Mitte. Etwa 1 ... 3 μV ist der optimale Empfindlichkeitswert.

Ausgangsimpedanz des Senders

Dies ist sehr wichtig zu wissen, da Sie einen sehr guten, leistungsstarken Sender herstellen können, der aufgrund einer falschen Anpassung an die Antenne nicht einmal ein Zehntel der Nennleistung erhält.

Die Antenne hat also einen Widerstand R, sagen wir 100 Ohm. Um mit dieser Antenne die Leistung P, sagen wir 4 Watt, abzustrahlen, muss man an sie eine Spannung U anlegen, die nach dem Ohmschen Gesetz berechnet wird:

U2 = PR

U2 = 100*4 = 400 U = 20 V

Habe 20 Volt.

Bei einer Spannung von 20 Volt muss die Ausgangsstufe des Senders eine Leistung von 4 Watt halten, während Strom durch sie fließt

I = P / U = 0,2 A = 200 mA

Somit entwickelt dieser Sender bei einem Widerstand von 100 Ohm eine Leistung von 4 Watt.

Und wenn Sie statt einer 100-Ohm-Antenne eine 200-Ohm-Antenne anschließen? (Und die Spannung ist gleich - 20 V)

Wir berücksichtigen:

P = UI = U(U/R) = 20(20/200) = 2W

Doppelt kleiner! Das heißt, physikalisch ist die Endstufe bereit, 4 Watt zu pumpen, kann es aber nicht, da sie durch eine Spannung von 20 Volt begrenzt ist.

Eine andere Situation: Der Antennenwiderstand beträgt 50 Ohm, also 2-mal weniger. Was geschieht? Es wird doppelte Leistung erhalten, doppelter Strom wird durch die Endstufe fließen – und der Transistor in der Endstufe wird deutlich mit einem Kupferbecken bedeckt sein ...

Kurz gesagt, warum bin ich das alles? Und dazu muss man wissen, welche Art von Last wir richtig an den Ausgang des Senders anschließen dürfen und welche nicht richtig. Das heißt, Sie müssen die Ausgangsimpedanz des Senders kennen.

Aber wir müssen auch den Widerstand der Antenne kennen. Aber hier ist es schwieriger: es ist sehr schwer zu messen. Sie können natürlich rechnen, aber die Berechnung ergibt keinen genauen Wert. Theorie steht immer im Widerspruch zur Praxis. Wie sein?

Sehr einfach. Es gibt spezielle Schaltungen, mit denen Sie die Ausgangsimpedanz ändern können. Sie werden „Matching-Schemata“ genannt. Zwei Typen sind am häufigsten: basierend auf einem Transformator und basierend auf einem P-Filter. Anpassungsschaltungen werden normalerweise auf der Ausgangsstufe des Verstärkers platziert und sehen in etwa so aus (links - Transformator, rechts - basierend auf dem P-Filter):

(zum Vergrößern klicken)

Um die Ausgangsimpedanz der Transformatorschaltung einzustellen, muss die Anzahl der Windungen der II-Wicklung geändert werden.

Um eine Schaltung mit P-Filter aufzubauen, müssen Sie die Induktivität L 1 und die Kapazität C 3 anpassen.

Die Abstimmung erfolgt bei eingeschaltetem Sender und angeschlossener Standardantenne. Gleichzeitig wird die Leistung des von der Antenne ausgesendeten Signals mit einem speziellen Gerät gemessen - einem Wellenmesser (dies ist ein solcher Empfänger mit einem Millivoltmeter). Beim Abstimmvorgang wird der Maximalwert der abgestrahlten Leistung erreicht. Es wird dringend empfohlen, leistungsstarke Sender nicht in unmittelbarer Nähe der Antenne abzustimmen. Es sei denn natürlich, deine Mutter möchte Enkelkinder haben ... :)

Eingangsimpedanz des Empfängers

Fast das gleiche. Außer Enkelkinder. Das empfangene Signal ist zu schwach, um dem einheimischen Genpool Schaden zuzufügen.

Die Widerstandsanpassung wird unter Verwendung des Eingangsschwingkreises durchgeführt. Die Antenne ist entweder mit einem Teil der Windungen der Schaltung oder über eine Koppelspule oder über einen Kondensator verbunden. Die Diagramme sind hier:

(zum Vergrößern klicken)

Das Signal von der Schaltung kann auch entweder direkt, wie in den Diagrammen gezeigt, oder über die Koppelspule oder von einem Teil der Windungen abgenommen werden. Im Allgemeinen hängt es vom Willen des Designers und den spezifischen Bedingungen ab.

Harmonischer Koeffizient

Gibt an, wie „sinusförmig“ das vom Sender ausgesendete Signal ist. Je weniger kg. - desto mehr ähnelt das Signal einem Sinus. Allerdings kommt es auch vor, dass es visuell - es scheint ein Sinus zu sein, und harmonisch - Dunkelheit. Also immerhin kein Sinus. Menschen neigen dazu, Fehler zu machen. Die Technik ist in ihrer Bewertung objektiver.

So sieht ein „reiner“ Sinus aus (die Sinuswelle wird vom WaveLab-Klangerzeuger erzeugt):

Oberschwingungen entstehen bekanntlich durch nichtlineare Verzerrung des Signals. Verzerrungen können aus verschiedenen Gründen auftreten. Beispielsweise wenn der verstärkende Transistor in einem nichtlinearen Abschnitt der Übertragungskennlinie arbeitet. Mit anderen Worten, wenn die Basisstromänderungen gleich sind, sind die Kollektorstromänderungen nicht gleich. Dies kann in zwei Fällen der Fall sein:

1. An den Transistor wird nicht genügend Vorstrom angelegt. Das heißt, wenn kein Signal vorhanden ist, ist es vollständig geschlossen und beginnt sich erst zu öffnen, wenn der Signalpegel ansteigt. Gleichzeitig werden die Böden der Ausgangssinuskurve „abgeschnitten“: 

   

   Übrigens arbeiten die Ausgangsstufen der meisten Sender im Modus C. Dieser Modus impliziert nicht das Vorhandensein einer Basisverschiebung.

   Das heißt, an den Ausgängen solcher Kaskaden liegt immer ein Signal mit abgeschnittenen Tiefpunkten an. Aufgrund der hohen Effizienz solcher Kaskaden nimmt man dies jedoch in Kauf. Oberwellen werden nach der Kaskade durch Filter herausgeschnitten. Die in den entsprechenden Diagrammen gezeigten Kaskaden funktionieren übrigens nur im C-Modus.

2. Die Amplitude des Eingangssignals ist zu hoch und der erforderliche Kollektorstrom kann nicht bereitgestellt werden.

   Zum Beispiel:

   Im Kollektorkreis des Transistors befindet sich ein 100-Ohm-Widerstand.

   Versorgungsspannung - 25 V.

   Dementsprechend beträgt der Kollektorstrom bei einem vollständig geöffneten Transistor 25/100 = 0,25 A = 250 mA.

   Die Transistorverstärkung beträgt 50, dh der Kollektorstrom beträgt das 50-fache des Basisstroms.

   Nun diese Situation: An die Basis wurde ein Strom von 10 mA angelegt. Wie hoch wird der Kollektorstrom sein?

   Was? 500mA? Nichts dergleichen! Wir haben gerade gesagt, dass bei einem VOLLSTÄNDIG geöffneten Transistor der Kollektorstrom 250 mA beträgt. Mehr als diesen Wert darf es also unter keiner Soße geben. Wenn wir den Basisstrom von Null auf 10 mA erhöhen, erhöht sich der Kollektorstrom nur, bis er 250 mA erreicht. Danach wird er nicht mehr ansteigen, egal wie stark wir den Basisstrom erhöhen. Dieser Transistormodus wird als „ Sättigungsmodus ". In dem Moment, in dem der Kollektorstrom 250 mA erreicht, beträgt der Basisstrom 250/50 - 5 mA. Das heißt, für den korrekten Betrieb dieser Stufe darf kein Strom von mehr als 5 mA an ihren Eingang angelegt werden. Das Gleiche Etwas passiert mit dem Signal. Wenn das Stromsignal über einen bestimmten Wert hinaus „aus dem Maßstab geht“, geht der Transistor in die Sättigung. Auf dem Oszillogramm macht sich dies in Form von „abgeschnittenen“ Spitzen der Sinuskurve bemerkbar:

   

Neben solchen charakteristischen Verzerrungen gibt es auch verschiedene andere nichtlineare Verzerrungen des Signals. Frequenzfilter sind darauf ausgelegt, mit all diesen Verzerrungen umzugehen. Normalerweise werden Tiefpassfilter (LPF) verwendet, da, wie bereits erwähnt, harmonische Frequenzen normalerweise höher sind als die Frequenz des gewünschten Signals. Der Tiefpassfilter lässt die Grundfrequenz durch und „schneidet“ alle Frequenzen ab, die höher als die Grundfrequenz sind. Gleichzeitig verwandelt sich das Signal wie von Zauberhand in einen Sinus purer Schönheit.

Empfängerselektivität

Dieser Parameter gibt an, wie gut der Empfänger das Signal der gewünschten Frequenz von Signalen anderer Frequenzen trennen kann. Gemessen in Dezibel (dB) relativ zu einem benachbarten Frequenzkanal oder Bildkanal (bei Überlagerungsempfängern).

Tatsache ist, dass ständig Tausende elektromagnetischer Schwingungen aller Art in der Luft fliegen: von Radiosendern, Fernsehsendern, unseren liebsten „mobilen Freunden“ usw. usw. Sie unterscheiden sich lediglich in Leistung und Frequenz. Sie müssen sich zwar nicht in der Leistung unterscheiden – dies ist kein Auswahlkriterium. Die Abstimmung auf jeden Radiosender, sei es der MTV-Kanal oder die Basis Ihres Heimfunktelefons, erfolgt präzise in der Frequenz. Gleichzeitig ist der Empfänger verantwortlich: Aus Tausenden von Frequenzen auszuwählen – die eine, die Einzige, die wir empfangen wollen. Wenn es bei nahen Frequenzen keine Anzeichen intelligenten Lebens gibt, ist das gut. Und wenn irgendwo im halben Megahertz von unserem Radiosender ein Signal von einem anderen Radiosender kommt? Das ist nicht sehr gut. Hier ist eine gute Empfängerselektivität erforderlich.

Die Selektivität des Empfängers hängt hauptsächlich von der Güte der Schwingkreise ab. Genauer werden wir uns mit der Selektivität befassen, wenn wir spezifische Empfängerschaltungen betrachten.

Die restlichen vier Parameter beziehen sich auf den Niederfrequenzpfad von Empfänger und Sender.

Empfindlichkeit am Niederfrequenzeingang des Senders

Je empfindlicher der Sendereingang ist, desto schwächer kann das Signal an ihn angelegt werden. Dieser Parameter ist besonders wichtig bei Bugs, bei denen das Signal vom Mikrofon abgenommen wird und eine sehr geringe Leistung hat. Bei Bedarf wird die Empfindlichkeit durch zusätzliche Verstärkungsstufen erhöht.

NF-Ausgangsleistung des Empfängers

Die Signalstärke, die der Empfänger ausgibt. Sie müssen es kennen, um den richtigen Leistungsverstärker für die weitere Verstärkung auszuwählen.

THD (Total Harmonic Distortion)

Nun, im Allgemeinen haben wir bereits herausgefunden, was nichtlineare Verzerrungen sind und woher sie kommen. Aber! Wenn es ausreicht, einen Filter auf den HF-Pfad zu legen – und alles wird gut, dann ist es im Audiopfad viel schwieriger, nichtlineare Verzerrungen zu „behandeln“. Genauer gesagt ist es einfach unmöglich. Daher ist es bei einem Audio- oder anderen Modulationssignal erforderlich, sehr sorgfältig damit umzugehen, damit es möglichst wenig nichtlineare Verzerrungen aufweist.

Veröffentlichung: radiokot.ru

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