Детекторный радиоприемник - это приемник, работающий за счет энергии радиоволн и не имеющий усилителя

Рис. 18.2. Типовая схема детекторного радиоприемника.

 

Радиотракт включает в себя входные цепи приемника: антенна, заземление, колебательный контур. Детектор - каскад детектирования на диоде и сглаживающем конденсаторе С₂. Электроакустический преобразователь (BF1) служит для преобразования электрического сигнала в звуковой. В качестве электроакустического преобразователя используются: наушники, электродинамические громкоговорители («динамики»).

Настроив контур на частоту принимаемой радиостанции, выделяем высокочастотный АМ сигнал. Частота его колебаний велика (более 100 кГц), и в наушниках он слышен не будет. Сигнал нужно продетектировать (преобразовать ВЧ электрические колебания, в колебания НЧ). Для этого служит диод VD1, который проводит ток только в одном направлении, от анода, обозначенного треугольником, к катоду. Положительные полуволны колебаний в контуре вызовут ток через диод, а отрицательные закроют его, и тока не будет. При отсутствии конденсатора C₂ через наушники будет протекать пульсирующий ток. Он содержит постоянную составляющую, которая изменяется со звуковой частотой. Такой ток уже вызовет в наушниках звук. Процесс детектирования улучшается при подсоединении блокировочного конденсатора C₂. Он заряжается положительными полуволнами почти до амплитудного значения колебаний, а в промежутках между ними сравнительно медленно разряжается током через наушники.

Недостатки классической схемы детекторного приемника:

а) Для согласования сопротивлений колебательного контура и диода используется катушка связи, которая уменьшает мощность, наводимую в контуре в 25-100 раз.

б) Используется энергия одного полупериода сигнала.

в) Головные телефоны сильно искажают сигнал и имеют низкий КПД (из-за металлической мембраны). Головные телефоны малоэффективны при работе на низких частотах, из-за жесткой мембраны не работают на высоких звуковых частотах. Рабочий диапазон частот наушников 300-3500 Гц.

 

 

25. Электрические режекторные фильтры.

 

Режекторный RC-фильтр.

Рис. 7.9. Две эквивалентные схемы режекторного RC-фильтра.

 

Считаем, что сопротивление нагрузки R_н не влияет на работу фильтра, т. е. что R_н имеет достаточно большую величину. Если в рассматриваемом режекторном фильтре положить R₁=R₂=R, C₁=C₂=C, R₃=R/2, и C₃=2C, то выражения для его АЧХ и ФЧХ будут иметь вид:

. (7.22)

Диапазон Δω = ω₂ –ω₁ частот, в котором проходят (подавляются) сигналы, называется полосой пропускания (задержания). Для полосового фильтра частоты ω₁ и ω₂ определяются при спаде коэффициента передачи на 3 дБ.

Резонансная частота f_р – частота, на которой коэффициент передачи фильтра имеет максимальное значение (для полосового фильтра) или минимальное значение (для режекторного фильтра).

Добротность полосового фильтра определяется как отношение резонансной частоты к полосе пропускания Q=f_р/(f₂-f₁).

 

Все рассмотренные виды фильтров применяются как в радиотехнике и технике связи, где имеют место токи достаточно высоких частот, так и в силовой электронике и электротехнике

 

 

26. Мультиплексирование каналов связи.

Мультиплексором называется комбинационные устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Кроме информационных входов в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие. Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и число адресных входов m действуют соотношение n=2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m, то мультиплексор называют неполным.

Рассмотрим функционирование двухвходового мультиплексора (2 → 1), который условно изображён на рис. 13.4 в виде коммутатора, а состояние его входов Х1, Х2 и выхода Y приведено в таблице:

Рис. 13.4. Схематическое изображение мультиплексора в виде коммутатора.

 

Исходя из таблицы, можно записать следующее уравнение:

.

Рис. 13.5. Реализация мультиплексора и его условное графическое обозначение.

 

Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов — от 1 до 4.

 

 

27. Понятие электрических цепей с распределёнными параметрами; модель элементарного участка линейной электрической цепи.

Цепи с распределенными параметрами - это такие электрические цепи, в которых напряжения и токи на различных участках даже неразветвленной цепи отличаются друг от друга, т.е. являются функциями двух независимых переменных: времени t и пространственной координаты x.

Смысл данного названия заключается в том, что у цепей данного класса каждый элемент их длины характеризуется сопротивлением, индуктивностью, а между проводами – соответственно емкостью и проводимостью. Для оценки, к какому типу отнести цепь: с сосредоточенными или распределенными параметрами – следует сравнить ее длину l с длиной электромагнитной волны . Если , то линию следует рассматривать как цепь с распределенными параметрами. Например, для , т.е. при , и . Для , т.е. уже при к линии следует подходить как к цепи с распределенными параметрами. Реально ситуация еще драматичней, так как скорость электромагнитных волн для частот ниже 100 КГц намного ниже скорости света. К примеру, скорость волн промышленной частоты 50 Гц составляет величину порядка 7000 км/с, и электрическая линия длиной 35 км, короткозамкнутая на конце, представляет собой четвертьволновый шлеф, то есть ее сопротивление на входе можно считать бесконечным. Согласно релятивистской гипотезе такое происходит только на длине 1500 км, что не соотвествует фактам. Для исследования процессов в цепи с распределенными параметрами (другое название – длинная линия) введем дополнительное условие о равномерности распределения вдоль линии ее параметров: индуктивности, сопротивления, емкости и проводимости. Такую линию называют однородной. Линию с неравномерным распределением параметров часто можно разбить на однородные участки.

 

Электрические цепи с распределенными параметрами

При большой длине соединительных проводов , т.е передачи электрической энергии по линии и особенно при больших частотах, когда длина линии соизмерима с длинной волны электромагнитного колебания, нельзя не учитывать сопротивление, индуктивность и емкость, распределенные по всей длине линии и пространственно совмещены, такая цепь называется электрической цепью с распределенными параметрами. Мы обязаны рассматривать цепь как четырехполюсник R, L, C, G.Все эти параметры распределены вдоль всей линии. Если эта линия проводной связи, то её геометрия (расстояние между элементами) должна быть такова, чтобы минимальная линия излучала в пространство. Электрическая линия, изображенная на рисунке, получают энергию от источника э.д.с u(t), подключенного к ней в точках 1и 1’ , поступающая в линию энергия частично расходуется на нагревание проводов и изоляции линии, частично передается приемнику с сопротивлением Zн, подключенного в точках 2-2’. Если источник и приемник считать внешними элементами, цепь по отношению к линии, то линия представляет собой четырехполюсник. Линия передает часть энергии в окружающее пространство в виде излучения.

 

 

28. Виды и основные характеристики линий связи.

Линия связи – это совокупность технических средств, служащих для организации на единой технической основе одного или нескольких каналов связи.

Классификация средств передачи информации:

- по назначению: телевизионные, телефонные, телеграфные, факсимильные; передачи данных;

- по количеству каналов: одноканальные, многоканальные;

- по виду сообщений: аналоговые, дискретные, цифровые.

Функциональные характеристики средств передачи информации:

- пропускная способность – максимальная скорость передачи информации при фиксированных условиях;

- вид среды распространения сигнала: с использованием направляющих систем (проводная связь), без использования направляющих систем (радиосвязь, оптическая связь, ультразвуковая связь);

- параметры передатчика: мощность излучения, полоса частот сигнала, вид сигнала и способ его формирования, стабильность частоты и номиналы частот и пр.;

- параметры приёмника: тип обрабатываемого сигнала, чувствительность (реальная, пороговая), избирательность, показатели качества приёма информации, необходимая полоса частот;

- параметры полезного сигнала: вид модуляции, способ отображения информации на параметрах сигнала;

- достоверность передачи информации (вероятность правильного приёма на бит, байт, пакет; отношение сигнал/шум, распознаваемость речи);

- класс излучения.

Характеристики надёжности:

- надёжность – свойство средства связи функционировать без отказов;

- долговечность – свойство средства связи функционировать без отказов некоторый промежуток времени с заданной вероятностью;

- ремонтопригодность – способность ремонта при отказах;

- коэффициент готовности (Kг) – вероятность безотказной работы в заданный момент времени;

- время наработки на отказ – интервал времени, за который наступает отказ.

Характеристики совместимости:

- экологическая совместимость – способность не наносить недопустимого ущерба окружающей среде;

- электромагнитная совместимость – способность не создавать недопустимых помех другим техническим средствам и не воспринимать помехи со стороны других технических средств;

- эргономическая совместимость – способность удобного взаимодействия с человеком;

- безопасность – способность не причинять недопустимого вреда человеку и биологическим объектам.

Характеристики устойчивости:

- помехоустойчивость – способность противостоять искажающему влиянию непреднамеренных помех;

- помехозащищённость – способность противостоять вредному влиянию преднамеренных помех;

- разведзащищённость – способность противостоять раскрытию факта работы средства связи;

- имитостойкость – способность противостоять раскрытию структуры сигнала и формированию сигнала, подобного полезному;

- устойчивость к механическим и климатическим воздействиям – способность работать без отказов в условиях допустимых воздействий механических и климатических факторов;

- устойчивость к специальным воздействиям – способность функционировать без отказов в условиях воздействия специальных воздействий;

- массогабаритные и стоимостные характеристики.

Пропускная способность СПИ – это максимальная скорость передачи информации, которая возможна при заданной достоверности .

Достоверность – это характеристика верности передачи информации, определяемая в соответствии с критериями достоверности:

вероятностные критерии:

– зависимость средней вероятности ошибки на бит от отношения сигнал/шум;

энергетические критерии:

– отношение сигнал/шум по мощности.

 

 

29. Структурная схема и виды технических систем связи.

Под системами передачи информации (СПИ) понимают совокупность технических средств, предназначенных для передачи информации и характеризуемых определённым способом преобразований сообщения в электрический сигнал на передающей стороне и преобразованием электрического сигнала в сообщение на приёмной стороне.

Полезные сообщения такие, как, например, речь, данные, видеоизображения и пр. отображаются однозначным образом в множество электрических сигналов на передающей стороне (при помощи акустоэлектрических и светоэлектрических преобразователей). На приёмной стороне множеству полученных электрических сигналов сопоставляют возможные сообщения и, тем самым, восстанавливают сообщение, передаваемое от одного абонента к другому.

Сложность передачи сообщений заключатся в том, что передаваемый и принимаемый электрические сигналы отличаются друг от друга из-за того, что кроме полезного сигнала в канале связи действуют мешающие колебания (помехи от других источников сигналов, от других технических средств, генерирующих электромагнитные колебания и пр. - шум), что приводит к неоднозначности восстановления на приёмной стороне переданного сообщения.

Простейшим примером системы передачи сообщений (информации) является акустическая система передачи речи от одного человека (абонента) к другому (абоненту). Система образована «передатчиком» (речевой тракт, включая гортань, голосовые связки, полости носа и рта, язык, губы и зубы), каналом передачи акустических волн и приёмником (слуховым аппаратом, включая ушные раковины, барабанные перепонки и часть мозга, выполняющую детектирование и обработку сигналов). Каждому сообщению соответствует свой акустический сигнал (слово, предложение и пр.). Слова формируются из алфавита, а сообщение – из слов (алфавита слов).

При передаче речи от одного абонента к другому в полнейшей тишине на небольшом расстоянии громкость речи (мощность генерируемых акустических волн) может быть минимальна, но при этом будет обеспечен правильный приём сообщений, так как нет шума и затухания волн.

Если расстояние между собеседниками увеличивать, то постепенно громкость речи необходимо будет также увеличивать, а на расстояниях в несколько десятков метров придётся кричать для того, чтобы передать те же сообщения.

Если в тракте передачи присутствует шум, например, разговор других людей, шум двигателя, технических устройств (например, пылесоса, звонка и пр.), то даже при небольшом расстоянии требуется говорить громко. При этом чем громче шум, тем громче должен быть голос. Если стоять рядом с самолётом с работающими двигателями, то придётся кричать, чтобы хоть что-то разобрать.

Если сообщения передаются сигналами с малым отличием, то даже при небольшом шуме их различить будет сложно. Поэтому основной целью теории электрической связи (ТЭС) является нахождение такого множества сигналов, чтобы передача сообщений происходила с минимальными искажениями и с минимумом затрат.

Электрической называется, связь, служащая для передачи сообщений с помощью электрических сигналов.

 

 

30. Методы представления информации в цифровых каналах связи.

NRZ - Non Return to Zero (без возврата к нулю)

В этом варианте кодирования используется следующее представление битов:

биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

биты 1 представляются напряжением +V.

Этот метод кодирования является наиболее простым и служит базой для построения более совершенных алгоритмов кодирования. Кодированию по методу NRZ присущ целый ряд недостатков:

- высокий уровень постоянного напряжения (среднее значение 1/2V вольт для последовательности, содержащей равное число 1 и 0);

широкая полоса сигнала (от 0 Гц для последовательности, содержащей только 1 или только 0 до половины скорости передачи данных при чередовании 10101010);

возможность возникновения продолжительных периодов передачи постоянного уровня (длинная последовательность 1 или 0) в результате чего затрудняется синхронизация устройств;

сигнал является поляризованным.

RZ - Return to Zero (возврат к нулю)

Цифровые данные представляются следующим образом:

биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

биты 1 представляются значением +V в первой половине и нулевым напряжением во второй, т.е. единице соответствует импульс напряжения продолжительностью в половину продолжительности передачи одного бита данных.

Этот метод имеет два преимущества по сравнению с кодированием NRZ:

* средний уровень напряжения в линии составляет 1/4V (вместо 1/2 V);

* при передаче непрерывной последовательности 1 сигнал в линии не остается постоянным.

Однако при использовании кодирования RZ полоса сигнала может достигать значений, равных скорости передачи данных (при передаче последовательности 1).

NRZ I - Non Return to Zero Invertive (инверсное кодирование без возврата к нулю)

Этот метод кодирования использует следующие представления битов цифрового потока:

* биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

* биты 1 представляются напряжением 0 или +V в зависимости от предшествовавшего этому биту напряжения. Если предыдущее напряжение было равно 0, единица будет представлена значением +V, а в случаях, когда предыдущий уровень составлял +V для представления единицы, будет использовано напряжение 0 В.

Этот алгоритм обеспечивает малую полосу (как при методе NRZ) в сочетании с частыми изменениями напряжения (как в RZ), а кроме того, обеспечивает неполярный сигнал (т. е. проводники в линии можно поменять местами).

AMI - Alternate Mark Inversion (поочередная инверсия единиц)

Этот метод кодирования использует следующие представления битов:

* биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В);

* биты 1' представляются поочередно значениями +V и -V.

Этот метод подобен алгоритму RZ, но обеспечивает в линии нулевой уровень постоянного напряжения.

Недостатком метода AMI является ограничение на плотность нулей в потоке данных, поскольку длинные последовательности 0 ведут к потере синхронизации.

HDB3 - High Density Bipolar 3 (биполярное кодирование с высокой плотностью)

Представление битов в методе HDB3 лишь незначительно отличается от представления, используемого алгоритмом AMI:

При наличии в потоке данных 4 последовательных битов 0 последовательность изменяется на 000V, где полярность бита V такая же, как для предшествующего ненулевого импульса (в отличие от кодирования битов 1, для которых знак сигнала V изменяется поочередно для каждой единицы в потоке данных).

Этот алгоритм снимает ограничения на плотность 0, присущие кодированию AMI, но порождает взамен новую проблему - в линии появляется отличный от нуля уровень постоянного напряжения за счет того, что полярность отличных от нуля импульсов совпадает. Для решения этой проблемы полярность бита V изменяется по сравнению с полярностью предшествующего бита V. Когда это происходит, битовый поток изменяется на B00V, где полярность бита B совпадает с полярностью бита V. Когда приемник получает бит B, он думает, что этот сигнал соответствует значению 1, но после получения бита V (с такой же полярностью) приемник может корректно трактовать биты B и V как 0.

Метод HDB3 удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к алгоритмам цифрового кодирования, но при использовании этого метода могут возникать некоторые проблемы.

PE - Phase Encode (Manchester, фазовое кодирование, манчестерское кодирование)

 

При фазовом кодировании используется следующее представление битов:

* биты 0 представляются напряжением +V в первой половине бита и напряжением -V - во второй половине;

* биты 1 представляются напряжением -V в первой половине бита и напряжением +V - во второй половине.

Этот алгоритм удовлетворяет всем предъявляемым требованиям, но передаваемый в линию сигнал имеет широкую полосу и является поляризованным.

CDP - Conditional Diphase

Этот метод является комбинацией алгоритмов NRZI и PE и использует следующие представления битов цифрового потока:

* биты 0 представляются переходом напряжения в том же направлении, что и для предшествующего бита (от +V к -V или от -V к +V);

* биты 1 представляются переходом напряжения в направлении, противоположном предшествующему биту (от +V к -V или от -V к +V).

Этот алгоритм обеспечивает неполярный сигнал, который занимает достаточно широкую полосу.

 

 

31. Особенности отражения сигналов от неоднородностей волнового сопротивления; согласование источника и приёмника с волновым сопротивлением линии.

Волновое сопротивление Z_с и коэффициент распространения волны γ называют вторичными параметрами линии, которые характеризует ее свойства как устройства для передачи энергии или информации. Каждая линия имеет свои Z_с и γ . Например, для силовых линий Z_с=350÷400 Ом.Волну, движущуюся от начала линии в сторону возрастания x, называют прямой, а движущуюся от конца линии в направлении убывания x – обратной. Можно показать, что положительные направления напряжения для обеих во лн совпадают: от верхнего провода к нижнему, а положительные направления тока прямой и обратной волн тока различны: положительное направление прямой волны совпадает с положительным направлением тока (от начала к концу линии), а положительное направление обратной волны – ему противоположно. Перемещение волны характеризуется фазовой скоростью υ.

Фазовая скорость – скорость перемещения по линии неизменного фазового состояния, т. е. скорость с которой нужно перемещаться вдоль линии, чтобы наблюдать одну и ту же фазу волны: ωt − βx + j₁ = const.

Продифференцировав данное уравнение по времени, получим:

. (8.12)

Длиной волны λ называется расстояние между двумя ее ближайшими точками, различающимися по фазе на 2π. В соответствии с этим:

ωt - β(x+λ) + j₁ = ωt - βx - 2p + j₁

откуда λ=2π/β = и с учетом (8.12) получим: λ = 2πu/ω = u/f = uT.

 

 

32. Амплитудная модуляция гармонического сигнала.

В процессе амплитудной модуляции амплитуда U₀ несущего колебания u₀ (t) = U₀ cos(ωt+φ) перестает быть постоянной и изменяется по закону передаваемого сообщения. Амплитуда U(t) несущего колебания может быть связана с передаваемым сообщением соотношением:

U(t) = U₀ + k_A e(t), (5.1)

где U₀ - амплитуда несущего колебания в отсутствии сообщения (немодулированное колебание); e(t) - функция, зависящая от времени, соответствующая передаваемому сообщению (ее называют модулирующим сигналом); k_A - коэффициент пропорциональности, отражающий степень влияния модулирующего сигнала на величину изменения амплитуды результирующего сигнала (модулированного колебания).

Выражение для амплитудно-модулированного сигнала в общем случая имеет вид:

u_АМ(t) = [U₀ + k_A e(t)] cos(ω₀t+φ). (5.2)

Простейший для анализа случай амплитудно-модулированного колебания получается, если в качестве модулирующего сигнала используется гармоническое колебание (такой случай называется тональной модуляцией):

e(t) = E cos(´Ωt+Θ), (5.3)

где Е - амплитуда, ´Ω - угловая частота; Θ - начальная фаза модулирующего сигнала.

Для определения спектра амплитудно-модулированного колебания выполним несложные преобразования выражения (5.4):

u_АМ(t) =U₀ cosω₀t + U₀ M_A cos´Ωt cosω₀t = U₀ cosω₀t + (U₀ M_A/2) cos(ω₀ - ´Ω)t + (U₀ M_A/2) cos(ω₀ + ´Ω)t. (5.5)

Из анализа выражения (5.5) следует, что при амплитудной модуляции гармоническим колебанием спектр амплитудно-модулированного сигнала содержит три гармонические составляющие. Гармоническая составляющая с частотой, равной ω₀, представляет собой исходную немодулированную несущую с частотой ω₀ и амплитудой U₀. Гармонические составляющие с частотами, равными (ω₀ - ´Ω) и (ω₀ + ´Ω) представляют собой продукт амплитудной модуляции и называются, соответственно, нижней и верхней боковыми составляющими. Амплитуды боковых составляющих одинаковы, равны U₀M_A/2 и расположены симметрично относительно несущей частоты ω₀ на расстоянии, равном - ´Ω. Таким образом, ширина полосы частот Δω, занимаемая амплитудно-модулированным колебанием при модуляции гармоническим сигналом с частотой ´Ω, равна Δω =2´Ω.

 

33. Условное обозначение, схема, принцип работы 2-х разрядного комбинационного сумматора.

Сумматором называется узел ЭВМ, предназначенный для арифметического сложения кодов. Сумматоры в зависимости от используемых логических схем различаются на комбинационные и накапливающие. Комбинационный сумматор представляет собой комбинационную схему, которая формирует суммы слагаемых, подаваемых одновременно на входы схемы, и не имеет в своем составе элементов памяти. Накапливающие сумматоры имеют память, в которой накапливают результаты суммирования.

По числу входов различают полусумматоры, одно и многоразрядные (параллельные) сумматоры. В зависимости от того, как организованы межразрядные переносы, сумматоры делятся на сумматоры с последовательным, параллельным и групповыми переносами. В зависимости от системы счисления, сумматоры бывают двоичные, десятичные и прочие. Сумматоры бывают одноразрядные (для суммирования двух одноразрядных чисел), 2-х разрядные (суммируют 2-х разрядные числа) и 4-х разрядные (суммируют 4-х разрядные числа). Многоразрядные (комбинированные) сумматоры - организация переноса.

 

Обработка многоразрядных чисел в многоразрядных сумматорах возможна двумя способами:

можно последовательно раскладывать - разряд за разрядом; в этом случае будет использоваться минимальное количество оборудования;

возможность параллельной обработки информации с одновременным сложением.

Простейшая организация обработки многоразрядных чисел - для сумматоров последовательного типа.

Эту схему можно немного модернизировать. В отличии от первой схемы, где перенос подаётся в прямом коде (???), в этом сумматоре должно быть два входа - перенос и инверсия переноса:

 

Достоинства: малое количество оборудования;

Недостаток: последовательная обработка информации - это достаточно длительный процесс. Если мы обрабатываем 32-х разрядные числа, то время обработки увеличивается в 32 раза.

 

34. Диапазоны и особенности распространения радиоволн; основные факторы, влияющие на дальность радиосвязи.

Радиоволнами условно называют электромагнитные волны в диапазоне от 100000 м до примерно 0,1 мм, что, применяя известное соотношение между длиной волны и частотой соответствует интервалу частот от 3000 гц до 3*1012 гц. Используемые в технике связи волны принято подразделять по десятичному признаку на диапазоны: сверхдлинных волн (СДВ) от 105 до 104 м, длинных волн (ДВ) от 104 до 103 м, средних волн (СВ) от 103 до 100 м, коротких волн (КВ) от 100 до 10 м, метровых волн (МВ) от 10 до 1 м, дециметровых волн (ДМВ) от 1 до 0,1 м, сантиметровых волн (СМВ) от 10 до 1 см, миллиметровых волн (ММВ) от 1 см до 1 мм и субмиллиметровых волн (СММВ) от 1 до 0,1 мм. Волны короче 0,1 мм относят к диапазону оптических волн. Диапазоны МВ, ДМВ и СМВ часто называют ультракороткими волнами. Сверхвысокими частотами называют частоты диапазонов ДМВ и СМВ. Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве составляет 3 * 108 м/с.

Диапазоны частот от 3 до 30 кГц - очень низкие частоты (ОНЧ) и от 30 до 300 кГц - низкие частоты (НЧ).

Поверхностная волна обладает ярко выраженной способностью к дифракции и обеспечивает устойчивую надежную радиосвязь на больших расстояниях при использовании сложных и дорогих антенно-мачтовых сооружений. На расстоянии до 400 км распространение происходит только с помощью поверхностной волны, до 3000 км - с помощью поверхностной и пространственной волн, свыше 3000 км - только с помощью пространственной волны. Используются для радиовещания и радионавигации. Основной источник помех -атмосферные разряды. Диапазон мириаметровых волн используется, как правило, для радиосвязи под водой.

Гектометровые волны. Диапазон частот от 300 кГц до 3 МГц - средние частоты (СЧ). Способность поверхностной волны к дифракции выражена слабее, чем на километровых волнах. В дневное время гектометровые волны распространяются только в виде поверхностной волны на расстояние до 300 ... 500 км над сушей и до 800 ... 1000 км над морем, а ночью-с виде поверхностных и пространственных волн на расстояние до 4000 км. Используются для служебной и любительской связи, а также для радиовещания.

Декаметровые (короткие) волны. Диапазон частот от 3 до 30 МГц -высокие частоты (ВЧ). Основной диапазон, используемый для любительской и профессиональной радиосвязи на расстояния в несколько тысяч и десятков тысяч километров. Радиосвязь на декаметровых волнах проводится только с помощью пространственных волн, так как поверхностные волны в этом диапазоне имеют слабую способность к дифракции и кривизну земного шара практически не огибают.

При связи на декаметровых волнах возможно появление «зоны молчания» в виде кольцевой области, которая заключена между радиусом действия поверхностной волны и расстоянием, на котором появляется отраженная от ионосферы пространственная волна. Качество дальней связи на верхнем уровне диапазона частот может ухудшаться также из-за того, что в точку приема кроме основного сигнала приходит с большим временным сдвигом (до 0,1 с) второй сигнал, прошедший более длинный путь по дуге большого круга (кругосветное эхо).

Микроволновые диапазоны. Включают в себя метровые волны (очень высокие частоты, ОВЧ, 30 ... 300 МГц), дециметровые волны (ультравысокие частоты, УВЧ, 300 ... 3000 МГц), сантиметровые волны (сверхвысокие частоты, СВЧ, 3 ... 30 ГГц), миллиметровые волны (крайне высокие частоты, КВЧ, 30 ... 300 ГГц), децимиллиметровые волны (300 ... 3000 ГГц). Радиоволны микроволновых диапазонов распространяются только с помощью поверхностной волны, так как в этих диапазонах пространственные волны от ионосферы не отражаются. Поскольку дифракция поверхностной волны в этих диапазонах почти не проявляется, распространение радиоволн происходит только в пределах прямой видимости.

 

 

35. Диодные схемы выпрямления переменного напряжения.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный электрический ток. В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах.

Рис. 9.3. Переменное напряжение.

В переменном напряжении можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом). Однополупериодный выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

На рис. 9.4 и 9.5 изображены схемы и временные диаграммы выпрямления напряжения однофазным однополупериодным выпрямителем.

Рис. 9.4. Схема и временная диаграмма выпрямления напряжения однофазным однополупериодным выпрямителем (прямое включение).

 

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Рис. 9.5. Схема и временная диаграмма выпрямления напряжения однофазным однополупериодным выпрямителем (обратное включение).

 

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они не пригодны в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Рис. 9.6. Схема и временная диаграмма выпрямления напряжения однофазным двухполупериодным выпрямителем (мостовая схема).

 

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Диоды для выпрямителя выбирают по двум основным параметрам постоянному (выпрямленному) току, который должен давать выпрямитель, и обратному напряжению. Эти параметры выпрямительных диодов всегда приводятся в справочниках. Для выпрямления полученного напряжения параллельно нагрузке включают конденсатор (см. рис. 9.8), который, фактически, берет на себя функции фильтра нижних частот. Выпрямление сопротивления проиллюстрировано на примере мостовой двухполупериодной схемы. Чем больше емкость конденсатора, тем ближе к постоянному напряжение на выходе. В устройствах с повышенными требованиями к пульсациям и стабильности напряжения питания при изменении нагрузки используют выпрямители, включающими Г-образный LC-фильтр.

 

 

36. Детектирование частотно-модулированных сигналов.

Детектирование частотно-модулированных сигналов — процесс выделения напряжения низкой частоты с амплитудой, изменяющейся по закону изменения высокой частоты. Для этого применяются частотные детекторы. Они ограничивают частотно-модулированный сигнал по амплитуде и превращают его в амплитудно-модулированный с последующим детектированием и выделением напряжения звуковой частоты. Необходимость ограничения частотно-модулированного сигнала по амплитуде вызвана появлением паразитной амплитудной модуляции из-за неравномерного его усиления в тракте приемника и воздействия помех. Паразитная амплитудная модуляция приводит к искажению формы полезного сигнала и ставит ее в зависимость не только от девиации частоты, но и от амплитуды ЧМ колебаний. Ограничение амплитуды ЧМ колебаний повышает помехозащищенность радиоприемного устройства и качество воспроизведения передач, поскольку информация заложена не в изменении амплитуды высокочастотных колебаний, а в изменении их частоты. Частотные характеристики сигнала при ограничении его амплитуды полностью сохраняются.

 

 

37. Диодная схема стабилизации напряжения.

Стабилитрон (диод Зенера) - это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. В стабилитронах используется участок обратной ветви вольт-амперной характеристики в области электрического пробоя. В этом случае при изменении тока, протекающего через стабилитрон, от I_СТ.МИН до I_{СТ.МАКС} напряжение на стабилитроне почти не изменяется. Этот эффект и используется для стабилизации напряжения. Если нагрузка R_H подключена параллельно стабилитрону, то напряжение на ней также будет оставаться постоянным в указанных пределах изменения тока, протекающего через стабилитрон. С п