Parâmetros básicos de transmissores e receptores. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para entender o que é um determinado dispositivo, você precisa conhecer seus parâmetros. Como vamos construir receptores e transmissores, seria bom saber por quais critérios eles são classificados.

Agora está tudo em ordem.

Frequência operacional (faixa de frequência)

Se o transmissor ou receptor estiver sintonizado em uma determinada frequência, podemos falar sobre одной frequência de operação. Se durante a operação for possível sintonizar a frequência de operação, é necessário nomear gama de freqüências de operação, dentro das quais o ajuste pode ser realizado.

É medido em kilohertz (kHz), megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz).

Anteriormente, para determinar a faixa de frequência, muitas vezes não era a frequência que era usada, mas o comprimento de onda. Daí surgiram os nomes das faixas LW (ondas longas), SV, (ondas médias), HF (ondas curtas), VHF (ondas ultracurtas).

Para converter o comprimento de onda em frequência, você precisa dividir por ele a velocidade da luz (300 m/s). Aquilo é,

em que:

- comprimento de onda (m)

c - velocidade da luz (m/s)

F - frequência (Hz)

Agora não é difícil calcular o que nossos avós chamavam de “ondas ultracurtas”. Sim, sim, não se surpreenda, a faixa de 65...75 MHz não é mais apenas “curta”, mas “ultracurta”. Mas seu comprimento chega a 4 metros! Para efeito de comparação, o comprimento de onda de um telemóvel GSM é de 15 a 30 cm (dependendo do alcance).

Com o desenvolvimento da tecnologia e o desenvolvimento de novas faixas de frequência, eles começaram a receber nomes inimagináveis ​​como “ultracurto”, “hipercurto”, etc. Agora, a frequência é mais comumente usada para designar um intervalo. Isso é mais conveniente, até porque você não precisa recalcular nada e lembrar a velocidade da luz. Embora a velocidade da luz ainda não faça mal em lembrar :)

Trabalharemos principalmente com as bandas de transmissão VHF. Existem dois deles: VHF-1 - o que é popularmente chamado de “VHF”, e VHF-2 - o que é comumente chamado de “FM”. O nome FM vem do inglês Frequency Modulation (leia sobre modulação abaixo). Na verdade, falando sério, nomear a faixa de frequência pelo tipo de modulação é tecnicamente analfabeto. No entanto, entre as pessoas este nome está firmemente enraizado e tornou-se um nome familiar. Não há nada que você possa fazer sobre isso.

Tipo de modulação

Dois tipos de modulação são amplamente utilizados: modulação de amplitude (AM) e modulação de frequência (FM). Em burguês soa como AM e FM. Na verdade, a faixa “FM” preferida de todos recebeu esse nome justamente por causa da modulação de frequência com que operam todas as estações de rádio dessa faixa. Há também modulação de fase, abreviada como FM, mas em nossas letras. Por favor, não se confunda com a FM burguesa!

FM, ao contrário de AM, é mais protegido de ruído de impulso. De um modo geral, nas frequências em que estão localizadas as estações de rádio VHF, o uso do FM é mais conveniente do que o AM, por isso é usado lá. Porém, o sinal de televisão ainda é transmitido com modulação de amplitude, independentemente da frequência. Mas essa é uma história completamente diferente.

A modulação de frequência é de banda estreita e banda larga. As estações de rádio de transmissão usam FM de banda larga - seu desvio é de 75 kHz.

Em estações de rádio de comunicação e outros equipamentos de rádio não radiodifundidos, o FM de banda estreita é mais utilizado, com um desvio de cerca de 3 kHz. Está mais protegido contra interferências porque permite que o receptor seja sintonizado mais próximo da portadora.

Portanto, nossos intervalos são:

VHF-1 - 65,0...74,0 MHz, modulação - frequência

VHF-2 ("FM") - 88,0...108,0 MHz, modulação - frequência

Potência de saída

Quanto mais poderoso o transmissor - quanto mais longe ele pode transmitir o sinal, mais fácil será receber esse sinal.

Quase todas as descrições de um bug mencionam seu alcance. Normalmente - começando em 50 m e terminando em três quilômetros... Esta informação não pode ser levada a sério. Nunca aproveite o alcance de 1 km em uma cidade, nem se preocupe com cinquenta metros em área aberta - afinal, os autores nunca fornecem os parâmetros do receptor com o qual esse bug foi testado. Ou seja, eles não mencionam a sensibilidade deste receptor. Mas depende muito dela. Você pode testar um transmissor poderoso com um receptor com péssima sensibilidade - e como resultado obter um alcance pequeno. Ou vice-versa, ouça um transmissor de baixa potência através de um receptor sensível - e obtenha um alcance maior. Portanto, ao considerar um esquema de bug, em primeiro lugar, preste atenção não às palavras complicadas, mas aos fatos simples. Ou seja, tente estimar a potência do transmissor. Normalmente a potência não é indicada na descrição do bug (os autores simplesmente não a medem, considerando-a suficiente para medir o “alcance”). Portanto, só podemos determinar “a olho nu” do que o besouro é capaz.

Para isso você precisa observar:

- Tensão de alimentação. Quanto mais - mais poder (ceteris paribus)

- O valor do transistor localizado no estágio final (ou gerador, se a antena estiver conectada diretamente a ele). Se você tiver um KT315 ruim, não pode esperar muita potência do circuito, você não vai conseguir. E se você tentar aumentá-lo, o transistor, sem dizer nada, simplesmente explodirá traiçoeiramente... É melhor se houver um transistor KT6xx ou KT9xx, por exemplo, KT608, KT645, KT904, KT920, etc.

- Resistência dos transistores nos circuitos coletores e emissores do estágio final. Quanto menores forem, mais potência (ppr).

Para efeito de comparação, direi o seguinte: uma potência de 1 W é suficiente em condições urbanas para cerca de um quilômetro, desde que a sensibilidade do receptor seja de cerca de 1 µV.

Sensibilidade do receptor

Bem, já começamos a falar sobre sensibilidade.

A sensibilidade depende 90% do “ruído” do estágio de entrada do receptor. Portanto, para obter bons resultados, é necessário utilizar transistores de baixo ruído. Frequentemente usados ​​por trabalhadores de campo - eles fazem menos barulho.

Para receptores VHF, a sensibilidade geralmente está na faixa de 0,1 a 10 µV. Os valores fornecidos são extremos. Para obter uma sensibilidade de 0,1, você precisa suar muito. Assim como você tem que se desrespeitar muito para fazer um receptor com sensibilidade de 10 μV. A verdade está em algum lugar no meio. Cerca de 1...3 μV é o valor de sensibilidade ideal.

Impedância de saída do transmissor

Isso é muito importante saber, porque você pode fazer um transmissor muito bom e poderoso e não obter nem um décimo da potência nominal dele devido ao casamento inadequado com a antena.

Então, a antena tem uma resistência R, digamos 100 Ohms. Para irradiar potência P usando esta antena, digamos 4 Watts, você precisa aplicar a ela a tensão U, que é calculada de acordo com a lei de Ohm:

U2 = PR

U2 = 100*4 = 400 U = 20 V

Tem 20 volts.

A uma tensão de 20 volts, o estágio de saída do transmissor deve manter uma potência de 4 watts, enquanto a corrente fluirá através dele

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

Assim, este transmissor a uma resistência de 100 ohms desenvolve uma potência de 4 watts.

E se em vez de uma antena de 100 ohms você conectar uma antena de 200 ohms? (E a tensão é a mesma - 20 V)

Consideramos:

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

Duas vezes menor! Ou seja, fisicamente o estágio de saída está pronto para bombear 4 Watts, mas não pode, pois está limitado a uma tensão de 20 Volts.

Outra situação: a resistência da antena é de 50 ohms, ou seja, 2 vezes menor. O que acontece? Energia dupla irá para ele, corrente dupla fluirá através do estágio final - e o transistor no estágio final será significativamente coberto com uma bacia de cobre...

Em suma, por que sou tudo isso? E ao fato de que é preciso saber qual carga temos o direito de conectar na saída do transmissor e qual não podemos. Ou seja, é necessário conhecer a impedância de saída do transmissor.

Mas também precisamos saber a resistência da antena. Mas aqui é mais difícil: é muito difícil de medir. Você pode, é claro, calcular, mas o cálculo não dará um valor exato. A teoria está sempre em conflito com a prática. Como ser?

Muito simples. Existem circuitos especiais que permitem alterar a impedância de saída. Eles são chamados de “esquemas de correspondência”. Os mais comuns são dois tipos: baseados em transformador e baseados em filtro P. Os circuitos correspondentes são geralmente instalados no estágio de saída do amplificador e se parecem com isto (à esquerda - transformador, à direita - baseado em um filtro P):

(clique para ampliar)

Para ajustar a impedância de saída do circuito do transformador, é necessário alterar o número de voltas do enrolamento II.

Para configurar um circuito com um filtro P, você precisa ajustar a indutância L 1 e a capacitância C 3.

A configuração é realizada com o transmissor ligado e a antena padrão conectada. Ao mesmo tempo, a potência do sinal emitido pela antena é medida por meio de um dispositivo especial - um medidor de ondas (este é um receptor com milivoltímetro). Durante o processo de sintonia, o valor máximo da potência irradiada é alcançado. É altamente desencorajado sintonizar transmissores potentes quando estiver próximo da antena. Se, claro, a sua mãe quiser ter netos... :)

Impedância de entrada do receptor

Quase o mesmo. Exceto netos. O sinal recebido é muito fraco para causar qualquer dano ao pool genético doméstico.

A correspondência de resistência é realizada usando o circuito oscilatório de entrada. A antena é conectada a parte das voltas do circuito, ou através de uma bobina de acoplamento, ou através de um capacitor. Os diagramas estão aqui:

(clique para ampliar)

O sinal do circuito também pode ser obtido diretamente, conforme mostrado nos diagramas, ou através da bobina de acoplamento, ou de parte das voltas. Em geral, depende da vontade do projetista e de condições específicas.

Coeficiente harmônico

Diz-nos quão “senoidal” é o sinal emitido pelo transmissor. Quanto menos kg. - mais o sinal se parece com um seno. Embora também aconteça que visualmente pareça um seno e harmônicos pareça escuridão. Afinal, não é um seno. Os humanos tendem a cometer erros. A técnica é mais objetiva em sua avaliação.

Esta é a aparência de um seno “puro” (a onda senoidal foi gerada pelo gerador de som do programa WaveLab):

As harmônicas surgem, como sabemos, devido à distorção não linear do sinal. As distorções podem ocorrer por vários motivos. Por exemplo, se o transistor amplificador operar em uma seção não linear da característica de transferência. Em outras palavras, se as mudanças de corrente de base forem iguais, as mudanças de corrente de coletor não serão iguais. Isso pode ocorrer em dois casos:

1. Corrente de polarização insuficiente é aplicada ao transistor. Ou seja, na ausência de sinal, ele fecha completamente, e começa a abrir apenas com o aumento do nível do sinal. Ao mesmo tempo, os fundos da sinusóide de saída são “cortados”: 

   

   A propósito, os estágios de saída da maioria dos transmissores operam no modo C. Este modo não implica a presença de um deslocamento base.

   Ou seja, nas saídas dessas cascatas sempre haverá um sinal com fundo cortado. Mas eles aguentaram isso devido à alta eficiência de tais cascatas. Os harmônicos são cortados por filtros após a cascata. A propósito, as cascatas mostradas nos diagramas correspondentes operam no modo C.

2. A amplitude do sinal de entrada é muito alta e a corrente de coletor necessária não pode ser fornecida.

   Por exemplo:

   Há um resistor de 100 ohms no circuito coletor do transistor,

   tensão de alimentação - 25 V.

   Assim, com um transistor totalmente aberto, a corrente do coletor será 25/100 = 0,25 A = 250 mA.

   O ganho do transistor é 50, ou seja, a corrente de coletor é 50 vezes a corrente de base.

   Agora esta situação: uma corrente de 10 mA foi aplicada na base. Qual será a corrente do coletor?

   O que? 500ma? Nada como isso! Acabamos de dizer que com um transistor TOTALMENTE aberto, a corrente do coletor é de 250 mA. Isso significa que não pode estar em nenhum molho superior a este valor. Se aumentarmos a corrente de base de zero para 10 mA, a corrente do coletor só aumentará até atingir 250 mA. Depois disso, ela não aumentará, por mais que aumentemos a corrente de base. Este modo de transistor é chamado de " modo de saturação ". No momento em que a corrente do coletor atinge 250 mA, a corrente de base é igual a 250/50 - 5 mA. Ou seja, para o correto funcionamento desta cascata, uma corrente superior a 5 mA não pode ser fornecida à sua entrada. A mesma coisa acontece com o sinal. Se o sinal de corrente "sai da escala" além de um determinado valor, o transistor entra em saturação. No oscilograma, isso se manifesta na forma de topos "cortados" de uma senóide:

   

Além dessas distorções características, ocorrem várias outras distorções de sinal não lineares. Os filtros de frequência são projetados para combater todas essas distorções. Normalmente, filtros passa-baixo (LPFs) são usados ​​porque, como discutido anteriormente, as frequências harmônicas são geralmente mais altas que a frequência do sinal desejado. O filtro passa-baixa passa a frequência fundamental e “corta” todas as frequências que são mais altas que a fundamental. Ao mesmo tempo, o sinal, como num passe de mágica, se transforma em um seno de pura beleza.

Seletividade do receptor

Este parâmetro indica quão bem o receptor pode separar o sinal da frequência necessária dos sinais de outras frequências. Medido em decibéis (dB) em relação a um canal de frequência adjacente ou canal de imagem (em receptores heteródinos).

O fato é que milhares de oscilações eletromagnéticas de todos os tipos voam constantemente no ar: de estações de rádio, transmissores de televisão, nossos "amigos móveis" favoritos, etc. e assim por diante. Eles diferem apenas em potência e frequência. É verdade que eles não diferem necessariamente em poder - este não é um critério de seleção. A sintonia de qualquer estação de rádio, seja ela o canal MTV ou a base do seu radiotelefone doméstico, ocorre precisamente na frequência. Ao mesmo tempo, o receptor é responsável: escolher entre milhares de frequências - aquela, aquela e única, que queremos receber. Se não houver sinais de vida inteligente em frequências próximas, ótimo. E se em algum lugar a meio megahertz da nossa estação de rádio houver um sinal de outra estação de rádio? Não é muito bom comer. É aqui que é necessária uma boa seletividade do receptor.

A seletividade do receptor depende principalmente do fator de qualidade dos circuitos oscilatórios. Mais detalhadamente, trataremos da seletividade ao considerar circuitos receptores específicos.

Os quatro parâmetros restantes referem-se ao caminho de baixa frequência do receptor e do transmissor.

Sensibilidade na entrada de baixa frequência do transmissor

Quanto mais sensível for a entrada do transmissor, mais fraco o sinal pode ser aplicado a ele. Este parâmetro é especialmente importante em bugs, onde o sinal é retirado do microfone, e tem uma potência muito baixa. Se necessário, a sensibilidade é aumentada por estágios de amplificação adicionais.

Potência de saída LF do receptor

A força do sinal que o receptor emite. Você precisa saber disso para escolher o amplificador de potência certo para amplificação adicional.

THD (Distorção Harmônica Total)

Bem, em geral, já descobrimos o que são distorções não lineares e de onde elas vêm. Mas! Se você só precisa instalar um filtro ao longo do caminho HF e tudo ficará bem, então no caminho de áudio é muito mais difícil “tratar” distorções não lineares. Mais precisamente, é simplesmente impossível. Portanto, um sinal de áudio ou qualquer outro sinal modulante deve ser tratado com muito cuidado para que nele ocorra o mínimo possível de distorção não linear.

Publicação: radiokot.ru

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