FM-передатчик малой мощности
Источник: http://ru.fmuser.org/news/fm-transmitter/Low-Power-FM-Transmitter.html
Эфирные передатчики
Эфирные передатчики
Леонид Чирков
В этом разделе обзора выставки представлена информация об эфирных вещательных передатчиках – телевизионных в диапазонах метровых и дециметровых волн, и радиопередатчиков УКВ ЧМ. В настоящее время большинство выпускаемых в мире передатчиков малой и средней мощности (до 5 кВт) – полностью твердотельные.
В мощных передатчиках (10 и более кВт) в выходных каскадах применяются лампы: клистроны, тетроды. Передатчики малой мощности содержат один усилитель. Как правило, эти усилители образуют линейку модулей в 1, 10, 50, 100, 250, 500 Вт. Некоторые фирмы выпускают и моноблочные усилители мощностью 1 кВт. Передатчики более высокой мощности содержат несколько унифицированных усилительных модулей.
Именно переход к твердотельному исполнению, сопровождавшийся миниатюризацией аппаратуры, позволил широко использовать принципы модульного исполнения. Это очень важное новшество, в полную силу заявившее о себе в последние пять лет, открыло дорогу методам гибкой комплектации передатчиков с учетом пожеланий заказчика, которые прежде считались бы неисполнимыми.
Более эффективно и дешево модульный принцип решает задачу резервирования, в том числегорячего.<\p>
Радиопередатчик “Угра” НПП “Артвис”
НПП “Артвис” – известный разработчик и производитель радиопередатчиков “Угра”. На выставке был представлен передатчик, который выпускается в двух модификациях – с мощностями на выходе 100 и 250 Вт.
Кроме этого, фирма предлагает также передатчики мощностью 0,5; 1; 2 и 4 кВт. Применены встроенные стереокодеры. Мелкомодульная система обеспечивает схемное резервирование выходного усилителя и горячую замену его модулей.
Допускается оперативная перестройка частоты синтезатора. Все передатчики работают в диапазонах 65,9…74 и 87,59…108 МГц.
Радиопередатчик “Тесла” НПП “Артвис”
Большая часть экспозиции “Артвис” была отдана передатчикам словацкой фирмы Tesla, которую НПП представляет теперь на рынках России и СНГ. Более полувека Tesla является нашим самым крупным зарубежным поставщиком радиопередающего оборудования.
Тысячи изделий этого предприятия можно найти на территории бывшего СССР. Самого пристального внимания заслуживает новая продукция Tesla – линейка телевизионных передатчиков, охватывающая диапазоны 1…5 ТВ-вещания.
Модульное исполнение с резервированием выходного усилителя, один или два возбудителя, дистанционное управление через порты RS-232 или RS-485 – вот конструктивные особенности этих передатчиков. На этой выставке Tesla представила также и цифровые телевизионные передатчики стандарта DVB-T.
В них используется COFDM-кодер фирмы ITIS. Синтезатор передатчика перестраивается в шаговом режиме с интервалом 1 Гц.
Особого упоминания заслуживают цифровые передатчики звукового вещания стандарта L DAB. Вместе с вещательным оборудованием или отдельно можно приобрести демодуляторы. Как “Артвис”, так и Tesla выпускают различные антенны – направленные и с круговой диаграммой в плоскости горизонта, сумматоры передатчиков и другое оборудование, нужное на радиопередающей станции.
Фирма ABE Elettronica выпускает полупроводниковые ТВ-передатчики серии ABE TX и ретрансляторы ABE RT более 20 лет – с . Передатчики малой и средней мощности (вплоть до 5 кВт) – полностью твердотельные. С .
фирма начала выпуск мощного лампового передающего оборудования с выходным усилителем на тетроде (в конце маркировки добавляется UE). Оно сразу же завоевало популярность благодаря высокой надежности, какую пока не удается обеспечить при использовании транзисторов в качестве выходных элементов.
К настоящему времени выпущено и по всему миру работает несколько тысяч подобных устройств. Фирма Elenos представила серию FM-передатчиков. Самый мощный – ламповый передатчик TRX 5000 с выходом мощностью 5 кВт. Серия ETG – это транзисторные FM-возбудители мощностью 100, 250 или 500 Вт.
Возбудитель может использоваться и как передатчик малой мощности. Рабочие интервалы частот те же, что и рассмотренные выше.
Уже несколько лет с совместными экспозициями выступают два предприятия из Санкт-Петербурга: МАРТ и ИМОС. Их содружество не случайно и связано с глубокой кооперацией. МАРТ разрабатывает и производит передающую аппаратуру, а ИМОС – ее метрологическое обеспечение.
МАРТ – это аббревиатура АООТ “Мощная аппаратура радиовещания и телевидения”. Старейшему предприятию радиопромышленности России в ноябре . исполнится 90 лет. Специализация МАРТ – ТВ-передатчики всех частотных диапазонов по стандарту SECAM D/K (или любому другому по заказу).
Интервал мощностей передатчиков серии “Онега” – от малых (20 Вт) до мощных (25 кВт). В настоящее время на территории бывшего СССР уже работает более 160 таких передатчиков. С . планируется выпуск новой линейки ТВ-передатчиков мощностью от 1 Вт до 5 кВт.
В выходных каскадах передатчиков будут применены полевые транзисторы – надежные, устойчивые к рассогласованию и с большими коэффициентами усиления. В I – III диапазонах это будут транзисторы BLF245, BLF278, BLF368; в IV и V диапазонах – BLF861. Все транзисторы – производства Philips Semiconductors.
Предусмотрен 20% запас по мощности. Для новой линейки разработаны устройства сложения синфазного типа с высоким коэффициентом развязки и малым уровнем потерь.
МАРТ завершил разработку и с . планирует выпуск линейки отечественных передатчиков для цифрового наземного телевизионного вещания по стандарту DVB-T, мощностью 125, 250, 500 Вт и 1 кВт. В июне .
уже изготовлен первый образец одного из линейки передатчиков мощностью 500 Вт, который проходит испытания в опытной зоне цифрового вещания в Нижнем Новгороде. В качестве основного и резервного использованы модуляторы M2/MDT8/BAS фирмы Tandberg.
Передатчики рассчитаны на работу с входными потоками 4,5… 31,5 Мбит/с. Модуляция COFDM с числом несущих 2 К и 8 К. Скорости сверточного кода 1/2… 7/8.
Разнообразна и аппаратура для звукового УКВ ЧМ-вещания. РВ-передатчики способны вести стереофоническое вещание по любой из систем – полярной или с пилот-тоном. Уже поставлено около 130 передатчиков звукового вещания. С . выпускается линейка унифицированных передатчиков “Иней” с мощностями от 30 Вт до 4 кВт.
Оконечные каскады выполнены на полевых транзисторах. На стенде был показан первый отечественный радиовещательный стереопроцессор динамического диапазона. Он разработан в Институте радиовещательного приема и акустики им. А.С. Попова и выпускается опытным производством этого института.
Процессор позволяет повысить эффективность модуляции передатчика, предотвратить его перегрузку, сгладить разброс уровней звука, прибор согласует работу экспандера и компрессора, в итоге повышается громкость звука без снижения динамического интервала.
Прибор управляет АРУ и генератором эффектов, тем самым защищая передатчик от перегрузки даже при самых быстрых изменениях сигнала, и обеспечивает нормированную девиацию частоты.
ИМОС или НТК телевизионной измерительной аппаратуры появилось в . в результате преобразования одного из отделов НИИ телевидения в научно-технический комплекс (НТК-18). Тогда же было создано бюро маркетинга и PR-деятельности.
В НТК были продолжены традиционные разработки измерительных генераторов видеосигнала (Г-204, Г-205, Г-206, Г-216 и Г-216М).
Появилась и линейка новых генераторов Г-230 для контроля различных ТВ-линий связи по испытательным строкам, которые включают в себя наборы любых ТВ-видеосигналов, в том числе таблицу УЭИТ в стандартах PAL, SECAM, NTSC. Разработаны генераторы ТВ-радиосигнала ДМВ и МВ диапазонов – это Г-215 и -221.
Новой разработкой НТК являются генераторы Г-410 и Г-420 измерительных сигналов цифрового стандарта MPEG-2. Генератор Г-420 транспортного потока MPEG-2 предназначен для проверки работоспособности передатчиков стандартов DVB, ATSC, кодеров MPEG-2 и цифровых линий связи.
Он имитирует работу идеального кодера сжатия, на вход которого поступает закольцованный фрагмент видеопрограммы. Г-420 уже работает в опытной зоне цифрового вещания. Привлекла внимание и другая разработка ИМОС – шкаф контроля параметров ТВ-радиопередатчиков С-100.
Комплекс в автоматическом режиме ведет измерения параметров ТВ-передатчиков и в реальном времени в виде характеристик и осциллограмм отображает полученную информацию, воспроизводит числовые данные и протоколы испытаний.
Участником выставки был Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ). Уже ряд лет университет разрабатывает, производит и реализует различное оборудование связи, в том числе вещательное оборудование для местных телецентров, систем эфирного и кабельного вещания.
По мощности эти передатчики относятся к наиболее ходовым – 1…1000 Вт. Ряд оригинальных идей, вложенных в их конструкцию, делает эти изделия привлекательными. В этой связи можно упомянуть, например, полосовые фильтры с очень крутыми фронтами отсечки. Выпускается также линейка УКВ-ЧМ передатчиков на 100, 250, 500 и 1000 Вт.
МТУСИ поставляет и соответствующие антенно-фидерные системы.
В последнее время очень активно воронежское НПО “Полигон”, – в производственной программе НПО самые различные телевизионные передатчики малой и средней мощности. Во всех передатчиках обеспечен автоматический резерв.
Самый мощный из серийно выпускаемых передатчиков – 2,5 кВт. Следует присмотреться и к передатчикам звукового вещания диапазона УКВ ЧМ. Их мощности – от 10 Вт до 4 кВт. Интересная особенность – скользящий резерв VarioStar.
ООО “Сигма-ТВ” – предприятие, в котором объединили усилия московский “Сигнал” и питерский МАРТ. Объединившиеся фирмы контролируют почти 90% отечественного производства оборудования для радиостанций.
Более того, объединение располагает и собственной производственно-технической базой, позволяющей создавать высококачественное и надежное вещательное оборудование – передатчики, устройства сложения, антенны. Главное направление деятельности “Сигма-ТВ” – разработка, проектирование, изготовление и монтаж ТВ-передающих станций, а также систем MMDS.
В экспозиции можно было познакомиться и с передатчиками линейки “Шум” омского ПО “Иртыш”. Это киловаттники с ламповыми (клистрон) выходными каскадами. Наработка на отказ не менее 10 тысяч часов.
Телевизионные радиопередатчики ЗАО “Системы телевещания” СТВ-1Д (слева) и
СТВ-5
Еще один пример успешной университетской коммерческой деятельности – ЗАО “Системы телевещания”. ЗАО создано в . на базе научно-исследовательской лаборатории Новосибирского государственного технического университета.
Объединение выпускает телевизионное передающее оборудование, в частности, СТВ-5 (мощность 5 кВт) и СТВ-1Д (1 кВт) – твердотельные передатчики, разработанные на основе новейших технологий. Резервирование 100%.
Выпускает ЗАО и ТВ-усилители мощности серии ТВУ, а также передающие оборудование для звукового вещания.
Челябинское предприятие СОТА (аббревиатура ЗАО “Современная Отечественная Телевизионная Аппаратура”) скоро отметит десятилетие своей деятельности. Именно СОТА выпустила первые отечественные телевизионные передатчики ДМВ-диапазона (21 – 60 каналы), и остается верной им до сих пор. Выпускаются передатчики малой и средней мощности, самый мощный – 5 кВт.
Все передатчики – твердотельные. Выходные транзисторы ТРВ 20101 и ТРВ 20190 поставляет Ericson. Там же приобретаются источники питания и преобразователи напряжения. Поставляемые передатчики не имеют резерва, однако заказчик вправе оговорить 100% резервирование, резерв возбудителя-модулятора или половинный резерв выходной мощности.
В передатчики встраивается радиочастотный анализатор параметров – РАП-ТВ.
На предприятии работают ведущие специалисты ЧНИИ измерительной техники. Это во многом способствовало тому, что вторым ведущим направлением деятельности стало измерительное. Уже многие годы СОТА совершенствует анализатор РАП-ТВ.
Это полностью автоматизированный контрольно-измерительный прибор с процессорным управлением и широким набором функций. Он одинаково удобен и полезен как в процессе эксплуатации передатчика, так и при регламентных работах.
РАП-ТВ сертифицирован и рекомендован для широкого применения на радиопередающих станциях. К анализатору проявили интерес американские специалисты. Но и на родине он тоже пользуется спросом – анализатор приобретен ГЦРТ.
Его предполагается использовать для контроля передатчиков, размещенных на отметке Останкинской башни.<\p>
Телевизионный передатчик “Полярис” ТВП 1000″ НПП “Триада-ТВ”
Еще одним представителем Новосибирска было НПП “Триада-ТВ”. Предприятию уже 8 лет. За это время выпущено более 100 телевизионных и УКВ ЧМ передатчиков, которые успешно работают во многих регионах России и СНГ.
Популярности передатчиков способствует не только высокое техническое качество, но и продуманная система оплаты поставляемого оборудования. Телевизионные передатчики линейки “Полярис ТВП” перекрывают все вещательные частоты МВ- и ДМВ-диапазонов.
Мощность передатчиков – 1; 50; 100; 200; 500 Вт и 1; 2; 5 кВт. То же самое можно сказать и об УКВ ЧМ передатчиках серии “Полюс”.
Литовская фирма Vigintos Elektronika как производитель высококачественного оборудования для FM заняла прочные позиции на рынках России и стран СНГ. Достаточно ходовыми изделиями стали твердотельные передатчики линейки RT-FMS. Передатчики мощностью 250 и 500 Вт выпускаются с одним усилителем мощности.
Начиная с 1 кВт передатчики набираются с несколькими усилительными модулями. Фирма выпускает и необходимые для комплектации передатчиков унифицированные модули: возбудители, модуляторы, усилители мощностью 250 и 500 Вт и 1 кВт, а также устройства сложения мощностей. Все они могут быть поставлены и в виде отдельных блоков.
Заказчикам предлагается и комплект установочного оборудования, антенны и антенно-фидерные системы.
Источник: http://fmtransmitter.narod.ru/trns.htm
Технические показатели радиопередатчиков
К основным показателям радиопередатчика относятся:
- диапазон волн,
- мощность,
- коэффициент полезного действия,
- вид
- качество передаваемых сигналов.
В соответствии с классификацией волн различают передатчики
- километровых,
- гектометровых,
- декаметровых
- других волн.
С этим различием связаны соответствующие особенности конструкций, так как в разных диапазонах различны конструкции колебательных контуров и типов усилительных элементов.Передатчик может работать на одной или нескольких выделенных для него фиксированных волнах, либо он может настраиваться на любую длину волны в непрерывном диапазоне волн.
Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность высокочастотных колебаний, поступающая в антенну при отсутствии модуляции, при непрерывном излучении. Однако этой характеристики недостаточно для оценки мощности радиопередатчика.
Дело в том, что в технике радиосвязи часто приходится иметь дело с сигналами, напряжение которых изменяется в очень широких пределах и в сравнительно короткие промежутки времени может принимать значения, в несколько раз превосходящие средний уровень.
Характерным примером подобного режима может служить радиолокационный передатчик, излучающий импульсы длительностью около 1 мкс, разделенные интервалами около 1 мс, т.е. в 1000 раз большей длительности.
Если бы при проектировании передатчика расчет велся на то, что в моменты этих выбросов мощность излучения соответствовала бы номинальной мощности, то фактическая средняя мощность излучения была бы во много раз меньше.
Передатчик был бы использован значительно слабее своих возможностей, а при необходимости обеспечить большую дальность радиосвязи потребовалось бы применить передатчик значительно большей мощности.
В системах радиовещания промежутки времени, в которые амплитуда колебаний достигает максимальных значений, занимают обычно большую часть общего времени работы передатчика (например, 10-20 %), длительность их доходит до десятков миллисекунд, но и в этом случае описанное временное форсирование передатчика возможно, хотя и в меньших пределах. В соответствии с изложенным мощность передатчика, помимо цифры максимальной мощности, при непрерывной работе характеризуют значениями пиковой мощности, которая может быть обеспечена в течение ограниченных промежутков времени. Например, если средняя мощность передатчика при непрерывной работе 100 кВт, то она может доходить до 200 кВт, если длительность импульсов не превышает интервалов между ними.
Важнейшими показателями радиопередатчика являются стабильность излучаемой им частоты и уровень побочных излучений.
Дело в том, что если строго соблюдается присвоенная данному передатчику частота сигнала, то настроенный на эту частоту приемник начинает принимать передаваемые сигналы тотчас после включения, не требуя подстроек; это способствует удобству эксплуатации и высокой надежности радиосвязи, а также облегчает автоматизацию оборудования.
Кроме того, частотные диапазоны, используемые для радиосвязи и вещания, переуплотнены сигналами одновременно работающих радиостанций, поэтому если частота передатчика отличается от разрешенного значения, то она может приблизиться к частоте другого передатчика, что вызовет помехи приему его сигналов.
По существующим международным нормам отклонение от номинала частоты передатчика для радиосвязи на гектометровых волнах не должно превышать 0,005 %; для радиовещательных передатчиков отклонение частоты в этом диапазоне не должно превышать 10 Гц.
На декаметровых волнах допустимая нестабильность частоты для передатчиков мощностью более 0,5 кВт равна 15-10″6, что соответствует в диапазоне от 4 до 30 МГц абсолютному отключению частоты от 60 до 450 Гц.
Некоторые системы радиосвязи по своему принципу требуют, чтобы стабильность частоты была значительно лучше, чем предусматривается указанными нормами.Побочными излучениями радиопередатчика называются излучения на частотах, расположенных за пределами полосы, которую занимает передаваемый радиосигнал. К побочным излучениям относятся гармонические излучения передатчика, паразитные излучения и вредные продукты взаимной модуляции.
Гармоническими излучениями (гармониками) передатчика называются излучения на частотах, в целое число раз превышающих частоту передаваемого радиосигнала.
Паразитными излучениями называются возникающие иногда в передатчиках колебания, частоты которых никак не связаны с частотой радиосигнала или с частотами вспомогательных колебаний, используемых в процессе синтеза частот, модуляции и других процессов обработки сигнала.
Известно, что при действии в нелинейной цепи, например двух ЭДС с частотами f, и f2, спектр тока содержит, помимо составляющих с этими частотами и их гармоник, также составляющие с частотами вида mf, ±nf2, где т и п – целые числа.
Это явление и лежит в основе взаимной модуляции; оно обусловлено наличием в передатчике элементов, обладающих нелинейными характеристиками, главным образом транзисторов или электронных ламп.
Интенсивность побочных излучений характеризуется мощностью соответствующих колебаний в антенне передатчика.
Например, по действующим международным нормам радиопередатчики на частотах до 30 МГц должны иметь мощность побочных излучений не менее чем в 10 000 раз (на 40 дБ) ниже мощности основного излучения и не более 50 мВт.
Показатели, определяющие качество передачи вещательного сигнала (электроакустические показатели), в принципе не отличаются от аналогичных параметров электрического канала вещания, что естественно, поскольку передатчик является частью канала – трактом вторичного распределения.
Некоторое отличие заключается лишь в том, что эти показатели нормируются и измеряются относительно уровня сигнала, соответствующего определенному коэффициенту модуляции, сигналом частотой 1000 Гц. Для допустимого отклонения амплитудно-частотной характеристики этот коэффициент равен 50 %.
Коэффициент гармоник определяется при коэффициенте модуляции 50, 90, а также 10 %, что обусловлено наличием в модуляторе передатчика специфических искажений вида двустороннего ограничения, заметных при большом коэффициенте модуляции, вида «центральной отсечки», заметных при малом коэффициенте модуляции.
Защищенность от интегральной помехи и от псофометрического шума измеряется относительно уровня модулирующего сигнала, соответствующего 100 % модуляции. Эксплуатационный персонал часто употребляет термин «уровень шумов», который оценивается в децибелах относительно уровня модулирующего сигнала с частотой 1000 Гц, соответствующего коэффициенту модуляции 100 %.
Числено он равен величине защищенности от интегральной помехи, взятой со знаком «минус».
Особенности усилителей мощности радиопередающих устройств. Усилители мощности в технике радиопередающих устройств принято называть генераторами с внешним возбуждением. Нагрузкой выходного каскада является контур, настроенный на частоту усиливаемых колебаний. Требования к усилителям мощности в радиопередающих устройствах отличаются двумя характерными особенностями:
- – во-первых, требуется получить большую выходную мощность при минимуме потерь;
- – во-вторых, нет необходимости сохранять форму усиливаемых колебаний, как в усилителях звуковой частоты.
Генератор с внешним возбуждением (ГВВ) представляет собой преобразователь мощности источника постоянного тока Ро в мощность высокой частоты Рк. Работа ГВВ возможна только при подаче на его вход внешнего сигнала Рвх (от возбудителя).
При этом Рвх < Рк.
Основные показатели работы ГВВ: мощность радиочастоты в нагрузке Рк, КПД генератора ηг = РК/РО, коэффициент усиления по мощности Кр = PJPBX, спектр колебаний в нагрузке внутри и вне занимаемой полосы частот, отсутствие самовозбуждения.
В качестве усилительных приборов в ГВВ используют электронные лампы, биполярные и полевые транзисторы, а в ключевых генераторах – и тиристоры. Электронные лампы широко применяют благодаря их универсальности.
Они работают в широком диапазоне частот и обеспечивают выходную мощность от единиц ватт до нескольких мегаватт, устойчивы к внешним воздействиям (температура, давление, механические нагрузки), имеют срок службы до 5000 ч.
Полупроводниковые приборы применяют в передатчиках малой и средней мощности. Физические процессы, лежащие в основе работы ламп и транзисторов, различны, однако их вольт-амперные характеристики качественно одинаковы, хотя и имеют некоторые различия.
Лампы обладают левыми характеристиками, а характеристики транзисторов сдвинуты вправо, и запирание транзистора происходит при нулевом напряжении на базе.
Генератор внешнего возбуждения может работать как в
- линейном, так и в
- нелинейном режиме.
Линейный режим работы обеспечивается при угле отсечки 6 = 180°. Угол отсечки 9 – это выраженная в угловой мере (градусах, радианах) половина той доли периода, в течение которой существует анодный (коллекторный) ток.
Режим усилителя мощности радиочастоты при 6 = 180° называется колебаниями первого рода (они соответствуют классу А в апериодических усилителях). В режиме колебаний первого рода ГВВ применяют крайне редко из-за невысокого КПД, не превышающего 50 %.
В этом режиме (его называют режимом без отсечки анодного тока) амплитуды входного напряжения и напряжения смещения подобраны так, что работа происходит на линейном участке характеристики лампы (или транзистора) При этом кроме переменной составляющей тока в цепи протекает большой постоянный ток 10, который обусловливает энергетические потери. Полная потребляемая мощность источника Ро определяется этим током и напряжением питания Еа. Полезная мощность связана только с переменной составляющей тока I,.
Нелинейный режим обеспечивается при θ < 180° (колебания второго рода). При этом форму импульсов анодного (коллекторного) тока характеризуют амплитуда Iam (IKm) и угол отсечки θ.
Углом отсечки называется та часть периода в течение которого протекающий ток изменяется от максимального значения до нуля.
Энергетические соотношения в ГВВ рассмотрим на примере транзисторного каскада Основными энергетическими характеристиками являются:
- мощность, потребляемая от источника, Ро;
- полезная мощность, выделяемая в нагрузке Рк,
- мощность источника возбуждения Рс,
- коэффициент полезного действия ηэ (электронный КПД)
Источник: http://audioakustika.ru/node/1059
(нет голосов)
Загрузка...
detector