اصول ارتباطات رادیویی کانال و خط رادیویی

LikBez> درباره ارتباطات رادیویی

طرح های کلی برای سازماندهی ارتباطات رادیویی

سیستم انتقال اطلاعات که در آن سیگنال های مخابراتی توسط امواج رادیویی در فضای باز ارسال می شود، سیستم رادیویی نامیده می شود. سیستم های رادیویی به پیوندهای رادیویی و شبکه های رادیویی تقسیم می شوند.

با توجه به روش سازماندهی خطوط رادیویی، ارتباطات رادیویی یک طرفه و دو طرفه متمایز می شوند. ارتباط رادیویی که در آن یکی از خطوط رادیویی فقط ارسال و دیگری فقط دریافت می کند، یک طرفه نامیده می شود. ارتباط رادیویی یک طرفه که در آن انتقال رادیویی یک ایستگاه رادیویی (اصلی) می تواند به طور همزمان توسط چندین خبرنگار دریافت شود، دایره ای نامیده می شود. نمونه هایی از پیام های دایره ای یک طرفه عبارتند از: سیستم های هشدار، خدمات پیام رسانی از مراکز مطبوعاتی به تحریریه روزنامه ها، مجلات و غیره. شبکه های تلویزیونی و پخش صدا نیز نمونه های معمولی از روش دایره ای سازماندهی ارتباطات رادیویی هستند. در این حالت، ایستگاه فرستنده رادیویی، رسانه انتشار سیگنال های رادیویی (فضای باز) و هر دستگاه گیرنده رادیویی واقع در ناحیه تحت پوشش ایستگاه، یک خط رادیویی یک طرفه را تشکیل می دهند و مجموعه این خطوط رادیویی یک شبکه پخش رادیویی را تشکیل می دهند. .

ارتباطات رادیویی دو طرفه توانایی انتقال و دریافت اطلاعات توسط هر ایستگاه رادیویی را در نظر می گیرد. این به دو مجموعه تجهیزات ارتباطی یک طرفه نیاز دارد، به عنوان مثال. در هر نقطه باید هم فرستنده و هم گیرنده داشته باشید. ارتباط دو طرفه می تواند ساده و دوطرفه باشد (شکل 1). در ارتباطات رادیویی سیمپلکس، انتقال و دریافت در هر ایستگاه رادیویی به نوبه خود انجام می شود. در این حالت فرستنده های رادیویی در نقاط انتهایی خط ارتباطی با یک فرکانس کار می کنند و گیرنده ها نیز روی همان فرکانس تنظیم می شوند.

شکل 1 نمودارهای عملکردی سازماندهی ارتباطات رادیویی دو طرفه: ارتباط رادیویی a-سیمپلکس، ارتباط دوطرفه b

در ارتباطات رادیویی دوبلکس، انتقال رادیویی همزمان با دریافت انجام می شود. به هر پیوند رادیویی دوبلکس باید دو فرکانس متفاوت اختصاص داده شود. این کار به این صورت انجام می شود که گیرنده فقط سیگنال هایی را از فرستنده در سمت مقابل دریافت می کند و سیگنال هایی را از فرستنده رادیویی خود دریافت نمی کند. فرستنده های رادیویی و گیرنده های رادیویی هر دو خبرنگار ارتباط رادیویی دوبلکس در تمام مدت زمان کارکرد خط ارتباط رادیویی روشن می شوند.

ارتباط ساده معمولاً در حضور جریان های اطلاعاتی نسبتاً کوچک استفاده می شود. برای سیستم های انتقال با بار ترافیکی بالا، ارتباط دوطرفه مشخص است.

اگر نیاز به ارتباط رادیویی با تعداد زیادی از خبرنگاران باشد، یک شبکه رادیویی سازماندهی می شود (شکل 2). در این مورد، یک ایستگاه رادیویی، به نام استاد، می تواند پیام ها را به یک و چند خبرنگار فرعی ارسال کند. اپراتور رادیویی آن حالت عملکرد را در شبکه رادیویی کنترل می کند و مستقیماً توالی انتقال ایستگاه های تابعه را تنظیم می کند. دومی، با مجوز مناسب، می تواند نه تنها با ایستگاه رادیویی اصلی، بلکه با یکدیگر تبادل اطلاعات کند. این گزینه برای سازماندهی یک شبکه رادیویی می تواند بر اساس یک سیمپلکس پیچیده (نگاه کنید به شکل 2، a) و یک دوبلکس پیچیده (نگاه کنید به شکل 2، b) ساخته می شود. در حالت اول، می توان از ایستگاه های رادیویی (فرستنده های رادیویی) که بر روی همان موج (فرکانس) رادیویی (متداول) کار می کنند، استفاده کرد. در حالت دوم، ایستگاه رادیویی اصلی در یک فرکانس ارسال می‌کند و در چندین فرکانس (با توجه به تعداد ایستگاه‌های رادیویی برده) دریافت می‌کند.

شکل 2 نمودارهای عملکردی سازمان شبکه رادیویی: سیمپلکس a-complex، دوبلکس b-complex

هر پیوند رادیویی برای انتقال اطلاعات (ارتباطات، صدا یا پخش تلویزیونی) در انتها حاوی دستگاه های فرستنده و گیرنده رادیویی مجهز به آنتن است. آنتن فرستنده سیگنال الکتریکی را از فرستنده به شکل موج رادیویی ساطع می کند. آنتن گیرنده یک موج رادیویی را دریافت می کند و از خروجی آن یک سیگنال الکتریکی به ورودی گیرنده ارسال می شود. خطوط انتقال انرژی الکترومغناطیسی که یک آنتن را به فرستنده یا گیرنده رادیویی متصل می کند، فیدر نامیده می شود. دستگاه های تغذیه کننده آنتن عناصر بسیار مهم یک لینک رادیویی هستند. در عمل اغلب از آنتن های جهت دار استفاده می شود. هنگام ارسال، یک آنتن جهت دار انرژی رادیویی را در جهت خاصی ساطع می کند. هرچه جهت دهی آنتن بیشتر باشد، توان فرستنده کمتر برای ارتباط رادیویی امکان پذیر است. دریافت آنتن های جهت دار باعث افزایش نسبت سیگنال به نویز در ورودی دستگاه گیرنده می شود که کاهش توان مورد نیاز فرستنده رادیویی را نیز ممکن می سازد.

عملکرد موفقیت آمیز خطوط رادیویی نه تنها به ویژگی های طراحی و کیفیت ساخت تجهیزات رادیویی بستگی دارد. هنگام ساخت و راه اندازی خطوط رادیویی، باید ویژگی های انتشار امواج رادیویی در طول مسیر از فرستنده تا آنتن گیرنده را در نظر گرفت. این ویژگی ها بسته به محدوده فرکانس متفاوت است. تقسیم امواج رادیویی به باندها مطابق با مقررات رادیویی در جدول آورده شده است. 1. امواج رادیویی روی خطوط رادیویی در شرایط طبیعی منتشر می شود و این شرایط متنوع و ناپایدار است. اول از همه، باید در نظر داشت که زمین گرد است. در مسیر فرستنده تا آنتن گیرنده، امواج رادیویی باید دور برآمدگی زمین بچرخند.

جدول 1. طبقه بندی تقسیم امواج رادیویی به باند

نوسانات الکترومغناطیسی به خودی خود حامل اطلاعات نیستند. برای انتقال اطلاعات، لازم است پیام را بر روی نوسانات الکترومغناطیسی حک کنید، یعنی. استفاده از نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس بالا فقط به عنوان حامل پیام حاوی اطلاعات. برای این منظور، یک یا چند پارامتر موج حامل (مثلاً دامنه، فرکانس، فاز و سایر پارامترها) باید مطابق با تغییرات پیام تغییر کنند. سپس یک نوسان فرکانس بالا با پارامترهای متغیر با زمان مطابق قانون پیام ارسالی به دست می آید. این فرآیند مدولاسیون نامیده می شود.

بنابراین، هر دستگاه فرستنده رادیویی باید از یک نوسانگر الکتریکی متصل به یک آنتن فرستنده و یک مدولاتور تشکیل شده باشد که با کمک آن مدولاسیون انجام می شود.

در نقطه دریافت باید وسیله ای وجود داشته باشد که انرژی امواج الکترومغناطیسی را به انرژی ارتعاشات الکتریکی تبدیل کند، یعنی. آنتن دریافت آنتن امواج الکترومغناطیسی ساطع شده توسط فرستنده های مختلف که در فرکانس های مختلف کار می کنند را می گیرد. برای دریافت سیگنال تنها از یک ایستگاه، باید دستگاهی انتخابی داشته باشیم که بتواند تنها نوساناتی را که توسط ایستگاه رادیویی مورد نظر ارسال می شود، از نوسانات فرکانس های مختلف جدا کند. برای حل این مشکل از مدارهای نوسانی الکتریکی استفاده می شود که با فرکانس ایستگاه رادیویی دریافتی تنظیم می شوند.

نوسانات فرکانس بالا که با کمک مدار نوسانی انتخاب می شوند باید در معرض تبدیل معکوس قرار گیرند. برای به دست آوردن جریان یا ولتاژ از آنها که مطابق با قانون مدولاسیون نوسانات الکتریکی در فرستنده رادیویی تغییر می کند. برای حل این مشکل، گیرنده باید دستگاه خاصی به نام آشکارساز داشته باشد.

در نهایت، سیگنال انتخاب شده باید به دستگاه پایانه ای وارد شود، که آن را ضبط می کند یا به شخص اجازه می دهد آن را به صورت صدا یا نور (تصویر) درک کند.

ساختار ارتباطات رادیویی را در نظر بگیرید (شکل 2.15).

میکروفون (M) ارتعاشات صوتی گفتار را به ارتعاشات جریان الکتریکی فرکانس صدا (کم) تبدیل می کند. یکی از واحدهای اصلی فرستنده رادیویی یک نوسان ساز اصلی (MG) (یا مولد فرکانس بالا) است که انرژی DC (منبع برق ویژه) را به انرژی نوسان جریان فرکانس بالا (HF) تبدیل می کند. جریان فرکانس صوتی تقویت شده در تقویت کننده فرکانس پایین (ULF) به مدولاتور (Mod) تغذیه می شود که بر روی یکی از پارامترها (دامنه، فرکانس یا فاز) جریان فرکانس بالا عمل می کند. تولید شده توسط اسیلاتور اصلی. در نتیجه، جریان‌های فرکانس بالا (فرکانس‌های رادیویی) به آنتن فرستنده عرضه می‌شوند که از نظر دامنه، فرکانس یا فاز مطابق با امواج صوتی ارسالی (که توسط پیام اصلی منتقل می‌شوند) متفاوت است. فرآیند تأثیرگذاری یکی از پارامترهای سیگنال HF طبق قانون تغییر پیام اولیه ارسالی نامیده می شود. مدولاسیون به ترتیب دامنه، فرکانس یا فاز.

شکل 2.15 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی

جریان های فرکانس بالا که از آنتن فرستنده عبور می کنند، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف آن تشکیل می دهند. امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) از آنتن جدا شده و با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه در فضا منتشر می شوند.

در آنتن گیرنده، امواج رادیویی (میدان الکترومغناطیسی) یک EMF فرکانس رادیویی را القا می کنند و یک جریان RF مدوله شده ایجاد می کنند، که دقیقاً تمام تغییرات جریان در آنتن فرستنده را تکرار می کند. جریان های فرکانس بالا از آنتن گیرنده از طریق یک خط تغذیه به تقویت کننده فرکانس بالا انتخابی (UHF) منتقل می شود. گزینش پذیری توسط یک مدار تشدید ارائه می شود که اغلب شامل یک سلف و یک خازن است که به صورت موازی به هم متصل می شوند و یک مدار نوسانی موازی را تشکیل می دهند که دارای رزونانس جریان در فرکانس نوسانات الکترومغناطیسی است که توسط فرستنده منتقل می شود. برای فرستنده های ایستگاه های رادیویی که در فرکانس های دیگر کار می کنند، این گیرنده رادیویی عملاً حساس نیست.

سیگنال تقویت‌شده به یک آشکارساز (Det)، که سیگنال‌های HF دریافتی را به جریان‌های ارتعاشات صوتی تبدیل می‌کند، مانند جریان‌های فرکانس صوتی ایجاد شده توسط میکروفون در یک نقطه انتقال، تغییر می‌کند. این تبدیل را آشکارسازی (دمدولاسیون) می نامند. جریان صدا یا فرکانس پایین (LF) که پس از تشخیص به دست می آید معمولاً همچنان در ULF تقویت می شود و به یک بلندگو (بلندگو یا هدفون) منتقل می شود که این جریان LF را به ارتعاشات صوتی تبدیل می کند.

ارتباط رادیویی یک طرفه و دو طرفه است. در ارتباط رادیویی یک طرفه، یکی از ایستگاه های رادیویی فقط ارسال می کند و دیگری (یا بقیه) فقط دریافت می کند. در ارتباطات رادیویی دو طرفه، ایستگاه های رادیویی به طور همزمان ارسال و دریافت می کنند.

ارتباط رادیویی ساده- این یک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن هر مشترک به نوبه خود فقط ارسال یا فقط دریافت را انجام می دهد و فرستنده خود را برای زمان دریافت خاموش می کند (شکل 2.16). برای ارتباط سیمپلکس یک فرکانس رادیویی کافی است (رادیو سیمپلکس تک فرکانس). هر ایستگاه رادیویی دارای یک آنتن است که هنگام دریافت و ارسال، به ترتیب به ورودی گیرنده رادیویی یا ورودی فرستنده رادیویی سوئیچ می کند.

شکل 2.16 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی سیمپلکس

ارتباطات رادیویی سیمپلکس معمولاً زمانی استفاده می شود که جریان های ترافیکی نسبتاً کمی وجود داشته باشد. ارتباطات Full-Duplex برای شبکه های رادیویی با بار سنگین معمول است.

رادیو دوبلکسیک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن دریافت و ارسال به طور همزمان انجام می شود. رادیو دوبلکس به دو فرکانس حامل متفاوت نیاز دارد و فرستنده ها و گیرنده ها باید آنتن های خود را داشته باشند (شکل 2.17). علاوه بر این، یک فیلتر مخصوص ( دوبلکسر) که به نوسانات فرکانس رادیویی فرستنده خودش اجازه عبور نمی دهد. از مزایای ارتباط رادیویی دوبلکس می توان به راندمان بالا و پهنای باند شبکه رادیویی آن اشاره کرد.

شکل 2.17 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی دوبلکس

ارتباطات رادیویی دارای مزایای زیر نسبت به ارتباطات سیمی است:

Ø استقرار سریع در هر زمین و در هر شرایطی.

Ø کارایی بالا و بقای ارتباطات رادیویی؛

Ø امکان انتقال پیام های مختلف به هر تعداد مشترک به صورت دایره ای، انتخابی یا به گروهی از مشترکین.

Ø امکان ارتباط با اشیاء متحرک.

دستگاه های انتقال رادیو

در مفهوم کاربردی، یک دستگاه فرستنده رادیویی به عنوان مجموعه ای از تجهیزات طراحی شده برای تولید و انتشار سیگنال فرکانس رادیویی (سیگنال رادیویی) شناخته می شود. فرستنده رادیویی شامل یک ژنراتور حامل و یک مدولاتور به عنوان واحدهای عملکردی است. علاوه بر این، دستگاه های انتقال رادیویی (به ویژه آنهایی که قدرتمند هستند) شامل بسیاری از تجهیزات دیگر هستند: منابع تغذیه، تجهیزات خنک کننده، کنترل خودکار و از راه دور، سیگنالینگ، حفاظت و مسدود کردن و غیره.

شاخص های اصلی دستگاه های فرستنده رادیویی را می توان به طور مشروط به 2 گروه تقسیم کرد: نشانگرهای سازگاری انرژی و الکترومغناطیسی.

مهمترین شاخص انرژی یک دستگاه فرستنده رادیویی، توان نامی و راندمان صنعتی است. زیر توان نامی (P)مقدار متوسط ​​انرژی عرضه شده به آنتن در طول دوره نوسان فرکانس رادیویی را درک کنید. صنعتی ضریب عملکرد (COP)نسبت توان نامی P به کل P کل مصرف شده از شبکه جریان متناوب توسط دستگاه فرستنده رادیویی است: η = P / P کل 100%.

شاخص های اصلی سازگاری الکترومغناطیسی محدوده فرکانس کاری، ناپایداری فرکانس نوسان و انتشارات خارج از باند است.

محدوده فرکانس های کاریبه باند فرکانسی اطلاق می شود که دستگاه فرستنده رادیویی مطابق با الزامات استاندارد در آن کار می کند.

زیر بی ثباتی فرکانسدر یک فرستنده رادیویی، انحراف فرکانس نوسان در خروجی آن برای یک دوره زمانی معین نسبت به فرکانس تنظیم شده درک می شود. ناپایداری فرکانس پایین (پایداری بالا) تداخل در دریافت رادیو را کاهش می دهد.

خارج از گروهچنین تماس بگیرید تابش - تشعشعکه خارج از پهنای باند اختصاص داده شده برای انتقال پیام های مفید واقع شده اند. انتشارات خارج از باند منبع تداخل اضافی در دریافت رادیو است. با سرکوب انتشارات خارج از باند، کیفیت انتقال سیگنال کاهش نمی یابد.

بر اساس نامگذاری، دستگاه های انتقال رادیویی به دستگاه های ارتباطی تقسیم می شوند. صدا و سیما و تلویزیون. بر اساس محدوده فرکانس های کاری، دستگاه های فرستنده رادیویی مطابق با طبقه بندی انواع امواج رادیویی تقسیم بندی می شوند. بسته به توان نامی، دستگاه های فرستنده رادیویی به دو دسته کم مصرف (تا 100 وات)، متوسط ​​(از 100 تا 10000 وات)، قدرتمند (از 10 تا 500 کیلو وات) و فوق قدرتمند (بیش از 500 کیلو وات) تقسیم می شوند. .

ویژگی عملکرد تشخیص دستگاه های ثابت و متحرک رادیویی (خودرو، هواپیما، پوشیدنی و غیره) را ممکن می سازد.

دستگاه های دریافت رادیو

دریافت رادیوجداسازی سیگنال ها از انتشار رادیویی است. در محلی که رادیو دریافت می شود، به طور همزمان انتشارات رادیویی از بسیاری از منابع طبیعی و مصنوعی وجود دارد. قدرت سیگنال رادیویی مورد نظر کسری بسیار کوچک از توان کل انتشار رادیویی در محل دریافت رادیویی است. وظیفه دستگاه گیرنده رادیویی جداسازی سیگنال رادیویی مفید از انواع سیگنال های دیگر و تداخل احتمالی و همچنین بازتولید (بازیابی) پیام ارسال شده است.

شاخص های اصلی (از نظر جهانی بودن) گیرنده های رادیویی عبارتند از: محدوده فرکانس کاری، حساسیت، انتخاب پذیری، ایمنی نویز.

محدوده فرکانس کاریتوسط محدوده فرکانس های تنظیم ممکن تعیین می شود. به عبارت دیگر، این محدوده فرکانس تنظیمی است که در آن گیرنده رادیویی می تواند به آرامی یا از یک فرکانس به فرکانس دیگر پرش کند.

حساسیتمعیاری برای سنجش توانایی یک گیرنده رادیویی برای دریافت سیگنال های ضعیف رادیویی است. از نظر کمی با حداقل مقدار نیروی الکتروموتور (EMF) سیگنال در ورودی دستگاه گیرنده رادیویی تخمین زده می شود که در آن نسبت سیگنال به نویز مورد نیاز در خروجی در غیاب تداخل خارجی انجام می شود.

گزینش پذیریویژگی یک دستگاه گیرنده رادیویی نامیده می شود که تشخیص سیگنال رادیویی مفید از تداخل رادیویی را با توجه به ویژگی های خاصی که در یک سیگنال رادیویی وجود دارد امکان پذیر می کند. به عبارت دیگر: توانایی دستگاه گیرنده رادیویی برای جداسازی سیگنال رادیویی مورد نظر از طیف امواج الکترومغناطیسی در محل دریافت و کاهش سیگنال های رادیویی مزاحم است. بین انتخاب مکانی و فرکانس تمایز قائل شوید. انتخاب فضاییاز طریق استفاده از آنتنی که دریافت سیگنال های مورد نظر را از یک جهت و تضعیف سیگنال های رادیویی از جهت های دیگر از منابع خارجی فراهم می کند، به دست می آید. انتخاب فرکانسبه طور کمی توانایی یک دستگاه گیرنده رادیویی را برای انتخاب از بین تمام سیگنال های فرکانس رادیویی و تداخل رادیویی فعال در ورودی، سیگنالی مطابق با فرکانس گیرنده رادیویی مشخص می کند.

مصونیتیک دستگاه گیرنده رادیویی توانایی آن برای مقابله با تداخل تداخل نامیده می شود. از نظر کمی، ایمنی نویز با حداکثر مقدار سطح نویز در آنتن تخمین زده می شود، که در آن هنوز دریافت سیگنال های رادیویی تضمین می شود.

گیرنده های رادیویی را می توان بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی کرد. با قرار ملاقات، می توان پخش رادیویی (معمولاً گیرنده یا گیرنده رادیویی)، تلویزیون (تلویزیون)، گیرنده های رادیویی حرفه ای و ویژه را تشخیص داد. موارد حرفه ای شامل گیرنده های رادیویی تنه در محدوده ده متر، رله رادیویی و خطوط ارتباطی ماهواره ای است. در بین گیرنده های رادیویی خاص باید به عنوان مثال رادار، ناوبری رادیویی، هواپیما و غیره را نام برد.

آنتن ها و فیدرها

آنتنیک عنصر واسط بین تجهیزات ارسال یا دریافت و رسانه انتشار امواج رادیویی است. آنتن ها به شکل سیم یا سطوح در حین انتقال امواج الکترومغناطیسی ساطع می کنند و پس از دریافت، انرژی فرود را "جمع آوری" می کنند. آنتن های متشکل از سیم هایی با سطح مقطع کم در مقایسه با طول موج و برش های طولی نامیده می شوند. سیم... آنتن هایی که از دیافراگم خود ساطع می کنند نامیده می شوند دیافراگم... گاهی اوقات آنها را پراش، بازتابنده، specular می نامند. جریان های الکتریکی چنین آنتن هایی روی سطوح رسانا با ابعادی متناسب با طول موج یا بسیار بزرگتر از آن جریان می یابد.

مدار الکتریکی و لوازم جانبی که توسط آن انرژی سیگنال فرکانس رادیویی از فرستنده رادیویی به آنتن یا از آنتن به گیرنده رادیویی هدایت می شود نامیده می شود. تغذیه کننده... الزامات زیر بر فیدرها اعمال می شود: تلفات انرژی سیگنال های فرکانس بالا در آن باید حداقل باشد. آنها نباید اثر آنتنی داشته باشند، به عنوان مثال. نباید امواج الکترومغناطیسی ساطع یا دریافت کند. قدرت الکتریکی کافی دارند، یعنی توان مورد نیاز را بدون خطر خرابی الکتریکی عایق انتقال دهد.

آنتن های فرستنده که در محدوده کیلومتر و هکتومتر استفاده می شوند، با استفاده از فیدرهای کواکسیال چند سیمی به فرستنده رادیویی متصل می شوند. در محدوده دسمتر، فیدرها معمولاً به صورت خطوط سیمی دو یا چهار سیمه ساخته می شوند. به آنتن های امواج رادیویی متر، انرژی، به عنوان یک قاعده، با استفاده از یک کابل کواکسیال هدایت می شود. در طول موج های کوتاه تر، به ویژه در محدوده سانتی متر، فیدر به شکل یک لوله فلزی توخالی ساخته می شود - یک موجبر با مقطع مستطیلی، بیضی یا دایره ای.

طبقه بندی و روش های انتشار امواج رادیویی در جداول زیر نشان داده شده است.

هر نوع ارتباطی برای انتقال اطلاعات از راه دور طراحی شده است. اطلاعات مجموعه ای از اطلاعات در مورد رویدادهای جهان اطراف است. شکل ارائه اطلاعات یک پیام است که می تواند گفتار، متن، دنباله اعداد و غیره باشد.

برای انتقال پیام از منبع اطلاعات به گیرنده، لازم است از هر فرآیند فیزیکی که بتواند با سرعت معینی از منبع به گیرنده اطلاعات منتشر شود، استفاده شود، به عنوان مثال: ارتعاشات صوتی، جریان الکتریکی در هادی ها، نور، میدان الکترومغناطیسی و غیره مقدار فیزیکی که این فرآیند را تعیین می کند، تغییر زمان و نمایش پیام ارسالی (قدرت جریان، شدت میدان الکترومغناطیسی، روشنایی نور و غیره) سیگنال نامیده می شود. سیگنال ها پیام ارسالی نیستند، بلکه اغلب سیگنالی که در نتیجه تبدیل پیام به دست می آید، سیگنال الکتریکی اولیه نامیده می شود. بسته به ماهیت پیام، سیگنال های الکتریکی اولیه می توانند پیوسته یا گسسته باشند.

سیگنال های پیوسته هر مقدار را برای حالت ها در یک بازه زمانی مشخص می گیرند. چنین سیگنال هایی در یک بازه زمانی نسبتا طولانی با توابع پیوسته زمان توصیف می شوند. یک مثال معمولی از سیگنال پیوسته، سیگنال گفتاری است، دامنه آن به طور مداوم در طول زمان در ± Umax تغییر می کند. هنگام انتقال چنین سیگنال تلفنی، قبل از هر چیز لازم است که طیف فرکانس آن را در نظر بگیرید.

مشخص است که طیف صداهای درک شده توسط گوش انسان، باند فرکانسی از 16 تا 20000 هرتز را اشغال می کند. با این حال، انتقال چنین طیف گسترده ای از فرکانس ها از طریق کانال های ارتباطی با مشکلات خاصی همراه است که با افزایش باند فرکانسی اشغال شده توسط کانال ارتباطی و در نتیجه با کاهش تعداد کانال های ارتباطی ارائه شده در یک معین همراه است. محدوده فرکانس. بنابراین، در طول ارتباط تلفنی، طیف سیگنال گفتار به یک باند فرکانسی از 300 تا 3400 هرتز محدود می شود که در آن اجزای فرکانس اصلی و انرژی اصلی صداهای گفتار انسان قرار دارند (شکل 2.1).

علاوه بر این، چنین محدودیتی در طیف فرکانس سیگنال تلفن منجر به اعوجاج قابل توجه سیگنال نمی شود. عرض طیف 0.3¸3.4 کیلوهرتز را کانال تلفن استاندارد می نامند.

سیگنال های گسسته تعداد محدودی از مقادیر حالت کاملاً تعریف شده را می گیرند. رایج ترین نمونه سیگنال های گسسته می تواند سیگنال های تلگراف باشد که متن یک پیام را با استفاده از یک الفبا (کد) خاص نمایش می دهد. علاوه بر این، هر حرف یا عدد کد با یک حالت گسسته کاملا مشخص از سیگنال بیان می شود. شکل 2.2. حالت‌های گسسته نشان داده می‌شوند که وقتی حرف "Ж" با استفاده از کد مورس ارسال می‌شود، سیگنال دریافت می‌کند.

انتقال سیگنال های تلگراف را می توان با نرخ های مختلف تلگراف انجام داد. سرعت تلگراف با تعداد پالس های اولیه ارسال شده در واحد زمان (1 ثانیه) تعیین می شود و با Baud (B) اندازه گیری می شود. 1 B = 1 پالس / 1 ثانیه. برای اکثر تلگراف های چاپ مستقیم، سرعت تلگراف 50 Baud است. سیگنال الکتریکی اولیه، صرف نظر از نوع آن، ماهیت فرکانس پایینی دارد. می تواند مستقیماً از طریق خطوط ارتباطی سیمی منتقل شود، اما نمی توان آن را به طور مؤثر به رسانه انتشار امواج رادیویی تابش کرد، زیرا ایجاد آنتن هایی که ابعاد هندسی آنها متناسب با طول موج سیگنال باشد عملاً غیرممکن است.

به عنوان مثال، در F = 1 کیلوهرتز، طول موج l = 300 (km) و طول آنتن L = L / 4 = 75 (km) است، که عملا غیرممکن است. بنابراین، به منظور انتقال توسط رادیو، سیگنال الکتریکی اولیه باید به سیگنالی با فرکانس بالا تبدیل شود که بتواند به طور موثر به فضای اطراف تابش شود. چنین سیگنالی معمولاً به عنوان سیگنال رادیویی شناخته می شود. تبدیل سیگنال های الکتریکی فرکانس پایین اولیه به سیگنال های رادیویی در فرستنده های رادیویی که بخش اصلی دستگاه های فرستنده رادیویی هستند انجام می شود. فرآیند تبدیل سیگنال های اولیه پیوسته به سیگنال های رادیویی مدولاسیون و گسسته - دستکاری نامیده می شود.

سیگنال رادیویی تولید شده و به صورت امواج رادیویی به محیط تابش می شود و با سرعت معینی منتشر می شود و به محل گیرنده اطلاعات می رسد. هنگامی که یک سیگنال رادیویی از محیط انتشار عبور می کند، تحت تأثیر سیگنال های دیگری قرار می گیرد که هم توسط ویژگی های خود رسانه انتشار و هم توسط منابع دیگر سیگنال های الکتریکی تعیین می شود. در نقطه دریافت اطلاعات ارسالی، لازم است تبدیل سیگنال رادیویی به پیام معکوس شود.

تبدیل سیگنال های رادیویی رسیده به نقطه دریافت به پیام اصلی توسط یک دستگاه گیرنده رادیویی انجام می شود. وظیفه تبدیل سیگنال رادیویی دریافتی به پیام پیچیده تر از تبدیل پیام به سیگنال رادیویی است، زیرا نه تنها سیگنال رادیویی ارسالی تبدیل می شود، بلکه مخلوط آن با سیگنال های دیگر (تداخل) است که می تواند پیام ارسال شده را مخدوش کند.

منبع اطلاعات، دستگاه فرستنده رادیویی، رسانه انتشار امواج رادیویی، دستگاه گیرنده رادیویی و گیرنده اطلاعات یک خط ارتباط رادیویی را تشکیل می دهند (شکل 2.3). نمودار ساختاری خط ارتباط رادیویی، نشان داده شده در شکل 2.3، انتقال پیام را تنها در یک جهت تضمین می کند - از منبع اطلاعات به گیرنده، یعنی. ارتباط رادیویی یک طرفه برای اطمینان از ارتباط رادیویی دو طرفه، وجود یک دستگاه گیرنده رادیویی فرستنده رادیویی در هر انتهای پیوند رادیویی ضروری است. در این مورد، منبع اطلاعات و گیرنده اطلاعات به طور دوره ای توسط عملکردهای انجام شده در خط ارتباط رادیویی تغییر می کنند، بنابراین مرسوم است که آنها را با یک مفهوم از یک خبرنگار ترکیب کنیم.

برای ارتباط رادیویی دو طرفه، حالت عملکرد پیوند رادیویی می تواند سیمپلکس یا دوطرفه باشد. خط ارتباط رادیویی که در آن ارسال و دریافت پیام به طور متناوب انجام می شود، سیمپلکس نامیده می شود، اما اگر خط ارتباط رادیویی انتقال و دریافت همزمان اطلاعات را فراهم کند، چنین پیوند رادیویی دوبلکس نامیده می شود. یک خط ارتباط رادیویی که به شما امکان می دهد همزمان چندین سیگنال ارسال کنید که پیام های مستقل را نشان می دهد، چند کاناله (دو کاناله، سه کاناله و غیره) نامیده می شود، اما اگر یک خط ارتباط رادیویی برای انتقال تنها یک سیگنال مربوط به یک پیام طراحی شده باشد. ، سپس به آن تک کانال می گویند. بنابراین، یک کانال ارتباطی رادیویی به عنوان بخشی از یک خط درک می شود که انتقال و دریافت سیگنال را فراهم می کند.

در حالت کلی، یک کانال ارتباطی رادیویی به عنوان بخشی از یک دستگاه فرستنده رادیویی، یک رسانه انتشار امواج رادیویی و بخشی از یک دستگاه گیرنده رادیویی درک می شود. اینکه چه بخش هایی از یک دستگاه فرستنده و گیرنده رادیویی در مفهوم کانال رادیویی گنجانده شده است به طور جداگانه مورد بحث قرار می گیرد. اغلب، یک کانال ارتباطی رادیویی (کانال رادیویی) فقط توسط رسانه انتشار امواج رادیویی محدود می شود. این به دلیل این واقعیت است که مشخصه ترین ویژگی های یک کانال رادیویی، که آن را از سایر کانال های ارتباطی متمایز می کند، دقیقاً توسط محیط انتشار تعیین می شود. در موارد زیر، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، یک کانال رادیویی به عنوان یک رسانه انتشار امواج رادیویی درک می شود.

بنابراین، هر دستگاه فرستنده رادیویی باید سه عملکرد زیر را انجام دهد:

1. تبدیل یک پیام به سیگنال الکتریکی اولیه، که توسط تجهیزات ترمینال فرستنده (میکروفون، کلید تلگراف، دستگاه تلگراف، لوله تلویزیون فرستنده و غیره) انجام می شود.

2. تبدیل سیگنال الکتریکی اولیه با مدولاسیون (دستکاری) نوسانات فرکانس بالا به سیگنال رادیویی که می تواند به طور موثر در یک فاصله معین به شکل امواج رادیویی منتشر و منتشر شود. این عملکرد توسط فرستنده رادیویی واقعی انجام می شود.

3. تشعشع سیگنال های رادیویی تولید شده توسط یک فرستنده رادیویی به شکل امواج الکترومغناطیسی که توسط دستگاه تغذیه کننده آنتن فرستنده (AFU) انجام می شود.

در انتهای گیرنده خط ارتباط رادیویی، با استفاده از یک دستگاه گیرنده رادیویی، تبدیل معکوس سیگنال های رادیویی به پیام انجام می شود. گیرنده رادیویی همچنین سه عملکرد اصلی زیر را انجام می دهد:

1. دستگاه تغذیه آنتن گیرنده (AFD) انرژی امواج الکترومغناطیسی را گرفته و آن را به سیگنال رادیویی تبدیل می کند.

2. جداسازی سیگنال رادیویی دریافتی از مجموعه سیگنال های القا شده در آنتن و تبدیل آن به سیگنال فرکانس پایین اولیه با توان مورد نیاز که توسط گیرنده رادیویی انجام می شود.

3. تبدیل سیگنال اولیه به پیام، که توسط تجهیزات پایانه گیرنده (هدفون، بلندگو، دستگاه گیرنده تلگراف، گیرنده تلویزیون و غیره) انجام می شود. برای اطمینان از ارتباط رادیویی دو طرفه، لازم است در هر انتهای خط رادیویی یک دستگاه فرستنده و گیرنده رادیویی وجود داشته باشد که از نظر سازمانی و اغلب ساختاری به همراه دستگاه های کنترلی در یک ایستگاه مجتمع رادیویی واحد ترکیب می شوند.

شکل 2.4 یک بلوک دیاگرام تعمیم یافته از یک پیوند رادیویی بین پاسخگویان A و B را نشان می دهد.

ویژگی های اصلی یک کانال رادیویی که آن را از سایر کانال های ارتباطی متمایز می کند، عمدتاً توسط ویژگی های رسانه انتشار تعیین می شود. بنابراین، هنگام بررسی این موضوع، مفهوم کانال رادیویی به رسانه انتشار امواج رادیویی محدود می شود.

در ارتباطات رادیویی از فضای اطراف سطح زمین به عنوان رسانه انتشار استفاده می شود. چنین رسانه ای مانند خطوط ارتباطی سیمی و کابلی، ویژگی های جهت دار ندارد. در خطوط ارتباطی رادیویی که توسط آنتن فرستنده ساطع می شود، تقریباً در تمام جهات از امیتر پخش می شوند و تنها بخش کوچکی از انرژی آنها به سمت دستگاه گیرنده رادیویی خبرنگار ساطع می شود. انرژی امواج رادیویی در محیط انتشار پراکنده می شود. علاوه بر این، به دلیل جذب انرژی امواج رادیویی در سطح زمین و یونوسفر و همچنین به دلیل شکست امواج رادیویی، کاهش اضافی در انرژی امواج رادیویی رسیده به نقطه دریافت اتفاق می افتد. در مواردی که انرژی امواج رادیویی وارد شده به نقطه دریافت برای تبدیل آن به سیگنال اولیه کافی نیست، ارتباط رادیویی غیرممکن می شود.

ملک اولاز کانال رادیویی و در این واقعیت نهفته است که در فرآیند انتشار امواج رادیویی به دلیل پراکندگی و جذب آنها در سطح زمین و یونوسفر، کاهش شدید قدرت سیگنال های رادیویی در ورودی گیرنده های رادیویی وجود دارد. بنابراین کانال رادیویی بر خلاف سایر کانال های ارتباطی، کانالی با میرایی بالا محسوب می شود.

تضعیف زیاد کانال رادیویی منجر به این واقعیت می شود که سطح سیگنال رادیویی در ورودی دستگاه گیرنده رادیویی با سطح جریان های نوسانی (نویز ذاتی) گیرنده رادیویی قابل مقایسه است که این کار را دشوار می کند و در برخی موارد حتی غیر ممکن است، تشخیص سیگنال های دریافتی و جدا کردن آنها از نویز.

کاهش تضعیف کانال رادیویی با انتخاب فرکانس های عملیاتی بهینه برای یک زمان معین از محدوده ارتباط رادیویی مورد نیاز و همچنین با استفاده از دستگاه های آنتن گیرنده و ارسال جهت دارتر و کارآمدتر امکان پذیر است.

ملک دومیک کانال رادیویی تغییر در تضعیف در طول زمان در یک محدوده بسیار گسترده است، بنابراین کانال رادیویی یک کانال ارتباطی با پارامترهای متغیر در نظر گرفته می شود. تغییر در تضعیف یک کانال رادیویی می تواند به دلایل مختلفی رخ دهد. میزان تضعیف کانال رادیویی تحت تأثیر تغییرات موقعیت نسبی ایستگاه های رادیویی بر روی زمین و فواصل بین آنها قرار می گیرد که به ویژه هنگامی که ارتباط رادیویی توسط امواج زمین انجام می شود قابل توجه است. از آنجایی که قدرت میدان الکترومغناطیسی تقریباً متناسب با مجذور طول مسیر طی شده توسط موج در حین انتشار کاهش می یابد، هرگونه تغییر در فاصله بین ایستگاه های رادیویی عامل منجر به تغییر قدرت سیگنال رادیویی در نقطه می شود. از پذیرایی

بدیهی است که این تغییرات تأثیر شدیدی بر ارائه ارتباطات رادیویی بین اشیاء متحرک دارد. اما حتی در مواردی که فاصله بین ایستگاه‌های رادیویی فعال ثابت می‌ماند و فقط موقعیت نسبی آنها روی زمین تغییر می‌کند، تغییرات نسبتاً شدیدی در تضعیف کانال رادیویی ممکن است رخ دهد که ناشی از تغییر پارامترهای خاک و در نتیجه جذب آن است. خواص پارامترهای خاک خشک با پارامترهای خاک مرطوب و پارامترهای سطح آب متفاوت است و همچنین به نوع خود خاک - ماسه، رس و غیره بستگی دارد.

در محدوده امواج متر، خواص جذبی محیط انتشار به شدت تحت تأثیر زمین و اشیاء محلی - تپه ها، کوه ها، پوشش گیاهی، ساختمان ها و غیره است. همه اینها منجر به تغییر در تضعیف کانال رادیویی می شود که می تواند به صدها دسی بل برسد.

خاصیت سومیک کانال رادیویی در دسترس بودن عمومی آن است، یعنی. امکان استفاده از همان رسانه توزیع توسط هر دستگاه مهندسی رادیویی. در دسترس بودن عمومی رسانه توزیع، امکان بهره برداری همزمان تعداد زیادی از خطوط ارتباطی رادیویی را فراهم می کند.

بنابراین، در ورودی دستگاه گیرنده، علاوه بر سیگنال رادیویی دریافتی، همیشه تداخلی وجود خواهد داشت که آن را مخدوش می کند و. از این رو، و سیگنال اولیه مستقیماً پیام ارسال شده را نمایش می دهد. درجه اعوجاج سیگنال اولیه صحت پیام دریافتی را تعیین می کند. اصالت آن

بنابراین، به منظور بهبود قابلیت اطمینان ارتباطات رادیویی و اطمینان از قابلیت اطمینان بالای پیام دریافتی، اقدامات زیر باید انجام شود:

ارتباطات رادیویی را در فرکانس‌هایی که به‌طور بهینه توسط پیش‌بینی‌های رادیویی انتخاب شده‌اند، بدون تداخل انجام دهید.

از این نوع سیگنال های رادیویی استفاده کنید که قابلیت اطمینان مورد نیاز ارتباطات رادیویی را با کمترین مقادیر ممکن از میزان بیش از حد سیگنال بیش از تداخل فراهم می کند.

استفاده از آنتن های فرستنده و گیرنده کارآمد و جهت دار.

پهنای باند گیرنده رادیویی را به کمترین مقدار ممکن که توسط طیف سیگنال رادیویی دریافتی تعیین می شود، کاهش دهید.

نمودار ساختاری و اصل ساخت ایستگاه های رادیویی فرستنده گیرنده.

هر نوع ارتباط رادیویی با استفاده از امواج الکترومغناطیسی که با سرعت نور در فضا منتشر می شوند، انجام می شود. امواج الکترومغناطیسی در اطراف دستگاه آنتن ایجاد می شود که توسط جریان متناوب فرکانس بالا تغذیه می شود. جریان های فرکانس بالا توسط فرستنده ایستگاه رادیویی تولید می شود (تولید می شود). فرستنده رادیویی دستگاهی است که برای انجام دو عملکرد اصلی طراحی شده است:

1. ایجاد نوسانات فرکانس بالا، یعنی تبدیل انرژی منابع تغذیه به نوسانات فرکانس بالا الکترومغناطیسی.

2. مدولاسیون این ارتعاشات مطابق با سیگنال هایی که قرار است ارسال شود.

نوسانات فرکانس بالا مدوله شده دریافت شده در فرستنده رادیویی به آنتن منتقل می شود و سپس به صورت امواج الکترومغناطیسی آزاد منتشر می شود. بسته به هدف، دامنه امواج عملیاتی، قدرت، نوع کنترل نوسان فرستنده ها، طراحی و طرح آنها ممکن است متفاوت باشد.

هر فرستنده رادیویی از چند مرحله تشکیل شده است که نقش خاصی را انجام می دهد. بلوک دیاگرام فرستنده رادیویی در شکل نشان داده شده است. 1.1.

عنصر اصلی یک فرستنده رادیویی یک تحریک کننده است که برای ایجاد نوسانات با فرکانس بالا در یک محدوده معین با پایداری بالا طراحی شده است. معمولاً از ژنراتور لوله ای خود تحریک کننده کم توان (اتو ژنراتور) به عنوان تحریک کننده استفاده می شود.

نوسانات با فرکانس بالا بسیار پایدار به دست آمده در تحریک کننده به عنصر بعدی - تقویت کننده میانی - تغذیه می شود. در این مرحله، تقویت اولیه نوسانات فرکانس بالا تا مقداری انجام می شود که عملکرد طبیعی مرحله بعدی - مرحله تقویت کننده قدرت را تضمین می کند. تقویت کننده قدرت سیگنال فرکانس بالا را به توان مورد نیاز تقویت می کند. سیگنال تقویت شده به آنتن فرستنده منتقل می شود. در آنتن، جریان با فرکانس بالا به امواج الکترومغناطیسی که در فضا منتشر می شوند، تبدیل می شود.

در فرستنده های کم توان، ممکن است مرحله میانی وجود نداشته باشد و نوسانات فرکانس بالا از تحریک کننده مستقیماً به تقویت کننده قدرت تغذیه می شود. فرستنده های توان متوسط ​​تا بالا می توانند چندین مرحله میانی داشته باشند. در این صورت در مراحل میانی نه تنها می توان تقویت نوسانات فرکانس بالا را انجام داد، بلکه می توان فرکانس نوسان تحریک کننده را نیز ضرب کرد. ضرب فرکانس امکان گسترش دامنه فرکانس فرستنده را با یک تحریک کننده باند باریک فراهم می کند. بلوک دیاگرام چنین فرستنده ای در شکل نشان داده شده است. 1.2. این فرستنده دارای چهار مرحله است. این شامل یک تحریک کننده، یک مرحله میانی اول (تقویت کننده دوگانه)، یک مرحله متوسط ​​دوم (تقویت کننده دوبل) و یک تقویت کننده قدرت است.

محدوده فرکانس تحریک کننده 1.5 - 3.0 مگاهرتز،محدوده فرکانس فرستنده 1.5-12.0 است مگاهرتزچنین محدوده فرکانس فرستنده وسیعی از ضرب فرکانس در مراحل میانی حاصل می شود. کل محدوده فرستنده به سه زیر باند تقسیم می شود. در زیر باند اول، هر دو مرحله میانی به عنوان تقویت کننده نوسانات فرکانس تحریک کننده عمل می کنند، یعنی نوسانات تحریک فرکانس بالا را در محدوده 1.5 - 3.0 تقویت می کنند. مگاهرتزدر زیر باند دوم، اولین مرحله میانی به عنوان دو برابر کننده فرکانس تحریک کننده عمل می کند.

بقیه مراحل به عنوان تقویت کننده کار می کنند. این به زیر محدوده دوم 3-6 می دهد. مگاهرتزدر نهایت، در زیر باند سوم، هر دو مرحله میانی با دوبرابر فرکانس کار می کنند و زیر باند سوم فرستنده 6-12 را تشکیل می دهند. مگاهرتز

تقویت کننده قدرت فرستنده در همه موارد فقط در حالت تقویت کار می کند. اصل تشکیل فرکانس های کاری چنین فرستنده ای در جدول نشان داده شده است. 1.1.

برای انتقال پیام ها باید نوسانات این پیام ها بر روی نوسانات فرکانس بالای ایجاد شده توسط فرستنده قرار گرفته و نوسانات حامل نامیده شود.فرآیند کنترل نوسان فرکانس حامل با سیگنال ارسالی را مدولاسیون می گویند. این توسط یک دستگاه خاص - مدولاتور (Mod.) انجام می شود، علاوه بر عناصر ذکر شده، هر فرستنده دارای منابع تغذیه است. گیرنده رادیویی (گیرنده رادیویی) آخرین لینک در پیوند رادیویی است.

گیرنده رادیویی برای استخراج سیگنال فرکانس بالا خبرنگار از انواع سیگنال های ایستگاه های رادیویی مختلف، تقویت سیگنال ضعیف جدا شده، تبدیل سیگنال فرکانس بالا به سیگنال فرکانس صوتی و تقویت سیگنال فرکانس صوتی به یک سیگنال طراحی شده است. مقداری که عملکرد عادی دستگاه خروجی (تلفن، بلندگو) را تضمین می کند. با توجه به اصل عملکرد، چندین نوع گیرنده رادیویی متمایز می شود. رایج ترین آنها گیرنده های تقویت مستقیم و گیرنده های سوپرهتروداین هستند.

در گیرنده های رادیویی تقویت مستقیم، ساده ترین در طراحی، انتخاب اصلی و تقویت سیگنال در فرکانس بالای سیگنال دریافتی انجام می شود. سیگنال فرکانس بالا که به مقدار لازم تقویت می شود، سپس به ولتاژ فرکانس صوتی پایین تبدیل می شود و پس از تقویت مناسب، تلفن ها یا بلندگوها را به حرکت در می آورد. بلوک دیاگرام چنین گیرنده رادیویی در شکل نشان داده شده است. 1.26،

گیرنده های رادیویی تقویت مستقیم از نظر طراحی ساده هستند، اما گزینش پذیری لازم و تقویت کافی را ارائه نمی دهند. بنابراین، در حال حاضر از چنین گیرنده هایی در ایستگاه های رادیویی نظامی استفاده نمی شود. رادیوهای نوع سوپرهتروداین پیشرفته‌تر، هرچند بسیار پیچیده‌تر هستند. در گیرنده های رادیویی از نوع سوپرهتروداین، نوسانات فرکانس بالا دریافتی در دستگاه مخصوص به نوسانات فرکانس متوسط ​​تبدیل می شوند. تقویت اصلی سیگنال و اطمینان از انتخاب پذیری بالا در فرکانس متوسط ​​انجام می شود. تنها در این صورت است که سیگنال فرکانس متوسط ​​مدوله شده تقویت شده به ولتاژ صوتی تبدیل می شود.

یک گیرنده رادیویی ارتباطی مدرن باید شنود خوبی از سیگنال های ضعیف در محدوده طول موج مورد نیاز داشته باشد، گزینش پذیری خوبی داشته باشد و سیگنال دریافتی را تحریف نکند. بنابراین الزامات خاصی بر گیرنده رادیویی تحمیل می شود.

برای دریافت سیگنال های ضعیف، رادیو باید بسیار حساس باشد. از نظر کمی، حساسیت گیرنده با کوچکترین EMF سیگنال تخمین زده می شود، که باید به ورودی گیرنده رادیویی اعمال شود، که در آن بلندی صدای طبیعی سیگنال در خروجی گیرنده در یک نسبت معین تضمین می شود. ولتاژ سیگنال مفید و ولتاژ نویز. هر چه ولتاژ ورودی مورد نیاز برای عملکرد عادی رادیو کمتر باشد، حساسیت رادیو بیشتر می شود.

گیرنده های رادیویی مدرن برای ارتباطات رادیویی نظامی حساسیتی برابر با واحدها یا حتی کسری از میکروولت دارند.

در شرایط مدرن، هزاران ایستگاه رادیویی به طور همزمان کار می کنند و بسیاری از آنها در فرکانس های نزدیک کار می کنند. برای دریافت سیگنال در چنین شرایطی، لازم است که گیرنده رادیویی از گزینش پذیری خوبی برخوردار باشد، یعنی توانایی انتخاب سیگنال مورد نظر از بین انواع سیگنال ها را داشته باشد. به عبارت دیگر، گیرنده رادیویی باید باند فرکانسی مشخصی را انتخاب کند که سیگنال مورد نظر اشغال شده است و تمام سیگنال های خارج از این باند را از دست ندهد (سرکوب کند).

به طور معمول، گزینش پذیری به عنوان میزان تضعیف یک سیگنال زمانی که با تعداد معینی کیلوهرتز تنظیم می شود، بیان می شود، که به صورت گرافیکی به عنوان منحنی انتخاب پذیری ترسیم می شود. در شکل 1.27 منحنی های انتخاب پذیری دو گیرنده را نشان می دهد: منحنی آگزینش پذیری یک گیرنده ضعیف، منحنی را بیان می کند ب- یک گیرنده خوب از منحنی ها به دست می آید که سیگنال ایستگاه تداخلی در فرکانس 1020 کار می کند کیلوهرتز،در مقایسه با سیگنال ایستگاه دریافتی که در فرکانس 1000 کار می کند کیلوهرتز،توسط گیرنده دوم (منحنی b) تقریباً 10000 برابر و توسط گیرنده اول (منحنی) کاهش می یابد. آ)تقریبا ضعیف نشده در مثال داده شده، سیگنال ایستگاه تداخلی در گیرنده دوم عملاً غیرقابل شنیدن (سرکوب شده) است، در حالی که در گیرنده اول به همان روشی که سیگنال خبرنگار دریافت می شود.

رادیوهای نظامی مدرن گزینش پذیری بسیار خوبی دارند.

رادیوهای نظامی در طیف وسیعی از طول موج عمل می کنند، با حساسیت بالا و گزینش پذیری خوب در کل محدوده ارائه می شود. گیرنده های رادیویی نوع Superheterodyne تمام این الزامات را به طور کامل برآورده می کنند.

بلوک دیاگرام گیرنده رادیویی نوع سوپرهتروداین در شکل نشان داده شده است. 1.28. گیرنده رادیویی شامل عناصر اصلی زیر است:

• مدار ورودی؛
• تقویت کننده ولتاژ فرکانس بالا؛

مبدل فرکانس، متشکل از یک میکسر و یک نوسانگر محلی.

• تقویت کننده ولتاژ فرکانس متوسط؛
• آشکارساز;
• تقویت کننده ولتاژ فرکانس پایین

اگر گیرنده رادیویی برای دریافت سیگنال های تلگراف با کلیدهای تغییر دامنه طراحی شده است، در این حالت دارای یک عنصر اضافی - دومین نوسانگر محلی است. اجازه دهید اصل عملکرد یک گیرنده سوپرهتروداین را با استفاده از مثال دریافت سیگنال تلفن در نظر بگیریم (شکل 1.28). سیگنال تلفن رادیویی با فرکانس 2000 کیلوهرتز،دریافت شده توسط آنتن گیرنده، توسط مدار ورودی گیرنده تخصیص داده می شود (شکل 1.28، a).

سیگنال جدا شده توسط مدار ورودی بسیار ضعیف است. برای تقویت، سیگنال از مدار ورودی به یک تقویت کننده ولتاژ فرکانس بالا تغذیه می شود. بهره این آمپلی فایر به خصوص در فرکانس های بالا کم است. معمولاً واحد یا ده ها بار است. اما حتی این بهره کوچک برای به دست آوردن حساسیت بالای گیرنده رادیویی بسیار مهم است، زیرا امکان تبدیل سیگنال موفق‌تر و مهمتر از همه، ایجاد غلبه سیگنال مفید بر نویز ذاتی میکسر در ورودی مبدل را فراهم می‌کند. علاوه بر این، تقویت کننده ولتاژ فرکانس بالا انتخاب پذیری گیرنده رادیویی را بهبود می بخشد، زیرا مدارهای نوسانی موجود در مدارهای آند لوله های تقویت کننده نیز به فرکانس سیگنال تنظیم می شوند و همراه با مدارهای ورودی، یک مدار بالا را تشکیل می دهند. منحنی انتخاب فرکانس برای بهبود حساسیت و انتخاب پذیری گیرنده رادیویی به خصوص در فرکانس های بالا، تقویت کننده های ولتاژ فرکانس بالا در دو یا سه مرحله ساخته می شوند.

سیگنال جدا شده و تقویت شده توسط مدار ورودی و تقویت کننده ولتاژ فرکانس بالا (شکل 1.28.6) به میکسر تغذیه می شود. در همان زمان، میکسر با یک ولتاژ فرکانس کمکی از یک ژنراتور کم مصرف ویژه - یک نوسان ساز محلی که با فرکانس 2460 کار می کند، تامین می شود. کیلوهرتز(شکل 1.28، ج). در نتیجه کار مبدل در بار میکسر، یک ولتاژ فرکانس متوسط ​​آزاد می شود که برابر با اختلاف فرکانس های ژنراتور و سیگنال 460 است. کیلوهرتز(شکل 1.28، ز)و در کل برد گیرنده ثابت است. مدولاسیون سیگنال فرکانس بالا در طول تبدیل تغییر نمی کند. از بار میکسر، سیگنال فرکانس میانی انتخاب شده به تقویت کننده ولتاژ فرکانس میانی تغذیه می شود. در گیرنده های رادیویی سوپرهتروداین، تقویت سیگنال اصلی در مسیر فرکانس متوسط ​​انجام می شود. بنابراین، تقویت کننده ها چند مرحله ای برای به دست آوردن بهره بالا ساخته می شوند. تقویت اصلی، صرف نظر از فرکانس سیگنال دریافتی، در یک فرکانس متوسط ​​انجام می شود، که امکان استفاده از سیستم های نوسانی با کیفیت بالا را در چنین تقویت کننده ای ممکن می سازد. تقویت کننده علاوه بر تقویت ولتاژ فرکانس متوسط، گزینش گیرنده بالایی را فراهم می کند. سیگنال فرکانس متوسط ​​تقویت شده (شکل 1.28، ه)سپس به آشکارساز تغذیه می شود. در آشکارساز، سیگنال فرکانس متوسط ​​مدوله شده با دامنه به ولتاژ فرکانس صوتی تبدیل می شود. ولتاژ (شکل 1.28، ه)آزاد شده بر روی بار آشکارساز توسط یک تقویت کننده ولتاژ فرکانس پایین (صوتی) تقویت می شود و به تلفن یا یک بلندگو تغذیه می شود (شکل 1.28، ز).

هنگام دریافت سیگنال کلیددار تغییر دامنه تلگراف، عبور سیگنال به آشکارساز با عبور سیگنال مدوله شده با دامنه تلفن تفاوتی ندارد. یک نوسان ساز محلی دوم در گیرنده برای "صدا کردن" پیام های تلگراف استفاده می شود. با کمک نوسانات دومین نوسان ساز محلی، پیام های تلگراف موجود در آشکارساز به ولتاژ فرکانس صوتی تبدیل می شود که سپس در تقویت کننده ولتاژ فرکانس صوتی تقویت می شود.

بسته به نوع و هدف گیرنده رادیویی، بلوک دیاگرام آن را می توان تغییر داد، اما عناصر اساسی ذکر شده برای هر گیرنده رادیویی سوپرهتروداین اجباری است.

اصول ارتباطات رادیویی کانال و خط رادیویی

کلمه "رادیو" از کلمه لاتین radiare گرفته شده است - گسیل یا ساطع پرتوها و یک اصطلاح کلی است که برای هر کاربرد عملی امواج رادیویی استفاده می شود. در این مورد، امواج رادیویی به عنوان امواج الکترومغناطیسی در نظر گرفته می شود که از طریق یک فضای باز (محیط انتشار امواج رادیویی) بدون رسانه های هدایت کننده مصنوعی، مانند سیم ها یا لوله ها - موجبرها منتشر می شوند. هنگامی که از امواج الکترومغناطیسی به عنوان حامل مواد برای انتقال اطلاعات از راه دور استفاده می کنیم، به ارتباط رادیویی به عنوان یکی از روش های مخابراتی می رسیم که از سیستم های انتقال الکتریکی برای تبادل اطلاعات استفاده می کند. بنابراین، ارتباطات رادیویی، مخابراتی است که با استفاده از امواج رادیویی انجام می شود.

در یک مفهوم گسترده، ارتباطات رادیویی با چندین نوع ارتباط نشان داده می‌شود که از مکانیسم‌های مختلفی برای انتشار امواج رادیویی برای انتقال پیام‌ها استفاده می‌کنند: در امتداد سطح زمین، با استفاده از بازتاب‌ها در لایه‌های مختلف جو، یا با استفاده از تکرارکننده‌های فضایی. هر نوع ارتباط رادیویی با اصول خاص خود مشخص می شود که عمدتاً با ویژگی های محدوده مورد استفاده برای انتقال امواج رادیویی تعیین می شود. در ادامه، صحبت از ارتباط رادیویی، به گونه ای خواهد بود که امکان برقراری ارتباط مستقیم بین نقاط جدا شده فضایی روی سطح زمین را بدون استفاده از نقاط ارتباطی میانی که سیگنال ها را مجدداً دریافت می کنند (رله) می کند. در این حالت اصولاً می توان از ارسال مجدد برای افزایش برد ارتباطی یا در موارد دیگر برای افزایش کارایی ارتباط در شرایط سخت تداخل استفاده کرد. یکی دیگر از ویژگی های متمایز این نوع ارتباط رادیویی که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد، امکان ارسال و دریافت پیام در حال حرکت است.

تمام پیام‌هایی که از منبع برای ارسال از طریق امواج رادیویی می‌رسند در پایانه فرستنده به یک سیگنال الکتریکی اولیه u (t) تبدیل می‌شوند که یک ولتاژ (جریان) متغیر با زمان است که پیام‌ها را نشان می‌دهد. بسته به ماهیت پیام ها و نوع تبدیل، سیگنال الکتریکی اولیه می تواند گسسته یا پیوسته باشد. یک میکروفون یک هدست میکروفون-تلفن (MTG) یا یک گیرنده تلفن، یک کلید تلگراف، یک دستگاه تلگراف و سایر وسایل فنی می تواند به عنوان یک دستگاه پایانه فرستنده عمل کند.

یکی از ویژگی های سیگنال های الکتریکی اولیه تغییر نسبتا کند آنها در زمان است، یعنی فرکانس کم نوسانات. طیف اکثر سیگنال های الکتریکی اولیه به حداکثر فرکانس محدود شده است که از چند کیلوهرتز تجاوز نمی کند. چنین سیگنال‌های فرکانس پایین را نمی‌توان به طور موثر به محیط انتشار امواج رادیویی تابش کرد، زیرا این امر به تابش‌کننده‌هایی با ابعاد هندسی متناسب با طول موج سیگنال نیاز دارد. بنابراین، بیشتر در فرستنده رادیویی، سیگنال الکتریکی اولیه به یک سیگنال رادیویی مناسب usс (t) برای انتقال تبدیل می‌شود. فرآیند تبدیل را مدولاسیون برای سیگنال های اولیه پیوسته یا کلید زدن برای سیگنال های گسسته می نامند. در فرآیند مدولاسیون (دستکاری)، سیگنال الکتریکی اولیه به عنوان یک سیگنال تعدیل کننده عمل می کند که یکی از پارامترهای (دامنه، فرکانس، فاز) نوسان هارمونیک فرکانس بالا فرکانس حامل را تغییر می دهد.

در حالت کلی، فرآیند تعدیل سیگنال الکتریکی اولیه با عملیات کدگذاری آن انجام می شود، در نتیجه توالی عناصر پیام با دنباله ای از نمادهای کد طبق یک قانون خاص جایگزین می شود.

سیگنال های رادیویی، بر اساس قیاس با سیگنال های الکتریکی اولیه که نمایش می دهند، می توانند پیوسته (آنالوگ) یا گسسته باشند. در برخی موارد، سیگنال‌های گسسته دیجیتال نامیده می‌شوند، زیرا می‌توان آن‌ها را به شکل دیجیتال - به شکل اعداد با تعداد محدودی از ارقام، نشان داد. در ارتباطات رادیویی، سیگنال های دیجیتال با داشتن تنها دو مقدار گسسته بیشترین کاربرد را یافته اند. سیگنال های گسسته را می توان برای انتقال نه تنها پیام های گسسته، بلکه پیوسته، و برعکس، سیگنال های پیوسته - برای انتقال پیام های گسسته استفاده کرد.

سیگنال رادیویی از خروجی فرستنده رادیویی توسط یک خط اتصال که فیدر نامیده می شود به آنتن فرستنده می رسد و به صورت امواج رادیویی توسط آن به فضای باز ساطع می شود. سرعت انتشار امواج رادیویی به ویژگی های محیط بستگی دارد، در حالی که حداکثر سرعت در فضای آزاد (خلاء) اتفاق می افتد و با سرعت نور در خلاء برابر است با 3 × 108 متر بر ثانیه. در سایر رسانه ها، سرعت امواج رادیویی کمتر است و با گذردهی نسبی و نفوذپذیری محیط تعیین می شود.

در نقطه دریافت، امواج رادیویی توسط آنتن گیرنده به سیگنالی با فرکانس بالا تبدیل می‌شوند، که سپس از طریق فیدر به گیرنده رادیویی تغذیه می‌شود، جایی که سیگنال الکتریکی اولیه ارسال شده u (t) بازیابی می‌شود. برای این، عملیاتی انجام می شود که برعکس مواردی است که در فرستنده رادیویی انجام شده است - دمودولاسیون (تشخیص) و رمزگشایی سیگنال. در دستگاه ترمینال گیرنده (به عنوان مثال، تلفن های MTG، دستگاه تلگراف، بلندگو)، سیگنال های اولیه به پیام تبدیل شده و به گیرنده داده می شود.

وظیفه تبدیل سیگنال های دریافتی به پیام پیچیده تر از تبدیل پیام ها به سیگنال رادیویی است، زیرا نه تنها سیگنال رادیویی ارسالی تبدیل می شود، بلکه مخلوط آن با سیگنال های دیگر (تداخل) است که می تواند پیام ارسال شده را مخدوش کند. وجود تداخل در انتقال پیام به این دلیل است که رسانه انتشار امواج رادیویی برای بسیاری از منابع تابش الکترومغناطیسی رایج است، یعنی دسترسی آزاد دارد.

به مجموعه وسایل فنی و رسانه های انتشار امواج رادیویی که انتقال پیام ها از مبدا به مقصد را با استفاده از امواج رادیویی تضمین می کند، پیوند رادیویی (رادیو لینک) نامیده می شود. در این حالت، منابع و گیرندگانی که از خطوط ارتباطی رادیویی برای ارسال و دریافت پیام استفاده می کنند، مشترکین ارتباط رادیویی هستند. مشترکین می توانند پیام ها را به تنهایی یا با کمک اپراتورهای رادیویی (اپراتورهای رادیوتلگراف) ارسال کنند. مشترکین ارتباطات رادیویی و اپراتورهای رادیویی که انتقال مستقیم پیام ها را از طریق یک پیوند رادیویی انجام می دهند معمولاً خبرنگار نامیده می شوند.

نمودار ساختاری یک خط ارتباط رادیویی در نظر گرفته شده برای انتقال پیام بین مشترکین (خبرنگاران) A و B در شکل نشان داده شده است. 2.1. مرسوم است که یک فرستنده رادیویی (فرستنده) و یک آنتن فرستنده را در یک دستگاه فرستنده رادیویی و یک گیرنده رادیویی (گیرنده) و یک آنتن گیرنده را در یک دستگاه گیرنده رادیویی ترکیب می کنند. علاوه بر این، آنتن فرستنده و فیدر متصل کننده آن به فرستنده را دستگاه یا مسیر آنتن فرستنده (AFD) و آنتن گیرنده و فیدر متصل کننده آن به گیرنده AFD یا مسیر گیرنده نامیده می شود.

در یک مفهوم کلی، یک خط ارتباطی رادیویی را می توان یکی از انواع کانال های مخابراتی (کانال ارتباطی) در نظر گرفت که به عنوان مسیر سیگنال های مخابراتی در نظر گرفته می شود که هنگامی که دستگاه های پایانه مشترک به انتهای آن متصل می شوند، پیام هایی را از کانال انتقال می دهند. منبع به گیرنده (گیرندگان). کانال های مخابراتی، بسته به نوع شبکه ارتباطی، نام هایی به عنوان مثال کانال تلفن، کانال تلگراف، کانال انتقال داده، کانال پخش صدا اختصاص داده می شود.

خط ارتباط رادیویی می تواند تک کاناله یا چند کاناله باشد. در مورد دوم، دارای چندین کانال ارتباطی است که به طور همزمان کار می کنند که از طریق آنها سیگنال هایی ارسال می شود که پیام های مختلف (گاهی یکسان) را نشان می دهد. برخلاف یک کانال تک کانال، یک پیوند رادیویی چند کاناله می تواند شامل چندین دستگاه ترمینال ارسال و دریافت باشد که پیام ها را از منابع مختلف به سیگنال های الکتریکی اولیه تبدیل می کند و بالعکس. علاوه بر این، در یک خط ارتباطی رادیویی چند کاناله، باید دستگاه هایی ارائه شود که عملکردهای ترکیب و جداسازی سیگنال ها از مشترکین مختلف را انجام دهند.

خطوط ارتباطی رادیویی می‌توانند مستقیم باشند، مشترکین را مستقیماً و بدون استفاده از نقاط میانی (تکرارکننده‌های سیگنال رادیویی) وصل کنند یا ترکیبی باشند که از چنین نقاطی عبور می‌کنند (در این مورد، پیوند رادیویی شامل دستگاه‌های فنی تکرارکننده است که دریافت، تبدیل، تقویت و انتقال بعدی سیگنال های رادیویی دریافت شده از هر دو خبرنگار).

بخشی از یک خط ارتباط رادیویی که مسیری برای عبور سیگنال های رادیویی ایجاد می کند، کانال ارتباطی رادیویی (کانال رادیویی) نامیده می شود. مرزهای کانال های رادیویی
ارتباطات، بسته به وظایفی که باید حل شوند یا مسائل مورد مطالعه، می توانند به صورت دلخواه انتخاب شوند، تا زمانی که سیگنال های رادیویی، پیام های نمایش دهنده، از کانال عبور کنند. در برخی موارد، یک کانال ارتباطی رادیویی به عنوان مجموعه ای از دستگاه های فنی درک می شود که تشکیل سیگنال رادیویی و انتشار آن در یک فرستنده رادیویی و همچنین دریافت سیگنال رادیویی و تبدیل معکوس آن در گیرنده رادیویی را تضمین می کند. و وسیله انتشار امواج رادیویی. در موارد دیگر، به عنوان مثال، هنگام در نظر گرفتن ویژگی های کانال های مخابراتی، تنها رسانه انتشار امواج رادیویی را کانال ارتباطی رادیویی می نامند.

کانال ارتباطی رادیویی، مشابه یک پیوند رادیویی، مورد خاصی از یک کانال انتقال است که به عنوان مجموعه ای از ابزارهای فنی و یک رسانه انتشار درک می شود که انتقال سیگنال های مخابراتی را در یک باند فرکانسی خاص یا با سرعت معین تضمین می کند. بین گره ها و ایستگاه های شبکه کانال رادیویی یک کانال انتقال است که در آن سیگنال های مخابراتی از طریق امواج رادیویی ارسال می شود. بسته به روش های انتقال سیگنال های مخابراتی، کانال انتقال می تواند آنالوگ یا دیجیتال (گسسته) باشد. نوع کانال ارتباطی رادیویی نیز با توجه به نوع امواج رادیویی مورد استفاده برای ارسال پیام تعیین می شود.

کانال انتقال، که پارامترهای آن مطابق با استانداردهای پذیرفته شده است، کانال انتقال معمولی نامیده می شود. کانال های انتقال معمولی در ارتباطات رادیویی در فصل 7 مورد بحث قرار خواهند گرفت.

در شکل نشان داده شده است. 2.1 خط ارتباط رادیویی ارتباطات رادیویی دو طرفه را پیاده سازی می کند، زیرا ترکیب آن به هر دو خبرنگار امکان انتقال و دریافت پیام را می دهد. در ارتباطات رادیویی یک طرفه، یکی از خبرنگاران فقط ارسال پیام ها را انجام می دهد و دیگری (یا دیگران) فقط دریافت را انجام می دهد.

ارتباط رادیویی دو طرفه می تواند سیمپلکس یا دوطرفه باشد. در حالت اول، انتقال و دریافت اطلاعات بین خبرنگاران به طور متناوب انجام می شود، در حالی که تبادل رادیویی در همان فرکانس یا در فرکانس های جداگانه دریافت و ارسال امکان پذیر است. در این مورد، ارتباطات رادیویی تک فرکانس سیمپلکس (یا به سادگی سیمپلکس) و در دوم - سیمپلکس دو فرکانس است. هنگام انجام ارتباطات رادیویی دوبلکس، انتقال و دریافت اطلاعات به طور همزمان انجام می شود. علاوه بر این، اگر فرستنده های گزارشگران به طور مداوم روشن باشند، صرف نظر از اینکه اطلاعات ارسال می شود یا نه، معمولاً ارتباط رادیویی فول دوبلکس نامیده می شود و اگر فرستنده ها فقط برای زمان انتقال اطلاعات و زمانی که وجود دارد روشن باشند. انتقال ندارد، آنها خاموش هستند - نیمه دوبلکس.

برای انتقال پیام از طریق کانال های رادیویی از بخشی از طیف امواج الکترومغناطیسی استفاده می شود که در محدوده 3 کیلوهرتز تا 3000 گیگاهرتز قرار دارد. این قسمت از طیف را طیف فرکانس رادیویی (طیف رادیویی) و فرکانس های طیف رادیویی را فرکانس های رادیویی می نامند. طبق سند بین المللی - مقررات رادیویی، طیف رادیویی شامل 9 باند (محدوده) است که از چهارم شروع می شود. طیف به محدوده هایی تقسیم می شود که نسبت فرکانس قطع بالای محدوده به فرکانس قطع پایینی آن 10 باشد که در این حالت فرکانس قطع بالایی هر محدوده در آن لحاظ می شود و فرکانس قطع پایینی حذف می شود. در همان محدوده، خواص انتشار امواج رادیویی عملاً یکسان است. جدول 2.1 نامهای مربوط به مقررات رادیویی، نامگذاری حروف (بین المللی و روسی) و مرزهای باندهای فرکانس تشکیل دهنده طیف رادیویی را نشان می دهد.

امواج در محدوده 10 متر تا 1 سانتی متر اغلب با نام ترکیب می شوند - امواج فوق کوتاه (VHF) و فرکانس های فوق العاده به عنوان UHF، CMV و MMV درک می شوند. اولین مورد با این واقعیت توضیح داده می شود که هر یک از باندهای دارای اعداد از 8 به بالا، دارای ویژگی های انتشار هستند، دارای برخی از ویژگی های مشترک برای همه باندهای VHF هستند. و دوم - با توجه به این واقعیت که در دستگاه های مایکروویو فنی برای به دست آوردن و جداسازی نوسانات فرکانس بالا در مدارهای تشدید، به جای خازن ها و سلف های سنتی برای فرکانس های پایین تر، از طرح های دیگر استفاده می شود: بخش های کوتاه خطوط سیم، نوارهای فلزی، موجبرها و تشدید کننده های رزونانس جعبه ای شکل. علاوه بر این، امواج رادیویی در محدوده 9 و بالاتر اغلب به عنوان امواج مایکروویو شناخته می شوند.

قوانین و پدیده های مشترک امواج الکترومغناطیسی ذاتی امواج رادیویی هستند که مهمترین آنها عبارتند از:

انتشار مستقیم امواج رادیویی - انتشار امواج رادیویی در یک محیط همگن (یا ضعیف ناهمگن) مستقیماً از منبع تا محل دریافت در امتداد مسیرهای مستقیم یا نزدیک.

انعکاس امواج رادیویی - تغییر در جهت انتشار امواج رادیویی به دلیل انعکاس از رابط بین دو رسانه یا ناهمگنی رسانه.

پراش امواج رادیویی - تغییر در ساختار میدان موج تحت تأثیر موانع، که ناهمگونی های فضایی محیط انتشار هستند، به ویژه که منجر به خم شدن موج رادیویی در اطراف این موانع می شود.

شکست امواج رادیویی - تغییر در جهت انتشار امواج رادیویی به دلیل تغییر در سرعت انتشار آنها هنگام عبور از یک محیط ناهمگن.

جذب امواج رادیویی - کاهش انرژی یک موج رادیویی به دلیل تبدیل جزئی آن به انرژی حرارتی در نتیجه تعامل با محیط.

پراکندگی امواج رادیویی - تبدیل امواج رادیویی منتشر شده در یک جهت به امواج رادیویی که در جهات مختلف منتشر می شوند.

انتشار چند مسیری - انتشار امواج رادیویی از یک فرستنده به یک آنتن گیرنده در طول چندین مسیر.

محو شدن تداخل امواج رادیویی - تغییرات شبه دوره ای در سطح میدان به دلیل ورود به محل دریافت تعداد زیادی از امواج رادیویی با فازهای متغیر زمانی نسبت به یکدیگر.

جدول 2.1

طبقه بندی باندهای فرکانس رادیویی و امواج رادیویی

شماره نوار	مرزهای فرکانس	نام فرکانس ها	مرز ها طول موج	نام موج
		خیلی کم		Miriameter یا بسیار طولانی (MIMV، SDV)
				کیلومتر یا طول
	300 ... 3000 کیلوهرتز			هکتومتر یا متوسط
				ده متر یا کوتاه (DKMV، KV)
		خیلی بالا		متر
	300 ... 3000 مگاهرتز	خیلی زیاد		دسی متر
		فوق العاده بالا		سانتی متر
				میلی متر
	300 ... 3000 گیگاهرتز	فوق العاده بالا		دسیمیلی- متر

در ارتباطات رادیویی، سیگنال‌های رادیویی را می‌توان به دو طریق منتقل کرد: در طول سطح زمین و با تشعشع به یونوسفر و از آن به سطح زمین برمی‌گردد.

بر این اساس آنها امواج رادیویی زمینی و یونوسفر را تشخیص می دهند.

امواج رادیویی که در مجاورت (در مقیاس طول موج) سطح زمین منتشر می شوند، امواج رادیویی زمین نامیده می شوند. امواج رادیویی زمینی شامل امواج مستقیم (که در یک خط مستقیم منتشر می شوند)، امواج منعکس شده از زمین و امواج رادیویی سطحی (در امتداد یک رابط منتشر می شوند). امواج رادیویی یونوسفر آنهایی هستند که در فضای آزاد با انعکاس یا پراکندگی از یونوسفر منتشر می شوند. ارتباطات رادیویی با استفاده از امواج یونوسفر به عنوان یونوسفر نیز شناخته می شود.

یونوسفر توسط یک منطقه یونیزه شده از جو که در ارتفاعات 60 ... 80 تا 1000 ... 1200 کیلومتری از زمین قرار دارد تشکیل می شود. منبع اصلی یونیزاسیون اتمسفر که تحت تأثیر آن مولکول‌های خنثی و اتم‌های گازهای تشکیل‌دهنده یونوسفر به یون‌های با بار مثبت و الکترون‌های آزاد تقسیم می‌شوند، تابش اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس از خورشید و همچنین جریان‌های جسمی است. عمدتا منشا خورشیدی دارد. علاوه بر این، یونیزاسیون اتمسفر تحت تأثیر پرتوهای کیهانی از ستارگان دور و غبار کیهانی رخ می دهد و به طور مداوم به جو زمین می ریزد.

درجه یونیزاسیون که با چگالی الکترون مشخص می شود، به دلیل ناهمگنی جو از نظر ارتفاع یکسان نیست. بنابراین، یونوسفر ساختار چند لایه پیچیده ای به دست می آورد، ابرهای یونیزه شده در آن تشکیل می شوند که غلظت الکترون آن هم به ارتفاع ابر و هم به درجه فعالیت خورشیدی، ضخامت جو و برخی دلایل دیگر بستگی دارد. توزیع ارتفاع شدت یونیزاسیون در یک جو واقعی دارای چندین ماکزیمم است. سه ناحیه D، E، F (به ترتیب افزایش ارتفاع بالای سطح زمین) وجود دارد که در داخل آنها سه لایه یونیزه شده به همین نام وجود دارد. در طول روز، لایه F یونیزه شده به دو لایه F1 و F2 تقسیم می شود. درجه یونیزاسیون بستگی به زمان سال، روز و موقعیت جغرافیایی دارد و برای لایه های مختلف این وابستگی ها متفاوت است. میانگین ارتفاع لایه ها و درجه یونیزاسیون آنها (چگالی الکترون) در جدول نشان داده شده است. 2.2.

هر لایه با فرکانس بحرانی fcr خود مشخص می شود، که به عنوان بالاترین فرکانس سیگنال رادیویی تعریف می شود که در آن یک موج رادیویی جهت عمودی از این لایه منعکس می شود. در بالای فرکانس بحرانی، موج رادیویی منعکس نمی شود، بلکه از لایه یونیزه شده یونوسفر عبور می کند.

همزمان با ظهور الکترون‌های جدید در یونوسفر، برخی از الکترون‌های موجود در آن ناپدید می‌شوند و به یون‌های مثبت و مولکول‌های خنثی متصل می‌شوند. فرآیند اتحاد مجدد ذرات باردار و تشکیل مولکول ها در جو را نوترکیبی می گویند.

یونیزاسیون، علاوه بر خورشید، توسط شهاب هایی که با سرعت چند ده کیلومتر در ثانیه به جو زمین حمله می کنند، ایجاد می شود. ماده شهاب‌سنگ وقتی وارد لایه‌های متراکم جو می‌شود، گرم می‌شود و تبخیر می‌شود و ذرات این ماده که یونیزه می‌شوند، هوای اطراف را یونیزه می‌کنند. به همین دلیل میانگین سطح یونیزاسیون جو افزایش می یابد. علاوه بر این، ستونی از هوای یونیزه شده در پشت شهاب به شکل استوانه ای تشکیل می شود که یونیزاسیون موضعی ایجاد می کند. دنباله شهاب به سرعت گسترش می یابد و از بین می رود و برای یک تا چند ثانیه در جو وجود دارد. چنین مسیرهای یونیزه شده شهاب ها در ارتفاع 80 ... 120 کیلومتری از سطح زمین، تقریباً بین لایه D و لایه E تشکیل می شوند. ارتباط رادیویی شهاب سنگ نامیده می شود. در خطوط رادیویی شهاب، یک حالت متناوب عملکرد با انباشت اولیه اطلاعات و انتقال بعدی آن در طول دوره وقوع مسیرهای شهاب سنگ مورد استفاده قرار می گیرد.

سیستم انتقال اطلاعات که در آن سیگنال های مخابراتی توسط امواج رادیویی در فضای باز ارسال می شود، سیستم مهندسی رادیویی نامیده می شود. سیستم های رادیویی به پیوندهای رادیویی و شبکه های رادیویی تقسیم می شوند.

بسته به هدف، سیستم های رادیویی به گروه هایی تقسیم می شوند.

طبقه بندی RTS

1. انتقال اطلاعات RTS 2. بازیابی اطلاعات RTS

رادار ارتباط رادیویی

ناوبری رادیویی

صدا و سیما

ارتباط فکس - انتقال تصاویر ثابت

تلویزیون - انتقال تصاویر متحرک.

در زیر نمودارهای سازماندهی ارتباطات رادیویی بین کشتی ها و ایستگاه های رادیویی ساحلی بسته به فاصله بین آنها آورده شده است.

دستگاه انتقال رادیو

دستگاه فرستنده رادیویی برای ایجاد نوسانات با فرکانس بالا، تعدیل آنها و تحریک امواج الکترومغناطیسی در فضا طراحی شده است. بر این اساس، شامل عناصر اصلی زیر است. این به یک فرستنده مدوله شده با دامنه اشاره دارد.

ژنراتور اصلیارتعاشات فرکانس بالا چنین ژنراتوری انرژی یک منبع ولتاژ ثابت را به نوسانات هارمونیک فرکانس بالا تبدیل می کند. U hf = U m COS (ω mt) فرکانس ω متراین نوسانات نامیده می شود فرکانس حامل.

عناصر اصلی اسیلاتور اصلی یک لوله خلاء، یک ترانزیستور و یک مدار نوسانی هستند. اندوکتانس و ظرفیت مدار نوسانی فرکانس نوسانات ایجاد شده را تعیین می کند. با تغییر این پارامترها، می توان نوسان ساز اصلی (و در نتیجه کل فرستنده) را از یک فرکانس حامل به فرکانس دیگر بازسازی کرد. یک لامپ الکترونیکی و یک ترانزیستور، دستگاه های غیر خطی هستند که نقش نوعی کلید را ایفا می کنند که جریان انرژی را از یک منبع ولتاژ ثابت به مدار تنظیم می کند، که حفظ نوسانات در مدار را تضمین می کند.

مبدل پیامبه یک سیگنال الکتریکی که برای تعدیل نوسانات فرکانس بالا استفاده می شود. نوع مبدل به ماهیت فیزیکی پیام ارسال شده بستگی دارد: در مورد پیام صوتی، مبدل یک میکروفون است، در انتقال تصاویر نور (تلویزیون) - یک لوله تلویزیونی فرستنده، در انتقال نتایج اندازه گیری. از مقادیر غیر الکتریکی - حسگرهای یک نوع یا دیگری.

سیگنال الکتریکی دریافتی در خروجی مبدل پیام اغلب بسیار ضعیف است و قبل از استفاده برای مدولاسیون، در یک مرحله خاص (مدولاتور) تقویت می شود که در شکل نشان داده شده است. 2 نشان داده نشده است.

مرحله مدولاسیون... عناصر اصلی مرحله مدولاسیون یک لوله الکترونیکی، یک ترانزیستور و یک مدار نوسانی است. نوسانات فرکانس بالا به طور همزمان به ورودی آبشار اعمال می شود U سه برابر شدن = اومو COS (ω mt) از خروجی نوسانگر اصلی و سیگنال الکتریکی تعدیل کننده U M (t)، با توجه به قانون پیام ارسالی تغییر می کند. در نتیجه تبدیل غیر خطی نوسانات به مرحله مدولاسیون عرضه می شود U سه برابر شدن و U M (t) (که توسط یک لوله خلاء یا ترانزیستور انجام می شود) در مدار خروجی این مرحله، نوسانات فرکانس بالا مدوله شده با دامنه تشکیل می شود.

در مرحله مدولاسیون، قدرت نوسان نیز تقویت می شود - بنابراین اغلب آن را به سادگی یک تقویت کننده قدرت می نامند.

مرحله خروجی (تقویت کننده قدرت).در فرستنده های ایستگاه رادیویی با برد کوتاه، مرحله خروجی ممکن است وجود نداشته باشد، در حالی که نوسانات فرکانس بالا مدوله شده مستقیماً از خروجی مرحله مدولاسیون که به عنوان تقویت کننده قدرت عمل می کند، به آنتن می رسد. با این حال، در ایستگاه های رادیویی دوربرد، نوسانات مدوله شده با توان بالا باید به آنتن داده شود، برای این منظور، آبشارهای تقویت قدرت نوسانات مدوله شده بین مرحله مدولاسیون و آنتن قرار می گیرد. قانون تغییر دامنه نوسانات مدوله شده در طول تقویت توان باید حفظ شود.

عناصر اصلی تقویت کننده قدرت یک لامپ، یک ترانزیستور و یک مدار نوسانی هستند.

آنتن فرستندهطراحی شده برای تحریک امواج الکترومغناطیسی در فضا. نوسانات فرکانس بالا دریافت شده در تقویت کننده قدرت به آنتن داده می شود و جریان فرکانس بالایی در آن ایجاد می کند. من a1 = من 1 م ( تی ) COSω mt , که دامنه من 1 م ( تی ) تغییراتی مانند دامنه نوسانات مدوله شده ارائه شده به آنتن. جاری من a1 علت تحریک در فضای اطراف یک میدان الکترومغناطیسی در حال انتشار است

(امواج الکترومغناطیسی). میدان الکترومغناطیسی با اجزای الکتریکی و مغناطیسی به هم پیوسته مشخص می شود. E و اچ ... ماهیت تغییر در قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی در زمان در نقطه ای از فضا

با ماهیت تغییر جریان در آنتن هیجان انگیز تعیین می شود. بنابراین، در نقطه در نظر گرفته شده در فضا، قدرت میدان الکتریکی (مغناطیسی) دارای ویژگی نوسانات با فرکانس بالا خواهد بود که دامنه آن بر اساس قانون پیام ارسالی تغییر می کند.

دستگاه دریافت رادیو

گیرنده رادیویی برای گرفتن بخشی از انرژی میدان الکترومغناطیسی (که توسط فرستنده آنتن در فضا برانگیخته می شود)، انتخاب سیگنال های ایستگاه رادیویی دریافتی، تقویت نوسانات فرکانس بالا دریافتی، بازیابی سیگنال مفید و بازتولید آن طراحی شده است. بر این اساس، دستگاه دریافت کننده شامل عناصر اصلی زیر است (شکل 2).

آنتن گیرنده... میدان الکترومغناطیسی با رسیدن به آنتن گیرنده، emf را در آن تحریک می کند. eа1 , متناسب با مقدار لحظه ای شدت میدان الکتریکی است. در نتیجه، e.m.f. eа1 یک ارتعاش با فرکانس بالا مدوله شده است eа1 = E1 متر (ت ) COS ω mtکه در آن دامنه E1 متر (t) طبق قانون پیام ارسالی در زمان تغییر می کند.

هنگامی که چندین ایستگاه رادیویی فرستنده به طور همزمان کار می کنند، آنتن گیرنده در معرض میدان های الکترومغناطیسی تولید شده توسط هر یک از ایستگاه های رادیویی قرار می گیرد. بنابراین چندین نیروی الکتروموتور به طور همزمان در آنتن القا می شود که هر کدام یک ارتعاش با فرکانس بالا مدوله شده است که در فرکانس حامل و قانون مدولاسیون (قانون تغییر دامنه) با دیگری متفاوت است.

مدار ورودی،طراحی شده برای انتخاب سیگنال یک ایستگاه رادیویی (دریافت شده) از مجموع همه سیگنال های القا شده در آنتن توسط فیلدهای بسیاری از ایستگاه های رادیویی. عنصر اصلی مدار ورودی مدار نوسانی است. برای اجرای انتخاب، از خاصیت مدار نوسانی استفاده می شود تا به نوساناتی که فرکانس آن نزدیک به فرکانس تشدید مدار است که توسط پارامترهای آن تعیین می شود، پاسخ دهد و به نوسانات با فرکانس متفاوت پاسخ ضعیف دهد. طنین انداز با تغییر پارامترهای مدار (القایی یا خازن)، می توان اطمینان حاصل کرد که فرکانس تشدید آن برابر با یکی از فرکانس های حامل emf القا شده در آنتن است. اگر تفاوت بین فرکانس های حامل به اندازه کافی بزرگ باشد، با عمل همزمان بر روی کانتور تمام emf فقط آن emf موثر خواهد بود که فرکانس آن برابر با فرکانس تشدید مدار است. در نتیجه، نوساناتی در مدار ظاهر می شود که فقط مربوط به ایستگاه رادیویی دریافتی است. ولتاژ گرفته شده از مدار نشان دهنده نوسانات فرکانس بالا است، دامنه مدوله شده مطابق با قانون پیام ارسال شده:

U = U 1M (t ) COS ω mt.

تقویت کننده نوسان فرکانس بالا... بزرگی emf القا شده در آنتن و ولتاژ فرکانس بالا گرفته شده از مدار ورودی بسیار کم است. بنابراین، قبل از جداسازی سیگنال مفید از نوسانات فرکانس بالا، آنها را در تقویت کننده های نوسانات فرکانس بالا تقویت می کنند. (UHF).

عناصر اصلی UHF یک لوله الکترونیکی، یک ترانزیستور (تریود نیمه هادی) و یک مدار نوسانی است. به لطف مدارهای نوسانی، UHF و همچنین مدار ورودی دارای خواص انتخابی هستند.

آشکارسازطراحی شده برای بازیابی از نوسانات فرکانس بالا مدوله شده یک سیگنال الکتریکی فرکانس پایین متناسب با ولتاژ تعدیل کننده و تغییر مطابق با قانون پیام ارسالی. عنصر اصلی آشکارساز یک لوله خلاء یا دستگاه نیمه هادی است.

تقویت کننده ولتاژ فرکانس پایینطراحی شده برای تقویت یک سیگنال فرکانس پایین بسیار ضعیف دریافت شده در خروجی آشکارساز.

عنصر اصلی تقویت کننده ولتاژ فرکانس پایین یک لوله الکترونیکی یا یک تریود نیمه هادی است.

دستگاه پخشبرای تبدیل سیگنال فرکانس پایین تقویت شده به گونه ای که پیام دریافتی به شکلی مناسب برای ضبط بازتولید شود. هنگام انتقال سیگنال های صوتی، دستگاه تولید مثل یک تلفن، یک بلندگو است. در گیرنده های تلویزیونی، پیام به شکل یک تصویر نور بر روی صفحه نمایش لوله تلویزیونی دریافت کننده بازتولید می شود؛ پس از دریافت داده ها در یک مقدار اندازه گیری شده، پیام دریافتی یا با کمک لوله های اشعه کاتدی یا با کمک بازتولید می شود. دستگاه های ضبط ویژه

مشخصات فنی اصلی RPM:

حساسیت RPM - حداقل مقدار سیگنال ورودی، که در آن از عملکرد عادی دستگاه ترمینال اطمینان حاصل می شود. در RPM های مدرن، حساسیت چند میکرو ولت است.

انتخابی بودن RPM توانایی دریافت جداگانه سیگنال از ایستگاه های مجاور در فرکانس است. انتخاب با پهنای باند RPM تعیین می شود.

توان خروجی RPM حداکثر توان بدون تحریف ممکن تقویت کننده فرکانس صوتی است.

بسته به اصل طراحی، RPM های آشکارساز، تقویت مستقیم و انواع سوپرهتروداین وجود دارد.

بلوک دیاگرام گیرنده رادیویی آشکارساز.

در RPM تقویت مستقیم، سیگنال دریافتی با استفاده از دستگاه انتخابی DUT (سیستمی از دو مدار نوسانی جفت شده که عملکردهای فیلتر باند گذر را انجام می دهد) انتخاب می شود. آمپلی فایر RF آمپلی فایر RF روی همان فرکانس تنظیم شده است. تقویت کننده RF برای افزایش سطح سیگنال القا شده در آنتن عمل می کند. آشکارساز D از سیگنال رادیویی مدوله شده، جزء فرکانس پایین حاوی پیام را استخراج می کند. پس از تقویت، سیگنال اولتراسونیک به پایانه گیرنده ارسال می شود که پیام (بلندگو، چاپگر) را تشکیل می دهد. با وجود سادگی اجرای فنی RPM تقویت مستقیم، در حال حاضر، عملاً از آن استفاده نمی شود. معایب اصلی آن گزینش پذیری و حساسیت کم است.

گیرنده رادیویی سوپرهتروداین

بلوک دیاگرام RPM نوع سوپرهتروداین که از یک نوسان ساز محلی و یک میکسر تشکیل شده است در شکل زیر نشان داده شده است.

هترودین مولد سیگنال های هارمونیک f g است که فرکانس آن قابل تغییر است. در میکسر فرکانس‌های fc و fg با هم مخلوط می‌شوند که در نتیجه فرکانس‌های f + و اختلاف (واسطه) f _ به دست می‌آید: f + = fc + fg، f _ = fc - fg (فرکانس اختلاف). f- استفاده می شود و فرکانس کل f + فیلتر می شود). فرکانس Get زمانی تغییر می کند که RPM همزمان با تغییر فرکانس DUT و تقویت کننده RF روی فرکانس f s تنظیم شود به طوری که f_ ثابت بماند (در RPM پخش داخلی f _ = 465 کیلوهرتز). بنابراین، یک سیگنال در فرکانس دلخواه fc در یک RPM نوع سوپرهتروداین به سیگنالی با فرکانس متوسط ​​ثابت تبدیل می‌شود. مدار نوسانی تقویت کننده IF تقویت کننده IF روی این فرکانس میانی تنظیم می شود که در آن انتخاب اصلی و تقویت سیگنال مفید انجام می شود. از آنجایی که فرکانس مدار نوسانی تغییر نمی کند، باند عبور و گزینش پذیری RPM در کل محدوده فرکانس ثابت است.

عناصر منفعل

مقاومت.

بیشترین عنصر مورد استفاده در دستگاه های مهندسی رادیو مقاومت است (نام قدیمی مقاومت است).

مقاومت R (ثابت، قابل تنظیم و صاف کننده) عنصری از مدار الکتریکی است که در آن تبدیل (از دست دادن) برگشت ناپذیر انرژی الکترومغناطیسی به انرژی گرمایی رخ می دهد، مشخصه اصلی یک مقاومت مقاومت الکتریکی آن R است که مقدار ولتاژ U را به هم متصل می کند. با مقدار جریان I: U = I R.

ویژگی اصلی یک مقاومت مقاومت است که در اهم اندازه گیری می شود. دو نوع مقاومت موجود است: پایدار و عمومی. تولید مقاومت های پایدار گران است و بنابراین در تجهیزات گران قیمت و با دقت بالا استفاده می شود.

توان تلف شده یکی از ویژگی های اصلی است. اتلاف نیرو قدرتی است که مقاومت می تواند بدون آسیب از بین برود. بر حسب وات اندازه گیری می شود. با فرمول پیدا شد پ= من 2 · آر.

هر ماده مقاومت خاص خود را دارد. مقاومت به ماده (برای طلا کمتر از آلومینیوم خواهد بود)، به طول هادی (وابستگی مستقیم است: هر چه طولانی تر، مقاومت بیشتر باشد) و به ناحیه برش هادی (هر چه منطقه بزرگتر باشد) بستگی دارد. ، هر چه مقاومت کمتر باشد).

تعیین مقاومت های ثابت در نمودارهای شماتیک:

	تعیین استاندارد

مقاومت‌ها، به‌ویژه مقاومت‌های کم، قطعات بسیار کوچکی هستند؛ یک مقاومت 0.125 واتی چندین میلی‌متر طول دارد و قطر آن در حدود یک میلی‌متر است. خواندن اعشار با اعشار در چنین جزئیات غیرممکن است.

بنابراین، هنگام تعیین نام، به جای نقطه اعشار، یک حرف مربوط به واحدهای اندازه گیری (K - برای کیلو اهم، M - برای مگا اهم، E یا R برای واحدهای اهم) بنویسید. به عنوان مثال، 4K7 نشان دهنده مقاومتی با مقاومت 4.7 کیلو اهم، 1R0 - 1 اهم، 120K - 120 کیلو اهم و غیره است. با این حال، خواندن اعداد به این شکل دشوار است. بنابراین، برای مقاومت های کوچک به ویژه، از نوارهای رنگی استفاده می شود. برای مقاومت های با دقت 20٪، از علامت گذاری سه نوار، برای مقاومت های با دقت 10٪ و 5٪، از علامت گذاری چهار نوار استفاده می شود، برای مقاومت های دقیق تر با پنج یا شش نوار.

همچنین مقاومت های متغیری وجود دارند که قابلیت تغییر مقاومت خود را دارند. از آنها برای تغییر جریان، ولتاژ و ... استفاده می شود (مثلاً: تغییر صدا و تن). اغلب نمودار شماتیک به صورت زیر نمایش داده می شود: مقاومت های متغیر عبارتند از: 1) تک و دوتایی 2) تک و چند دور 3) با و بدون سوئیچ

با توجه به ماهیت تغییر مقاومت: 1) خطی، یعنی متناسب با زاویه چرخش محور (گروه A) 2) لگاریتمی معکوس (گروه B) 3) لگاریتمی (گروه C) سیم و غیرسیم وجود دارد (گروه A) فیلم) مقاومت های متغیر. چرخ های سیمی با پایداری بالا، سطح سر و صدای نسبتا کم و TCR کم متمایز می شوند.