Глава 11

ПЕРЕДАТЧИКИ ЧМ ВЕЩАНИЯ И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ

♦

11.1. Основные технические характеристики передатчиков ЧМ вещания и звукового сопровождения

В СССР радиовещание с использованием ЧМ ведется в диапазоне частот 66-73 МГц, в некоторых зарубежных странах- в диапазоне 87,6-108 МГц. В техническом задании на проектирование радиостанции ЧМ вещания указываются: число одновременно передаваемых программ, номинальные мощности несущей (средней) частоты передатчиков программ, диапазон используемых частот каждым из передатчиков. Проектируемые передатчики по качественным показателям должны соответствовать ГОСТ 13924-68.

Основные параметры радиовещательных стационарных передатчиков должны быть следующие:

Номинальные мощности на несущей частоте .... 2; 4; 7,5; 15 кВт Относительное отклонение рабочей частоты от номинала

за месяц, не более........... 15-10"*

Максимальная девиация частоты на выходе УКВ ЧМ передатчика, соответствующая 100% модуляции, не менее . ±50 кГц Воспроизводимые диапазоны звуковых частот .... 30-15000 Гц

Коэффициент нелинейных искажений ...... 1%

Выходная нагрузка несимметричная 75 Ом при КБВ, не

менее............... 0,85

Ширина занимаемой полосы частот, не более .... 145 кГц

11.2. Составление структурных схем передатчиков

Современные УКВ ЧМ вещательные радиостанции многопрограммные. Передаваемые программы могут быть монофоническими и стереофоническими, поэтому в радиостанциях предусматривается оборудование для передачи обоих видов программ.

В качестве примера на рис. 11.1 изображена структурная схема четырехпрограммной станции. Как видно из схемы, все четыре передатчика идентичны, соединены с антенной через общий фидер и общий разделительный фильтр. Передатчик каждой программы построен по принципу сложения мощностей полукомплектов, изложенному в гл. 10. Структурная схема высокочастотного тракта передатчика строится по обычному принципу: частотномодулиро-334

ванный возбудитель 4MB, щредварителыный TipaiKT усиления и умножения частоты, усилитель мощности (рис. 11.2).

Для получения заданной мощности в современных передатчиках оконечный каскад выполняется на клистроне либо на тетроде со значительным коэффициентом усиления по мощности. При

большой мощности передатчика в случае использования ламп предоконеч-ный каскад также выполняется на тетроде. В предварительном тракте усиления мощности и в возбудителе целесообразно использовать транзисторы.

Разделит фшып/

\ПИ1

Ч ПК2 I ЧЖГ

1Пр Лпр

и МС 1

г МС I

Усилители и умножители

ш}г[

ZF/7/?

ПерМ полут-плект

97/-

к ПК2

От ПК2 К розЗелт Фильтры

Рис. М.1. Структурная схема четырехпрограммной радиостанции:

ФГ - фильтр гармоник. МС - мост сложения, ПК1 - первый полукомплект, ПК2 - второй полукомплект

Рис. 11 2. Структурная схема .высокочастотного тракта передатчика:

4MB - частотномодулированиый возбудитель. ОК - оконечный каскад полукомплекта пере датчика: МС - мост сложения мощностей полукомплектов, ФГ - фильтр гармоник

Все каскады передатчика строятся по однотактной схеме. При использовании тетродов оконечный каскад передатчика предпочтительно выполнять по схеме с общим катодом, однако часто из соображений устойчивости он строится по схеме с общей сеткой (заземлены обе сетки по высокой частоте).

Колебательная мощность выходного каскада определяется по следующей формуле;

2т1кТ1фТ1„Т1ф п г \. ф

(11.1)

где Р-п - полная мощность передатчика программы в фидере; Т1к - КПД анодного контура выходного каскада (приблизительно 0,95); т)ф - КПД участков высокочастотного фидера от выхода полукомплекта до входа разделительного УВЧ фильтра (приблизительно 0,95); Т1м - КПД моста сложения (приблизительно 0,97); т)фпг - КПД фильтра подавления гармоник (приблизительно 0,98); т)рф - КПД разделительного фильтра (приблизительно 0,9).

Мощность предоконечного каскада зависит от усилительных свойств выходного каскада. Усилитель на многорезонаторном клистроне имеет обычно коэффициент усиления мощности более 27 дБ. Мощность, подводимая ко входу такого усилителя, не превышает

10 Вт. Предоконечный каскад в данном случае выгодно построить на ЛБВ. Коэффициент усиления мощности каскада на ЛБВ достигает 500-1000. Он работает без перестройки во всем диапазоне частот передатчика.

Для усиления на тетроде коэффициент усиления мощности приближенно полагают равным 35-40 для схемы с общим катодом и 10-15 для схемы с общей сеткой. В этом случае мощность предоконечного каскада достигает сотен ватт. Его удобно также построить на тетроде.

В диапазоне метровых волн для повышения стабильности частоты автогенератора возбудитель часто выполняют на пониженной частоте и затем используют один или несколько каскадов в режиме умножения частоты. Это обстоятельство учтено при изображении блока предварительного усиления на рис. 11.2.

В каскадах промежуточного высокочастотного тракта передатчика используют транзисторы. Особенностям построения и. расчета усилителей на полупроводниковых приборах посвящены гл. 7 и 10 (см. § 10.3) настоящего пособия, а также [11.1; 11.2].

Структурные схемы ЧМ возбудителей могут быть представлены несколькими вариантами. Их различие обусловлено рядом факторов. К числу последних можно отнести, например, метод получения Частотной модуляции, способы поддержания стабильности центральной частоты в заданных пределах, диапазон перестройки по частоте, требования к качественным показателям, мощность на выходе возбудителя и др.

В ЧМ возбудителях, выпускаемых до настоящего времени отечественной промышленностью, использовался в основном косвенный метод частотной модуляции с преобразованием модулированных по фазе импульсов в непрерывные ЧМ колебания. Эти возбудители по,аробно описаны в [11.3]. Достоинство этого метода модуляции в том, что средняя частота колебаний стабилизирована кварцем. К недостаткам следует отнести, во-первых, большой коэффициент умножения частоты в передатчике, что ухудшает его КПД, повышает уровень паразитной частотной модуляции; во-вторых, возникновение при широкой полосе модулирующих сигналов их существенных искажений, так как первый утроитель возбудителя имеет сравнительно узкую полосу пропускания (30-40 кГц) для ограничения прохождения к выходу возбудителя гармонических составляющих кварца.

В передатчиках, выпускаемых промышленностью в настоящее время, и во вновь проектируемых все шире внедряется принцип непосредственной частотной модуляции. Возврату к прямому методу ЧМ способствовала появившаяся возможность использования в качестве модулятора варикапа. Это существенно упростило схему ЧМ автогенератора.

В схемах непосредственного получения ЧМ автогенератор не может иметь кварцевой стабилизации частоты и потому стабильность частоты генерируемых колебаний оказывается низкой. Если учесть, что в контур автогенератора включен варикап, то стабиль-