Автор: Ковальчук В.С. Никанкин В.К.
Теги: электротехника водный транспорт электроника радиоэлектронные аппараты радиоэлектроника
Год: 1984
Текст
ВСКОВАЛЬЧУК
В. К. НИК АН КИН
В. С. КОВАЛЬЧУК, В. К. НИКАНКИН
СУДОВАЯ
Р АДИОЭЛ ЕКТРОН И КА
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Утверждено
Главным управлением
по работе с моряками
загранплавания, кадров
и учебных заведений
Минморфлота в качестве учебника
для учащихся судоводительской
и учебного пособия для учащихся
радиотехнической специальностей
мореходных училищ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1934
ББК 39.478
К56
УДК 621.37/39 : 629.123(075.3)
Рецензент В. В. Крестьянинов
Заведующий редакцией И. В. Макаров
Редактор Е. Д. Некрасова
Ковальчук В. С., Никанкин В. К.
К56 Судовая радиоэлектроника: Учебник для учащихся судо-
водит. и учеб, пособие для учащихся радиотех. спец, мореход,
училищ.-4-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1984.—
311 с., ил., табл.
Рассмотрены основы радиотехники и радиосвязи, электронные приборы, прин-
ципы работы приемопередающих устройств, импульсной радиотехники, морские ра-
диотелефонные и аварийные радиостанции, организация радиотелефонной связи мор
ской подвижной службы, а также радиосвязи морской подвижной спутниковой
службы. Большое внимание уделено вопросам, относящимся к полупроводниковой
радиоэлектронике, в том числе и микроэлектронике.
Четвертое издание учебника значительно переработано и дополнено в соответ-
ствии с новой программой предмета. Третье издание вышло в 1977 г.
3605040000-017 ББК 39.478
К 049(01)-84 225'84 6Т4.2
Издательство «Транспорт», 1984
ПРЕДИСЛОВИЕ
Радио — одно из величайших достижений человеческого разу-
ма— родилось в нашей стране. Изобретатель его — талантливый
русский ученый А. С. Попов — 7 мая 1895 г. на заседании физиче-
ского отделения Русского физико-химического общества успешно
продемонстрировал первый в мире радиоприемник. Теперь эта да-
та считается днем рождения радио.
На первом этапе развития радиосвязь называли связью без про-
водов. Впоследствии это название заменили более коротким сло-
вом «радио», которое происходит от греческого слова «радиус», что
в переводе на русский язык означает луч, так как антенна радио-
станции излучает электромагнитные волны во все стороны или в
определенном направлении подобно лучам света — по радиусам.
Со дня изобретения радио развитие радиотехники, а затем
электроники шло чрезвычайно быстрыми темпами. Если вначале
радио применялось в основном для радиосвязи, то в последующие
годы стали быстро развиваться такие отрасли радиотехники, как
телевидение (передача изображений по радио), телеуправление
(управление, различными объектами по радио), радиолокация (об-
наружение объектов с помощью отраженных радиоволн), радио-
навигация (судовождение с помощью радиоустройств).
В настоящее время в понятие радиоэлектроника входит целый
ряд ставших самостоятельными отраслей: радиосвязь, радиовеща-
ние, телевидение, радиолокация, радионавигация, радиоастроно-
мия, радиотелемеханика, быстродействующие электронно-вычисли-
тельные машины, электронная автоматика и т. д. Сейчас нет такой
области хозяйства, науки, техники, где бы не использовались те
или иные радиотехнические устройства.
Огромное значение электроники было отмечено В. И. Лениным
еще в первые годы Советской власти. В 1918 г. по его инициативе
и Нижнем Новгороде была создана радиолаборатория. В этой ла-
боратории под руководством известного русского ученого
М. А. Бонч-Бруевича были осуществлены очень важные работы
по созданию радиоламп, а также в области радиовещания и даль-
них связей на коротких волнах. В письме М. А. Бонч-Бруевичу от
б февраля 1920 г. В. И. Ленин подчеркнул: «Газета без бумаги и
«без расстояний», которую Вы создаете, будет великим делом. Вся-
ческое и всемерное содействие обещаю Вам оказывать этой и по-
цобиым работам» Г
1 Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 51, с. 130.
3
Коммунистическая партия и Советское правительство неустан-
но заботятся о развитии радиотехники и электроники в нашей
стране. Советские ученые, инженеры, конструкторы своими труда-
ми внесли огромный вклад в развитие радиотехнической науки.
Основываясь на достижениях радиоэлектроники, советские специ-
алисты создали электронные счетные машины, синхрофазотроны
и синхроциклотроны. Триумф советской радиотехники и электро-
ники— оснащение средствами радиосвязи и автоматического уп-
равления первых в мире искусственных спутников, космических
ракет и кораблей.
Основные направления экономического и социального разви-
тия СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятые
XXVI съездом КПСС, предусматривают выполнение следующих за-
дач.
Обеспечить более полное удовлетворение потребности народно-
го хозяйства в услугах связи, повысить их качество.
Продолжить формирование единой автоматизированной сети
связи страны на базе новейших систем передачи информации, раз-
вивать цветное телевидение и стереофоническое радиовещание. Ши-
ре использовать искусственные спутники Земли для организации
многопрограммного телевидения и радиовещания, телефонной свя-
зи с удаленными районами, передачи полос центральных газет
фототелеграфным способом.
Увеличить за пятилетие протяженность междугородных теле-
фонных каналов примерно в 1,8 раза, количество телефонов в
сельской местности в 1,3 раза, в том числе устанавливаемых у на-
селения в 1,4 раза.
Дальнейшее внедрение достижений радиоэлектроники в раз-
личные отрасли народного хозяйства, в том числе на морском
транспорте, будет способствовать скорейшему созданию матери-
ально-технической базы коммунизма.
Из всех многообразных направлений, по которым развивается
радиоэлектроника, на морском флоте наибольшее распростране-
ние получили радиосвязь, радионавигация и радиолокация. Физи-
ческие явления, которые лежат в их основе, те же, что и в других
областях радиоэлектроники, однако имеется ряд особенностей. По-
этому в данном учебнике основы радиоэлектроники излагаются
применительно к морской радиосвязи, радионавигации и радиоло-
кации. Именно с этими областями радиоэлектроники судоводите-
лям придется ближе всего соприкасаться в практической деятель-
ности.
Авторы
Глава I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОРСКОЙ РАДИОСВЯЗИ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
§ 1. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ
НА МОРСКОМ ФЛОТЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ
С начала зарождения радио стало незаменимым средством свя-
зи между судном и берегом. Оно позволяет предупредить суда,
удаленные часто на сотни и тысячи миль от береговых баз, об уг-
рожающих мореплаванию стихийных явлениях природы, неисправ-
ностях навигационной обстановки, определить местоположение
бедствующего судна, установить, какая требуется помощь, руко-
водить спасательными операциями на больших расстояниях. Кро-
ме того, радио является также одним из весьма эффективных
средств судовождения.
Огромные возможности радиоэлектроники позволили создать
в настоящее время разнообразные радиотехнические устройства и
системы, при помощи которых значительно облегчилось судовож-
дение.
Использование новейших радиотехнических устройств в портах
и на судах ускоряет оборачиваемость судов, снижает стоимость
перевозок, обеспечивает безопасность мореплавания.
Согласно Правилам Регистра СССР, радиооборудование мор-
ских судов подразделяется на оборудование средств радиосвязи,
радионавигации и трансляции.
Средства радиосвязи морского флота предназначены для:
обеспечения безопасности мореплавания и сохранности челове-
ческой жизни, имущества и грузов;
обслуживания нужд оперативного и диспетчерского руководст-
ва работой пароходств, портов, флота, предприятий и организаций
морского транспорта.
Средства радионавигации по своему назначению делят на сред-
ства радиопеленгации и радиолокации.
Средства радиопеленгации предназначены для определения
местонахождения судна или определения направления на подвиж-
ную или неподвижную радиостанцию с помощью устройств, имею-
щих свойство направленного приема электромагнитных волн. К
средствам радиопеленгации относятся береговые, судовые и шлю-
почные радиопеленгаторы.
Средства радиолокации предназначены для обнаружения над-
водных объектов, определения расстояния до них и пеленгования
в целях определения местонахождения и безопасного судовожде-
ния при плавании в условиях плохой видимости. К средствам ра-
5
диолокации относятся судовые и береговые радиолокационные
станции (РЛС).
К средствам радионавигации относятся также радиомаяки и ра-
диодальномеры.
Трансляционные средства предназначены для передачи по судну
служебных распоряжений в целях обеспечения безопасности пла-
вания и оперативного руководства работой на судне, а также для
передачи программ радиовещательных станций, лекций, докладов,
звукозаписи и т. д. К трансляционным средствам относятся тран-
сляционные и усилительные устройства.
Возросшие требования к управлению морским транспортом
выдвинули необходимость широкого оснащения судов комплексом
современных средств радиосвязи. Еще сравнительно недавно ра-
диотелеграфная связь была единственным видом радиосвязи меж-
ду судном и берегом. Сегодня на судах широко используется ра-
диотелефония, радиофототелеграфия и буквопечатание.
Отечественная радиопромышленность освоила выпуск нового
парка однополосной судовой радиоаппаратуры: радиопередатчи-
ков «Бриг», «Барк», «Корвет», «Муссон», радиоприемников
«Шторм», «Сибирь», «Циклоида», радиотелефонных станций «Чай-
ка-С», «Ласточка», «Ангара-РБ».
На суда поступают новые УКВ радиотелефонные станции
«Рейд», «Сейнер», «Причал», «Лоцман» и комплекс судовой радио-
телеграфной аварийной аппаратуры «Сирена». В качестве аварий-
ных радиостанций спасательных средств на судах используются
радиостанции «Шлюп» и «Плот». Разрабатывается новая аварий-
но-спасательная радиостанция «Ял», поисково-спасательная ра-
диостанция УКВ «Поиск-P», аварийные радиобуи «Поиск-Б» и
«Сарсат-АРБ», позволяющие определить местоположение объекта,
терпящего бедствие, по радиомаяку спутникового канала в системе
«Коспас-Сарсат» и привода поисково-спасательных средств по ра-
диомаяку ближнего привода.
В последние годы в систему морской диспетчерской связи ши-
роко внедряется буквопечатающая аппаратура типа Т-63 и тран-
смиттеры Т-53 производства ГДР. Отечественной промышлен-
ностью освоен более совершенный буквопечатающий аппарат
РТА-70Б, широкое внедрение которого в систему диспетчерской
связи предполагается в ближайшие годы.
Для повышения помехозашищаемости буквопечатающей радио-
связи разработана аппаратура повышения достоверности передачи
и приема информации типа «Сокол-Мр».
Для приема и передачи карт погоды, фотогазет, текстового ма-
териала в системе морской связи широко используются фототелег-
рафные приемные аппараты «ФАК-ГТ», «Ладога» и передающие
аппараты ФАК-ДМ.
К старому парку приемников Р-250 («Кит»), Р-670 («Русалка»)
разработаны демодулирующая приставка «Тополь-М» — для ис-
пользования в режиме буквопечатающего радиоприема и пристав-
6
ка Р-376М («Дон»)—для приема однополосных радиотелефонных
передач.
Для работы в системе НАВТЕКС разрабатывается приемник
со встроенным буквопечатающим устройством. Приемник будет
устанавливаться в штурманской рубке для обеспечения круглосу-
точной вахты на частоте 518 кГц и автоматического приема опе-
ративной навигационной информации, штормовых предупреждений
и прогнозов погоды.
В системе диспетчерской связи широко используют магнитофо-
ны типа «Звук-1М» и «Тембр-2С».
Для судов министерств морского и речного флота разработа-
ны широковещательный радиоприемник «Любава» и трансляцион-
ный приемник «Зыбь».
Поступают на суда телевизионные судовые системы «Горизонт»,
«Глобус» и трансляционная установка «Рябина».
Большое развитие получили средства радионавигации. На су-
дах используют РЛС «Дон», «Донец», «Океан», «Лоция», «Кивач»,
приемоиндикаторы «Пирс-1» (для работы с фазовыми гиперболи-
ческими системами) и КПС-4 (для работы с импульсными нави-
гационными системами).
Для обеспечения безопасного движения судов на акваториях
портов и в узкостях широко применяют радиолокационные систе-
мы контроля и управления, обеспечивающие получение информа-
ции о точном положении судна на фарватере в любых условиях ви-
димости.
В морских портах со сложными навигационными условиями
плавания и на каналах установлены береговые РЛС типа «Раскат».
Аппаратура портовой РЛС «Раскат» позволяет определять место
судна с высокой точностью, так как экран РЛС обеспечивает по-
лучение изображения в крупном и наиболее удобном для работы
масштабе. Станция дает возможность воспроизводить условные
ориентиры — линии оси фарватера, точки поворотов и т. п. Отсюда
информация, выдаваемая на судно, обладает хорошей надеж-
ностью.
В ближайшем будущем средства радионавигации получат еще
большее развитие. Создаются комплексные береговые системы ре-
гулирования движения судов с использованием современных дости-
жений технического прогресса в области электроники и вычисли-
тельной техники.
Планируется поступление на флот комплекса, состоящего из
радиолокационной части, системы комплексной автоматизации
«Бриз-1» и автоматизированного радиолокационного индикатора
предупреждения столкновения судов «Бриз-Е». Заканчивается раз-
работка системы комплексной автоматизации «Бирюза».
Совершенствуются судовые и береговые радиолокаторы. РЛС
«Дон» заменяют РЛС «Наяда».
В целях обеспечения высокой точности плавания в стесненных
условиях предусмотрена возможность трансляции изображения
7
< (hp.iH.i береговой станции на телевизионный приемник, установ-
л<-iiiii.iii на проводимом судне.
Значительное развитие получат радионавигационные системы
(1’1 К’,) ближнего и дальнего действия, позволяющие радиотехниче-
скими методами с высокой точностью определять местоположение
iх uia и море и на любых расстояниях от берега. Освоение косми-
ческого пространства и создание РНС, использующих искусствен-
ные спутники Земли, открывают новые возможности для непре-
рывного определения местоположения судов.
Применение на судах счетно-решающих машин, а также ма-
шин для автоматического счисления координат в сочетании с раз-
ными приборами технических средств судовождения создает пред-
посылки для полной автоматизации процессов судовождения.
§ 2. ОБЩАЯ СХЕМА РАДИОСВЯЗИ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Система радиосвязи любого вида (радиотелеграфия, радиотеле-
фония, радиолокация, фототелеграфия, телевидение и т. д.) состо-
ит из трех основных элементов: радиопередающего и радиоприем-
ного устройств и среды, через которую проходит электромагнит-
ная энергия от передатчика к приемнику. Общая схема радиосвязи
показана на рис. 1.
Радиопередающее устройство состоит из следующих основных
элементов: источника электрической энергии, генератора высоко-
частотных колебаний, антенны и управляющего устройства.
Генератор высокой частоты преобразует энергию источника
электропитания в энергию тока высокой частоты. При этом генера-
тор вырабатывает высокочастотный ток определенной частоты, ко-
торая зависит от параметров колебательной системы генератора.
Ток высокой частоты, вырабатываемый генератором, передает-
Рис. 1
8
ся в антенну. Под воздействием высокочастотного тока вокруг ан-
тенны возникает электромагнитное поле, которое распространя-
ется в окружающем пространстве, образуя электромагнитные вол-
ны, или радиоволны.
Чтобы радиоволны, излучаемые антенной передатчика, перено-
сили передаваемый сигнал, в передатчике предусматривается уп-
равление высокочастотным током по закону передаваемого сигнала
путем изменения одного из параметров высокочастотного колеба-
ния (амплитуды, частоты или фазы) в соответствии с мгновенным
значением передаваемого сигнала. Такое управление обеспечива-
ет «запись» передаваемого сигнала на колебания высокой частоты.
Радиоприемное устройство состоит из антенного устройства, из-
бирательного устройства, усилителя, детектора, воспроизводяще-
го устройства и источника электрической энергии.
Радиоволны, излучаемые антенной передатчика, достигая ан-
тенны приемника, вызывают в ней переменный ток с частотой, рав-
ной частоте тока в антенне передатчика, но с амплитудой, в мил-
лионы раз меньшей. При этом в антенне приемника возникают од-
новременно токи других частот от других одновременно работаю-
щих радиостанций. Для того чтобы выделить из всех радиосигна-
лов, принимаемых приемной антенной, полезный радиосигнал (ра-
диосигнал корреспондента), в приемнике имеется избирательное ус-
тройство, на которое подаются радиосигналы из антенны. Выделен-
ный избирательным устройством полезный радиосигнал усилива-
ется усилителем высокой частоты (УВЧ).
Если бы далее высокочастотный полезный радиосигнал был по-
дан непосредственно на воспроизводящее устройство (телефон или
громкоговоритель), он не был бы воспроизведен. Поэтому высо-
кочастотный сигнал направляется в детектор, назначение которо-
го— преобразовывать высокочастотные колебания с «записан-
ным» на них в передатчике сигналом в колебания, форма которых
соответствует форме передаваемого сигнала. После детектора сиг-
нал подается через усилитель низкой частоты (УНЧ) или непос-
редственно на воспроизводящее устройство.
Источник электрической энергии обеспечивает питание элемен-
тов приемника.
§ 3. ПРИНЦИП ТЕЛЕГРАФНОЙ И ТЕЛЕФОННОЙ РАДИОСВЯЗИ,
ФОТОТЕЛЕГРАФИИ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Каждый радиопередатчик излучает через антенну электромаг-
нитные колебания определенной частоты. Для того чтобы исполь-
ц)нать электромагнитные колебания высокой частоты для переда-
чи телеграфных знаков, речи, неподвижных и движущихся изоб-
ражений, необходимо управлять ими в соответствии с видом ра-
боты (радиотелеграф, радиотелефон, фототелеграф и телевиде-
ние).
9
Y
Радио- Оконечный
приемник аппарат
Ток на быходе
приемника
Збукобые
колебания Шухи
околи телефона
t
Рассмотрим сначала телеграфную и телефонную радиосвязь,
а затем остановимся на фототелеграфии и телевидении. Принцип
радиотелеграфной и радиотелефонной связи показан на рис. 2, а.
При радиотелеграфной работе управление колебаниями в пере-
датчике ведется при помощи телеграфного ключа или реле транс-
миттера. Если передается телеграфный сигнал, то при нажатии
ключа высокочастотный ток поступает в антенну и электромагнит-
ная энергия излучается в пространство, а при отжатии — излуче-
ние прекращается. Следовательно, при радиотелеграфии высоко-
частотный ток поступает в антенну не непрерывно, а через проме-
жутки времени, сериями незатухающих колебаний различной дли-
тельности (короткие серии соответствуют точкам, длинные — ти-
ре). Изменение тока в антенне передатчика в случае двух после-
довательных нажатий ключа: кратковременного и длительного, т. е.
при передаче «точки» и «тире», показано на рис. 2, б. Этому соче-
танию в телеграфной азбуке соответствует буква «А».
В антенне приемника получается высокочастотный ток анало-
гичной формы, но очень слабый. В приемнике он должен быть уси-
лен и затем преобразован в импульсы постоянного тока при при-
еме на телеграфный аппарат или в ток звуковой частоты при при-
еме с помощью телефона или громкоговорителя на слух.
При радиотелефонной связи управление колебаниями передат-
чика осуществляется при помощи микрофона, при этом высокочас-
10
тотный ток поступает в антенну непрерывно, но амплитуда его из-
меняется в соответствии со звуковыми колебаниями, действующими
на микрофон передатчика.
Как видно из рис. 2, в, передаваемый голосом сигнал создает
звуковые колебания воздуха, которые в свою очередь вызывают со-
ответствующие изменения тока в микрофоне. Ток от микрофона
воздействует на высокочастотные колебания передатчика. В соот-
ветствии с этим амплитуда тока высокой частоты в антенне передат-
чика изменяется по закону колебаний звуковой частоты, воздейст-
вующей на микрофон.
Радиоволны, излучаемые антенной передатчика, возбуждают в
приемной антенне весьма слабый ток высокой частоты, амплитуда
которого изменяется по закону передаваемого звукового сигнала. В
приемнике после соответствующего усиления ток высокой частоты
преобразуется с помощью детектора в ток звуковой частоты. Этот
ток воздействует на телефон или громкоговоритель, в результате
чего возникают звуковые колебания, соответствующие звуковым
колебаниям, воздействовавшим на микрофон передатчика.
Принцип фототелеграфии и телевидения заключается в том, что
передаваемое изображение разделяется в определенной последова-
тельности на большое число малых элементов. При помощи специ-
ального устройства преобразуются световые импульсы от каждого
элемента разложения в последовательность электрических импуль-
сов напряжения, которые используются, подобно колебаниям в ра-
диотелефонии, для управления колебаниями высокой частоты.
В приемнике производится обратное преобразование, высокоча-
стотные модулированные колебания детектируются и полученный
сигнал преобразуется в видимое изображение.
Преобразование изображения в последовательность электричес-
ких сигналов происходит при помощи передающей электронно-лу-
чевой трубки (ЭТЛ). Впервые в СССР передающая трубка была
предложена в 1931 г. проф. С. И. Катаевым и названа иконоско-
пом.
Упрощенная схема иконоскопа приведена на рис. 3, а. Оптиче-
ская система линз Л проектирует изображение предмета И на спе-
циальный экран — фотомозаику. Экран состоит из мельчайших
изолированных друг от друга фотокатодов ФК, нанесенных на тон-
Рис. 3
11
кую слюдяную пластинку С й представляющих собой крупинки се-
ребра, активированные цезием. Задняя стенка слюдяной пластин-
ки покрыта сплошным металлическим слоем М, имеющим вывод
к активному сопротивлению R.
Когда изображение проектируется на фотомозаику, из каждого
его элемента вылетают электроны, число которых пропорционально
интенсивности падающего света. Электроны притягиваются поло-
жительно заряженным анодом А, выполненным в виде металличе-
ского покрытия внутри части трубки. При этом элементы мозаики
приобретают положительные заряды и на мозаике получается
вместе с оптическим как бы электрическое изображение, состоя-
щее из положительных электрических зарядов разной величины.
Положительные заряды мозаики притягивают к пластинке М про-
порциональные отрицательные заряды, которые будут связаны с
зарядами крупинок до тех пор, пока не исчезнет заряд на крупин-
ках фотомозаики.
Снизу, в узкой части трубки, помещена электронная пушка, со-
стоящая из оксидного катода К, фокусирующего ФЭ и ускоряюще-
го УЭ электродов и создающая узкий пучок электронов, называе-
мых электронным лучом. Узкий пучок электронов проходит в поле
двух взаимно перпендикулярных систем отклоняющих катушек
ОК, перемещается по фотомозаике, прочерчивая ее по строчкам.
При этом с конца каждой строчки в начало следующей строчки
луч смещается практически мгновенно. Траектория луча по фото-
мозаике показана на рис. 3, б.
Попадая на положительно заряженные крупинки мозаики,
электронный луч разряжает их, вследствие чего соответствующие
отрицательные заряды уходят с пластины М через резистор R, соз-
давая на нем некоторое напряжение. Очевидно, чем больше осве-
щенность разряжаемых крупинок, тем больше ток, проходящий че-
рез резистор R, а следовательно, и напряжение на нем.
Таким образом, при прочерчивании электронным лучом по строч-
кам всей фотомозаики на резисторе R создается напряжение, из-
меняющееся пропорционально изменению освещенности элемен-
тарных участков изображения. Это напряжение на резисторе R и
является (после усиления) напряжением, модулирующим коле-
бания высокой частоты.
Далее модулированные колебания излучаются — распространя-
ются от передатчика к приемнику, принимаются последним, усили-
ваются и детектируются, в результате чего получаются импульсы
напряжения, аналогичные модулирующим импульсам напряжения
в пункте передачи. Сделать их видимыми позволяет приемная
электронно-лучевая трубка (кинескоп), которая впервые была
предложена в 1907 г. в России проф. Б. Л. Розингом. Схема кинес-
копа изображена на рис. 3, в.
В кинескопе так же, как и в передающей трубке, имеется элект-
ронная пушка, снабженная управляющим электродом, напряжение
на котором определяет плотность тока в луче. Луч падает на экран,
представляющий собой тонкий слой вещества, нанесенного на
12
широкое дно трубки и способного светиться при попадании на не-
го электронов. В месте падения луча экран светится, причем яр-
кость его свечения пропорциональна потенциалу на управляющем
электроде трубки, создаваемому продетектированным и усилен-
ным напряжением.
Две системы вертикального и горизонтального отклонения зас-
тавляют луч обегать весь экран последовательно строчка за строч-
кой синхронно и синфазно с лучом в передающей трубке. При та-
ком перемещении электронного луча с изменяющейся интенсив-
ностью обеспечивается воспроизведение передаваемого изображе-
ния на экране кинескопа.
Таким образом, в различных случаях радиосвязи (радиотеле-
графия, радиотелефонная, фототелеграфная, телевидение) в пере-
датчике и приемнике имеется ряд существенно разных электриче-
ских устройств, но во всех случаях для осуществления радиосвязи
используются модулированные колебания.
§ 4. ДЛИНА РАДИОВОЛН.
ДЕЛЕНИЕ РАДИОВОЛН НА ДИАПАЗОНЫ
Для осуществления радиосвязи, как было выяснено раньше, пе-
редающая радиостанция излучает электромагнитные волны, или
радиоволны, которые распространяются в окружающем простран-
стве со скоростью света с = 3-108 м/с) Радиоволны создаются с по-
мощью переменного тока высокой частоты, поступающего в антен-
ну, и их принято различать по частоте и длине волны. <
Частота радиоволн зависит от частоты переменйбго тока в пе-
редающей антенне, излучающей эти волны. Ее обозначают буквой
f и измеряют в герцах (1 Гц — одно колебание в секунду), в кило-
герцах (1 кГц=103 Гц), в мегагерцах (1 МГц=106 Гц) или в гига-
герцах (1 ГГц=109 Гц).
В современной радиотехнике используется широкий спектр ра-
диочастот, лежащий от 3-103 до 3-1012 Гц.
Длина волны — это расстояние, проходимое волной за время,
равное одному периоду, т. е. за время одного колебания тока в ан-
тенне. Длина радиоволны обозначается буквой % и измеряется в
метрах.
''Радиоволна распространяется со скоростью с и за время Т, рав-
ное одному периоду, пройдет путь
\ = сТ.
Учитывая, что T=\/f, получим
\=clf.
(1)
кГц, ее длина
Пример 1. Если излучается радиоволна с частотой = 500
с З-Ю3
* — = “—~— = 600 м. Если Х=30 м, (=10 МГц, т. е. чем короче волна,
f 500- 103
им больше частота.
13
Таблица I
Номер полосы Диапазон частот (исключая нижний предел, включая верхний предел) Длина волны Метрическое подразделение волн Буквенное обозначение диапазонов
4 3—30 кГц 100—10 км Мириаметровые (сверх- длинные) ОНЧ; VLF
5 30—300 кГц 10—1 км Километровые (длин- ные) НЧ; LF
6 300—3000 кГц 1000—100 м Гектометровые (сред- ние) СЧ; MF
3—30 МГц 100—10 м Декаметровые (корот- кие) ВЧ, HF
8 30—300 МГц 10—1 м Метровые (ультрако- роткие) ОВЧ; VHF
9 300-3000 МГц 100—10 см Дециметровые УВЧ: UHF
10 3—30 ГГц 10—1 см Сантиметровые СВЧ; SHF
11 30—300 ГГц 10—1 мм Миллиметровые КВЧ; EHF
12 300—3000 ГГц 1—0,1 мм Децимиллиметровые —
Примечания: I. В скобках приведены старые названия диапазонов.
2. Средние волны от 100 до 200 м (3000—1500 кГц) называются промежуточными.
Специфические особенности волн различной длины, главным
образом распространение их в пространстве, привели к необходи-
мости разделения их на участки, или диапазоны. Номенклатура ди-
апазонов частот и волн, используемых для радиосвязи, приведена
- в табл. 1.
Деление на диапазоны весьма условно, так как между диапазо-
нами нет никаких резко выраженных границ.
Мириаметровые волны используют для целей радионавигации,
километровые — для радиосвязи и радиовещания.
Гектометровые — для радиовещания, морской радиосвязи и ра-
диомаячной службы.
Международной частотой вызова и бедствия в морской радио-
связи является частота 500 кГц (волна 600 м) при работе телегра-
фом и частота 2182 кГц — при работе радиотелефоном в диапазо-
не ПВ. Частота 156,8 МГц служит для этих же целей в полосе ча-
стот между 156 и 162 МГц.
Декаметровые волны предназначены для дальней радиосвязи,
передачи сигналов точного времени радиовещания и т. д.)Метровые,
дециметровые и сантиметровые волны применяют в телевидении,
радиолокации, радиорелейной связи, радиотелефонной связи на
небольшое расстояние. Диапазоны миллиметровых и децимилли-
метровых волн осваивают для применения в области космической
связи и других целей.
§ 5. МОДУЛЯЦИЯ, СОСТАВ МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ
В общем случае модуляцией называется процесс управления
током радиочастоты с помощью первичных сигналов, получаемых
от микрофона, передающей ЭЛТ и т д.
Мгновенное значение силы тока в антенне передатчика харак-
теризуется амплитудой /м0, частотой (оо и фазой <р0. Первичные сиг-
налы, управляющие колебаниями передатчика, могут изменять один
из этих параметров. В соответствии с этим различают амплитудную,
частотную и фазовую модуляции.
Амплитудная модуляция. Рассматривая амплитудную модуля-
цию (AM), для простоты предположим, что на микрофон воздейст-
вует звуковое колебание только одной частоты (рис. 4, а). При
модуляции амплитуда тока высокой частоты изменяется в соответ-
ствии с законом изменения этого звукового колебания. Такое мо-
дулированное высокочастотное колебание показано на рис. 4, б.
Математическое представление процесса колебаний, модули-
рованных по амплитуде, можно получить, если выразить зависи-
мость модулированного тока от времени. При отсутствии модуля-
ции мгновенное значение тока в антенне радиопередатчика может
быть представлено выражением
г = /м0 “S , (2)
где 1мо — амплитуда колебаний высокой частоты при отсутствии модуляции;
[; (Оо — угловая частота тока в антенне.
При отсутствии модуляции амплитуда 7мо остается постоянной.
При наличии модуляции амплитуда колебаний высокой частоты
изменяется по закону колебаний звуковой модулирующей частоты
и, как это следует непосредственно из рис. 4, б, может быть опре-
делена по формуле
= /уо 4- Д/м cos Qt, (3)
где /м — амплитуда колебаний высокой частоты при модуляции;
Д/м — наибольшее изменение амплитуды колебаний высокой частоты;
R — угловая частота звуковых колебаний.
Вынося за скобку /мо, получаем
^м = ^моО +/к cos Q/), (4)
где «1 = Д/м//мо называется коэффициенте
модуляции.
Коэффициент модуляции пока-
ти тет степень изменения ампли-
I Уды колебаний высокой частоты,
ИЛИ, как принято говорить, глуби-
УЧ модуляции.
Рис. 4
15
Рис. 5
Если амплитуда модулиро-
ванных колебаний определя-
ется согласно выражению (3),
то мгновенное значение тока
модулированных колебаний
i = / м cos u>Qt =
= /м0 (1 + т cos Qt) cos . (4*)
Раскрыв скобки, получим
I = ccs “(/ +
+ /м0/п cos Qt cos u>Qt. (4**)
Для того чтобы уяснить,
что представляет собой высо-
кочастотное модулированное
колебание, воспользовавшись
тригонометрическим выраже-
нием .
cos a cos 3 —
I
= — [cos (а — ₽) -|- cos (а + ₽)]
и преобразуя уравнение (4**),
получим
* = /mo’cos °'с/ + ~у МО cos (“0—
т
— Q)t + — /м0 cos (и,0 + 2) t. (5)
Это уравнение показывает (рис. 5, а), что колебания высокой
частоты, модулированные звуковой частотой, можно рассматривать
как сумму трех простых высокочастотных синусоидальных колеба-
ний:
колебания с угловой частотой <оо и амплитудой 7„0;
колебания с угловой частотой
(соо+й) и амплитудой
— / •
2 м0’
колебания с угловой частотой (<оо—Й) и амплитудой —/м0.
Частота первого колебания называется несущей угловой час-
тотой,'частоты второго и третьего колебаний называются боковыми
угловыми частотами.
Рассмотрен простейший случай, когда модуляция производится
с помощью колебаний одной звуковой частоты.
Однако в практике модуляция обычно создается речью или му-
зыкой, т. е. целым спектром колебаний звуковых частот Q2, йз
И Т. Д. ОТ ймин ДО ймакс-
Заменив угловые частоты щ и Q циклическими f и F, мгновенное
16
значение силы тока модулированного колебания при модуляции
спектром звуковых частот можно записать:
п -к
f = cos 2л/01! + т,, cos 2 л (/0 — F п) t +
/i-1
n =
+ V m,i COS 2л (/0 + F„) t. (6)
zi-1
Таким образом, колебания высокой частоты, модулированные
спектром низких частот, можно рассматривать как сумму целого
ряда простых синусоидальных колебаний высокой частоты. Боко-
вые частоты модулированных колебаний расположены симмет-
рично относительно несущей и образуют две так называемые бо-
ковые полосы, частот. Верхняя боковая полоса частот занимает ин-
тервал частот от /о+^мпн до fo + TMai(c, нижняя —от /0—КМШ1 до
/о—Т’макс. Спектр высоких частот, заключенный между двумя край-
ними боковыми частотами fo+Лиакс и fo—Гмакс и, следовательно,
равный их разности, т. е. 2Кмако называется спектром излучаемых
частот радиопередатчика.
Название «боковые частоты» подтверждается изображением
состава модулированных колебаний на спектральной диаграмме
(рис. 5, б), на которой по горизонтали отложены частоты, а вер-
тикальные отрезки изображают амплитуды соответствующих час-
тот. Следовательно, при амплитудной модуляции передатчик за-
нимает полосу частот, ширина которой равна двум максимальным
частотам модуляции 2ГМакс-
Две радиостанции не могут работать без взаимных помех, если
их несущие частоты отличаются друг от друга не меньше чем на
сумму их максимальных частот модуляции.Для ведения нормальных
служебных переговоров спектр модулирующих частот ограничива-
ется диапазоном Кмш1=350 Гц и /?макс = 3000 Гц.
Частотный спектр, занимаемый в эфире обычным амплитудно-
модулированным передатчиком, составляет не менее 6 кГц. Так
как каждая радиотелефонная станция занимает спектр частот,
то количество одновременно работающих станций ограничено.
Теснота в эфире заставила искать пути уменьшения спектра
частот, излучаемого радиотелефонной станцией. Сужение спектра
частот стало единственной возможностью решить указанную проб-
лему распределения частот между радиостанциями, которая ста-
новилась все более острой с развитием морского транспорта. Все-
мирная административная конференция по радиосвязи (ВАК.Р —
67), состоявшаяся в 1967 г. в Женеве, приняла решение о переводе
радиотелефонной связи в диапазонах промежуточных и коротких
ноли с работы амплитудной модуляцией на однополосную моду-
линию.
Рассмотрим сущность однополосной радиотелефонии. Как вид-
но из выражения (5) амплитудно-модулированного колебания, ин-
формация о передаваемом сигнале заключена в модулирующей
Жж
HI | -
|| |
частоте F. Передаваемое сообщение содержится только в боковых
полосах в равной степени как в верхней (третье слагаемое уравне-
ния), так и в нижней (второе слагаемое). Несущая частота
/мо/cos 2nf0t полезной информации в себе не несет. Следовательно,
для передачи информации вполне достаточно излучать только одну
боковую полосу частот, восстанавливая несущую в месте приема.
Такая передача называется однополосной боковой передачей
(ОБП).
В радиопередатчике однополосной сигнал формируется из обы-
чного амплитудно-модулированного сигнала после ряда сложных
преобразований, при этом колебания несущей частоты и нерабочей
боковой полосы подавляются. В приемном устройстве несущая ча-
стота восстанавливается с помощью маломощного генератора.
При однополосной передаче в одном и том же диапазоне частот
можно разместить в 2 раза больше радиостанций, так как работа
на ОБП в 2 раза уменьшает ширину полосы частот, излучаемую
передатчиком. Другим преимуществом однополосной передачи яв-
ляется увеличение мощности передатчика. Расход энергии на из-
лучение только одной боковой полосы и сужение полосы частот
равносильны общему выигрышу мощности в 8—16 раз.
К недостаткам однополосной модуляции следует отнести боль-
шую сложность формирования сигнала сравнительно с AM и пото-
му большую стоимость передатчика. Кроме того, при однополосной
радиотелефонии к стабильности частот передатчика и приемника
предъявляются более высокие требования.
Частотная модуляция. При частотной модуляции (ЧМ) модули-
рующие колебания звуковой частоты Q изменяют частоту «о высо-
кочастотных колебаний, амплитуда же последних остается неиз-
менной. Увеличение звукового напряжения в положительный полу-
период (рис. 6, а) приводит к росту и, а уменьшение его в отрица-
тельный полупериод — к убыванию со. Эффект модуляции при час-
тотной модуляции оценивается по наибольшему отклонению часто-
ты от среднего (несущего) значения. Это отклонение называют де-
виацией частоты и обозначают Дсомакс.
Отношение наибольшего отклонения частоты к модулирующей
частоте называется индексом частотной модуляции:
nif = А<°макс/^.
Уравнение для мгновенного значения тока, модулированного по
частоте одной звуковой частотой, имеет вид
г = /м0 sin (ш0< -f- nif sin Qt),
где /„о — амплитуда тока высокой частоты при отсутствии модуляции;
о>о — угловая частота высокочастотных колебаний;
гп/ — индекс частотной модуляции;
Q — угловая частота модулирующего сигнала.
Из последнего уравнения видно, что текущая фаза ото/ перио-
дически изменяется за счет модуляции, при этом периодическое
изменение фазы колебания является одновременно и периодичес-
ким изменением частоты.
18
Анализ выражения частотно-модулированного тока, который
здесь не приводится, показывает, что он, в отличие от амплитудно-
модулировэнного колебания, состоит не из двух боковых частот, а
из бесконечного ряда:
+ 2; сор Ц- 22; шр + 32
II Т. д.
Различают узко- и широкополосную частотные модуляции. Если
индекс модуляции т> мал (узкополосная модуляция), то с увели-
чением порядка боковой частоты ее амплитуда резко уменьшается
и спектр с практически ощутимыми амплитудами боковых частот
оказывается узким. Если индекс велик (широкополосная модуля-
ция), то спектр модулированного колебания значительно расши-
ряется.
Узкополосная частотная модуляция имеет ширину спектра, не
превышающую удвоенной при амплитудной модуляции (индекс ntf
меньше единицы). Она применяется для служебной радиотелефо-
нии.
Широкополосная частотная модуляция применяется при высо-
кокачественном радиовещании, например в каналах звукового со-
провождения телевизионных передач. При этом максимальная де-
ии.щия частоты получается равной 75 кГц, эффективная ширина
Колосы равна удвоенной частоте девиации и составляет 150 кГц.
I» ной полосе следует добавить защитную полосу, служащую для
Предотвращения помех между соседними станциями (обычно бе-
рут 25 кГц в каждую сторону), тогда ширина канала 75+75 +
I 75+25=200 кГц.
Из-за широкого спектра широкополосная частотная модуляция
|Й|!ПОЛЬЗуется лишь в диапазоне УКВ.
19
Фазовая модуляция. При фазовой модуляции модулирующие
колебания звуковой частоты Q изменяют фазу <р высокочастотных
колебаний. Амплитуда же последних остается неизменной
(рис. 6, б). Увеличение звукового напряжения Ua в положительную
часть периода приводит к сдвигу фазы в сторону опережения, а
уменьшение этого напряжения в отрицательную часть периода его
изменения — к сдвигу фазы в сторону отставания. В первом случае
период колебания высокой частоты уменьшается, а частота увели-
чивается, во втором случае период возрастает, а частота убывает.
Таким образом, колебания, модулированные по фазе, можно рас-
сматривать как колебания, модулированные по частоте. Закон изме-
нения фазы колебаний можно представить зависимостью
V = <ро+ A<Posin Qt-
Тогда мгновенное значение тока высокой частоты можно опре-
делить согласно выражению
i = /м0 sin (о.0/ + <р0 + Д<Ро sill 20 ,
где Дфо — максимальное отклонение сдвига фазы колебания от среднего значе-
ния или, как принято называть, фазовое отклонение.
Величина Аср0 sin Q/ дает опережение или отставание по фазе то-
ка в данный момент времени по сравнению с тем значением его,
которое было бы в этот момент при отсутствии модуляции.
Выражение для тока, модулированного по фазе, показывает,
что спектр колебания, модулированного по фазе, состоит из несу-
щей частоты (о0 и бесконечно большого числа боковых частот (не-
смотря на то, что модуляция производилась всего лишь одной зву-
ковой частотой Q).
Манипуляция. Телеграфная работа, называемая манипуляцией,
является частным случаем модуляции. Манипуляция, аналогично
модуляции, может быть амплитудной, частотной, фазовой и им-
пульсной. При амплитудной манипуляции изменяется амплитуда
колебаний от нуля до конечной величины, при частотной — частота
колебаний, при фазовой — фаза колебаний обычно на 180° в такт
с нажатием и отжатием ключа. Импульсная манипуляция является
амплитудной. При амплитудных видах манипуляции в момент от-
жатия ключа сигнал пропадает и, значит, пауза пассивна. В слу-
чае частотной и фазовой манипуляции пауза активна. Частотная
манипуляция в 2 раза, а фазовая в 4 раза более помехоустойчивы,
чем амплитудная.
Различают телеграфию ручную, быстродействующую и букво-
печатающую. Скорость передачи определяется в бодах. Один бод
соответствует передаче в 1 с одной элементарной посылки, т. е. точ-
ки. Скорость быстродействующей передачи примерно в 10 раз, а
буквопечатающей в 2—3 раза выше ручной. Наибольшая скорость
обеспечивается при фазовой манипуляции (500 Бод). При телегра-
фии так же, как и при телефонии, радиопередатчик излучает не
одну несущую частоту, а спектр боковых частот. Ширина полосы
значительно уже, чем при телефонии, и возрастает при увеличении
20
скорости манипуляции. Наибольшая ширина полосы (8 МГц) об-
разуется при импульсной манипуляции, применяемой в РЛС. Объ-
ясняется это тем, что длительность импульса очень мала. Чем уже
импульс, тем большее число гармоник он содержит, а, значит, шире
его полоса.
§ 6. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ
ТИПИЧНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
В обозначениях видов работы или типов излучения, введенных
Всемирной административной конференцией по радиосвязи
(ВАКР—79), первая буква указывает тип модуляции: А—ампли-
тудная, Н — однополосная с полной несущей, R — однополосная
с ослабленной несущей, J — однополосная с подавленной несущей,
F— частотная, G — фазовая, К —амплитудно-импульсная и т. д.
Следующая за модуляцией цифра указывает на характер сиг-
нала, модулирующего основную несущую: 1—одноканальный, со-
держащий дискретную информацию без использования поднесу-
щей; 2 — одноканальный, включающий дискретную информацию с
использованием поднесущей; 3 —одноканальный, имеющий анало-
говую информацию; 7 — многоканальный, вмещающий дискретную
информацию; 8 — многоканальный, содержащий аналоговую ин-
формацию.
Третий элемент обозначения, буква, указывает тип передавае-
мой информации: А — телеграфия, прием слуховой; В — телеграфия,
прием автоматический; С — факсимиле; D — телеметрия, передача
данных; Е — телефония.
Например: А1А (А1)1 — телеграфия незатухающими колебани-
ями с использованием азбуки Морзе, A2A (А2) — тональная теле-
графия (используется в аварийных случаях), J3E (A3J) —однопо-
лосная телефония с подавленной несущей, FIB (F1) —автоматиче-
ская телеграфная связь (БПЧ), F3E (F3)—телефония с исполь-
юванием частотной модуляции.
§ 7. РАЗЛОЖЕНИЕ СЛОЖНОГО КОЛЕБАНИЯ
НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ
Самым простым колебанием является гармоническое, т. е. си-
нусоидальное; оно описывается уравнением
i = 1Л sin u>t или i = /и cos wt,
|jn* I — мгновенное значение;
— амплитуда тока.
Простое колебание не может быть разложено на составляющие,
поскольку оно их не содержит. Любое искажение синусоиды озна-
чает переход к сложному колебанию. Последнее можно разложить
1 В скобках здесь и далее указано старое обозначение.
21
Рис. 7
на ряд простых колебаний (гармоник). Гармоникой называется
простое колебание, частота которого кратна основной частоте. Ос-
новной частотой является частота сложного колебания.
Графический пример разложения сложного колебания на сос-
тавляющие приведен на рис. 7.
При сложении силы постоянного тока /0=3 А и гармоник
<i=5cosu>i; Z2 = 2cos<o^ (ab — ас + ad 4- ае) получится периодическая
последовательность импульсов колоколообразной формы с ампли-
тудой /м= 10 А, т. е. можно утверждать и обратное: эти импульсы
состоят из постоянной составляющей, первой гармоники, имеющей
частоту, равную частоте следования импульсов, и второй гармоники,
частота которой в 2 раза выше.
Математическая запись такого разложения имеет вид
i — /0 4- I\ cos <ot +12 cos = 3 4- 5 cos 4- 2 cos 2wt.
Теорема Фурье доказывает, что периодическую последователь-
ность импульсов любой формы можно разложить на постоянную
составляющую, которая определяется площадью импульса, отне-
сенной к периоду его следования, на бесконечное число гармоник
с убывающей амплитудой и возрастающей частотой:
i = /q'4“ /1 cos -J- 72 cos -J- • • -Г и cos nat.
С помощью фильтра (контура) можно выделить любую из этих
гармоник, что равносильно умножению частоты.
§ 8. БИЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ
Возьмем два простых колебания: сигнала с частотой /с и гете-
родина /г. Смешаем эти колебания сначала на линейном элементе,
например резисторе.
>2
Из-за разности частот фазы колеба-
ний будут набегать. В момент синфазно-
сти амплитуды колебаний суммируются,
и результирующее колебание пройдет че-
рез свой максимум. В момент противо-
фазности наоборот — амплитуды вычи- $
таются и результирующее колебание
пройдет через минимум. Осциллограмма
результирующего колебания имеет вид
синусоиды с постепенно убывающей до
минимума и нарастающей до максимума
амплитудой (рис. 8, а, б, в). Это явление
иногда называют биениями, хотя в дейст-
вительности здесь нет биений. Каждое из
колебаний существует самостоятельно,
независимо от другого, и новые частоты
не появляются (этот принцип независи-
мости называется суперпозицией). Правда,
Рис. 8
на осциллограмме вид-
на огибающая результирующего колебания, частота которой равна
разности смешиваемых частот fr—fc или fc—fr. Однако вы-
делить эту разностную частоту без нелинейного элемента (детек-
тора) невозможно. Для ее выделения необходимо смешивать коле-
бания на нелинейном элементе. В этом случае возникают настоя-
щие биения и появляются новые частоты. В результате детектиро-
вания биений образуется сложное колебание, в состав которого
входят три спектра частот: спектр гармоник сигнала fc, 2fc, 3fc, ...;
спектр гармоник гетеродина fr, 2fr, 3fr, ...; спектр комбинационных,
т. е. суммарных и разностных, частот fr+fc, fr—fc, ‘2fr—fc,
2f.c—fr, ... и другие комбинации.
Процесс этот называется преобразованием частоты, а нелиней-
ный элемент — преобразователем частоты. Если сигнал модулиро-
ван, то все составляющие отмеченных спектров окажутся промо-
дулированными. Фильтром можно выделить любую частоту спект-
ра и обеспечить подавление внеполосных шумов и ненужных по-
бочных частот (продуктов преобразования). Выделение гармони-
ки эквивалентно операции умножения частоты. На этом принципе
построены умножители частоты. Выделение разностной частоты
(преобразование вниз) или суммарной (преобразование вверх) рав-
носильно операциям вычитания или суммирования соответственно.
В супергетеродинных приемниках выделяют разностную часто-
ту. Эта частота называется промежуточной fnp=fr—fc- Преобразо-
вание вниз позволяет понизить частоту сигнала до такого номинала
промежуточной, при котором обеспечивается наилучшее усиление
и избирательность.
Разностная частота может быть звуковой. Это позволяет кос-
венно услышать, т. е. принять, немодулированный высокочастотный
сигнал, например излучения типа А1. При равенстве сравниваемых
частот разностная частота равна нулю и звук пропадает (нулевые
биения).
23
Метод нулевых биений позволяет определить неизвестную час-
тоту пугем сопоставления ее с эталонной частотой. Точка нулевых
биений определяется на слух либо с помощью стрелочного индика-
гора Последний обеспечивает большую точность, поскольку ухо
не слышит инфразвуков, т. е. колебаний частот, которые ниже
16 Гц. Выделение суммарной частоты (операция сложения) ис-
пользуется, например, в синтезаторах. Частотный синтезатор —
это устройство, формирующее дискретную сетку высокостабильных
частот. Синтезаторы устанавливают в судовых передатчиках
(«Бриг») и приемниках.
Глава II
КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ
§ 9. НАЗНАЧЕНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА,
СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В КОНТУРЕ
Важнейшими составными частями радиотехнических устройств
являются колебательные контуры, в которых возбуждаются пере-
менные токи высокой частоты.
Колебательным контуром называется замкнутая электрическая
цепь, состоящая из индуктивности L и емкости С (рис. 9, а).
Всякий реальный колебательный контур, кроме емкости и ин-
дуктивности, имеет еще активное сопротивление R, которое распре-
делено главным образом в катушке индуктивности, а также в сое-
динительных проводах и отчасти в конденсаторе.
На рис. 9, б показана эквивалентная схема реального колеба-
тельного контура.
На эквивалентной схеме активное сопротивление выделяется в
виде самостоятельного элемента, включенного последовательно с
элементами контура L и С, причем катушку и конденсатор счита-
ют уже не имеющими активного сопротивления. Активное сопротив-
ление R иначе называют сопротивлением потерь контура.
Колебательные контуры играют важную роль в работе передат-
чиков и приемников. В передатчиках колебательные контуры с по-
мощью электронных ламп дают возможность получить токи высокой
частоты, которые необходимы для из-
лучения в пространство. Типы и коли-
чество электронных ламп определяют
мощность передатчика, а колебатель-
ные контуры задают частоту генери-
руемых колебаний. Изменением емкос-
ти или индуктивности контуров пере-
датчик настраивается на колебания
той или иной частоты.
Рис. 9
Частотная избирательность прием-
ника, т. е. способность его выделять
24
Рис. 10
ЮЛько колебания нужной радиостанции при устранении или ослаб-
лении помех со стороны других радиостанций, достигается тем, что
и схеме приемника так же, как и в схеме передатчика, имеются ко-
лебательные контуры. При изменении емкости или индуктивности
контуров их можно настроить на частоту, которая свойственна то-
ку в антенне передатчика корреспондента. При этом между прием-
ником и передатчиком, работу которого нужно принять, устанав-
ливается резонанс, в таком случае слышимость корреспондента
возрастает, а мешающее воздействие других радиостанций ослаб-
1ЯСТСЯ.
Процесс свободных колебаний в контуре. Для изучения свойств
колебательного контура рассмотрим процессы, происходящие в оди-
ночном контуре (рис. 10, а). Если переключатель П поставить в
положение А, то конденсатор С зарядится до напряжения, которое
создает батарея на своих зажимах. При этом энергия, Дж, запа-
сенная в электрическом поле конденсатора,
Wc=CU2M/2 ,
I if С — емкость конденсатора, Ф.
t/м — амплитуда напряжения на конденсаторе, В (причем U„ = E6).
Если переключатель поставить в положение Б, то конденсатор
окажется замкнутым на катушку индуктивности L, т. е. будет об-
разован колебательный контур. Конденсатор С начнет разряжать-
ся на катушку индуктивности L, и в цепи появится электрический
ток, который создаст вокруг катушки магнитное поле. Энергия,
первоначально запасенная в конденсаторе, начнет переходить в
энергию магнитного поля катушки L.
Когда ток разряда достигнет максимального значения, энергия
магнитного поля катушки, Дж,
^ = Д/„2/2 ,
||Д(< L — индуктивность катушки, Г;
/,,— максимальное значение силы тока, протекающего через катушку, А.
После того как конденсатор полностью разрядится и запасен-
ная в нем энергия перейдет в энергию магнитного поля катушки
(щ вычетом потерь на активном сопротивлении контура), ток в
цепи начнет уменьшаться, так как не будет причины, его поддержи-
25
из loiilcii (напряжение на конденсаторе равно нулю). Убывающий
|<>к создаст в катушке э.д.с. самоиндукции попутного с током на-
правления, которая снова зарядит конденсатор, но уже зарядами
обратного знака. При этом энергия будет возвращаться в конден-
сатор, частично расходуясь на активном сопротивлении /?. Когда
энергия возвратится в конденсатор, последний снова начнет раз-
ряжаться на катушку, но теперь ток в ней будет протекать в на-
правлении, обратном первоначальному, и т. п. Таким образом, в
контуре будет происходить колебательный процесс перехода энер-
гии из конденсатора в катушку и наоборот.
Колебания, происходящие в контуре при отсутствии посторон-
него источника энергии, называются свободными колебаниями.
По физическому смыслу колебания представляют собой повто-
ряющийся обмен энергией между катушкой и конденсатором. При
этом одновременно происходящие электрические и магнитные яв-
ления не должны рассматриваться обособленно одно от другого.
Всякое изменяющееся электрическое поле создает магнитное, а
магнитное — электрическое. Поэтому колебания в контуре называ-
ются электромагнитными.
Частота, период и длина волны свободных колебаний в контуре.
Каждый контур имеет определенную частоту происходящих в нем
свободных колебаний. Частота свободных колебаний в контуре за-
висит только от параметров контура: емкости, индуктивности и ак-
тивного сопротивления. На этом основании частоту свободных ко-
лебаний в контуре называют также собственной частотой контура.
Так как активное сопротивление контура весьма мало по срав-
нению с индуктивным и емкостным сопротивлением, то при опре-
делении частоты активным сопротивлением контура пренебрега-
ют. Тогда энергия, запасенная в конденсаторе контура, будет рав-
на энергии, накапливаемой в катушке, т. е.
С£7а/2 = £./„/2.
Амплитудное значение напряжения на конденсаторе контура
определяется из выражения
и>С
Подставив значение UM в выражение равенства энергий, полу-
чим
_ GUI _ /2
2 2 2ш2С ’
Сократив левую и правую части равенства на 1^12, найдем зна-
чение угловой частоты
<о = 2л/= 1//ДС. < (7)
На основании этого собственная угловая частота контура
<>0 = 1 /У LC >
26
где L—индуктивность контура, Г;
С — емкость контура, Ф.
Найдем, чему равняется собственная частота контура. Так как
м0==2л/0, то
/о = '9тт|<7г (8)
2Л | LC
I (оскольку период и частота связаны соотношением
Го = 1/Г.
то
Т0=2л/£С. (9)
Таким образом, с увеличением емкости конденсатора и индук-
тнвности катушки период собственных колебаний контура увели-
чивается, а собственная частота контура уменьшается и наоборот.
Если увеличить индуктивность контура, это вызовет более медлен-
ное нарастание и спадание тока при разряде и заряде конденсато-
ра, так как большая индуктивность будет в большей степени пре-
пятствовать изменению тока.
Аналогично этому, если увеличить емкость конденсатора, время
заряда и разряда его станет больше, так как при прежнем напря-
жении количество энергии, накапливаемой в электрическом поле
конденсатора, будет больше. Значит, колебания будут происходить
медленнее, т. е. период их увеличится, а частота уменьшится. При
уменьшении L и С колебания, наоборот, будут совершаться быст-
рее и, следовательно, частота увеличится.
Из равенства С£7-/2==/./*/2 можно найти амплитудное значение
тока в контуре:
TAt Z L
Me Р — -— = 1 / ----- — волновое сопротивление контура.
У с
Процесс электромагнитных колебаний в контуре может харак-
Н'ризоваться также длиной волны. Длина радиоволн определяет-
|'н частотой колебаний. На этом основании длина волны собствен-
ИЫХ колебаний контура Хо, м, зависит от его параметров L и С:
л=СГ = 3-108 2л\ЁС,
ГДн /.—индуктивность контура, Г;
С — емкость контура, Ф.
Пример 2. Колебательный контур состоит из катушки с индуктивностью
/<м«200 мкГ и конденсатора, емкость которого С=200 пФ. Определить частоту,
период и длину волны свободных колебаний контура.
Решение. Период свободных колебаний
То = 2л/ZC = 6,28/200-10—6.20ГО-10-12 = 1,26-10-6 = 1,26 мкс.
Частота свободных колебаний
1 1 106
/0 =— =-----------= —-=7,94-105 Гц=794 кГц.
0 То 1,26-10-6 1,26
27
Собственная длина волны контура
Хо= С7'о = 3-10s-1,26-10-6 = 378 м.
Затухающие колебания в контуре. Свободные электромагнит-
ные колебания в контуре будут происходить до тех пор, пока вся
запасенная в конденсаторе энергия не израсходуется на сопротив-
лении R. Следовательно, свободные электрические колебания в кон-
туре являются затухающими.
Графически затухающие колебания иллюстрируются диаграм-
мой, изображенной на рис. 10, б, где показано изменение тока в
контуре в функции от времени t. В зависимости от соотношения па-
раметров контура L, С и R колебания могут затухать быстрее или
медленнее. Чем больше значение сопротивления R и меньше волно-
вое сопротивление р, тем скорее наступит затухание колебаний.
Можно представить себе такую электрическую цепь, в которой
R настолько велико, что энергия в цепи может быть израсходова-
на прежде, чем произойдет перемена направления тока. Следова-
тельно, в такой цепи колебательные свойства отсутствуют. Такая
цепь называется апериодической.
Добротность контура. Для оценки затухания колебаний приме-
няется специальный параметр й (тэта), называемый декрементом
затухания и показывающий, какую часть энергии теряет контур за
один полупериод колебания. Так как потери в контуре за полупе-
риод
= (^м/2)(7’/2),
а запасенная энергия в контуре
ТО
^==Wr/Wl=RT/C>L).
Заменив 7'=2л/соо, получим
Я — л/?/(ы0£.).
Величина, обратная декременту затухания, уменьшенному в л
раз, называется добротностью контура, или его качеством-.
Q = л/Я = w0Lили Q = р /R.
У контура среднего качества Q составляет несколько десятков.
Физический смысл этого параметра будет рассмотрен в § 10.
Пример 3. Контур состоит из катушки, индуктивность которой Т = 200 мкГ,
и конденсатора, имеющего емкость С=200 пФ. Активное сопротивление конту-
ра 7?=Ю Ом. Определить добротность контура.
Решение. Частота свободных колебаний контура была подсчитана в приме-
ре 2 (fo = 794 кГц), тогда добротность контура
Q = //? = 2л/о/. //? = 6,28 791 • 103.200 • 10-6/1 о к 100.
Свободные колебания в контуре являются затухающими, так
как в течение каждого полупериода часть запасенной колебатель-
ной энергии расходуется на активные потери. В радиотехнике же
для осуществления радиосвязи необходимо иметь в контуре неза-
тухающие колебания, т. е. колебания с одинаковыми амплитудами.
28
Для получения в контуре не-
затухающих колебаний требуется
непрерывно восполнять потери
энергии с таким расчетом, чтобы
общее количество энергии в кон-
туре оставалось неизменным.
С этой целью в цепь контура
включается источник переменной
э.д.с., который в такт колебаниям
в контуре добавляет в контур
энергию, компенсируя потери.
Такой источник обеспечивает в
контуре незатухающие колебания, но теперь они уже будут не сво-
бодными, а вынужденными.
Источник переменной э. д. с., действующее значение которой
обозначим Е, может подключаться к колебательному контуру дву-
мя способами: последовательно с элементами L, С, R и параллель-
но по отношению к элементам контура. В первом случае контур на-
зывается последовательным (рис. 11, а), во втором — параллель-
ным (рис. 11, б). В действительности э. д. с. может наводиться в
контуре приемника под воздействием приходящих электромагнит-
ных волн или же создаваться каким-либо иным путем с помощью
электронных ламп.
Вынужденные колебания в контуре по сравнению со свободны-
ми имеют совершенно иные свойства. В частности, амплитуда вы-
нужденных колебаний в контуре зависит не только от воздейству-
ющей э. д. с., но и от соотношения между частотой этой э. д. с. и
собственной частотой самого контура. Это свойство вынужденных
колебаний имеет большое значение в радиотехнике.
§ 10. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ
Пусть имеется последовательный колебательный контур (см.
рис. 11, а). В контуре под действием переменной э. д. с. проходит
переменный ток, действующее значение которого обозначим 1К.
Этот ток, проходя по цепи, встречает сопротивление элементов кон-
тура L, С и R.
Индуктивность L и емкость С оказывают для переменного тока
соответственно сопротивления Хь = ыЬ и Лс=1/(ыС). Эти сопро-
тивления являются реактивными, т. е. не связанными с расходом
энергии. Сопротивление R — активное. На нем происходит потеря
энергии и выделяется тепло.
Переменный ток, встречая сопротивление элементов контура,
создает на них падения напряжений, действующие значения кото-
рых соответственно равны:
U = /кШ£; Е = /к —, Ur = IkR.
Ь ОИ.
29
Рис. 12
Так как напряжения Ul, Uc, Ur действуют
в контуре последовательно, то сумма их мгно-
венных значений в каждый момент времени
равна э.д.с. источника, а поскольку эти напря-
жения не совпадают ио фазе, их нужно скла-
дывать не алгебраически, а геометрически.
На рис. 12 показана векторная диаграмма
тока и напряжений в контуре. Вектор тока,
равный действующему значению Л<, отложен
вправо по горизонтали. Вектор напряжения на
индуктивном сопротивлении UL отложен вверх
по вертикали, так как он опережает ток по фа-
зе на 90°. Вектор напряжения на емкостном
сопротивлении Uc отложен по вертикали вниз,
так как он отстает по фазе от тока на 90°. На-
конец, вектор напряжения на активном сопротивлении Ur находит-
ся в фазе с вектором тока.
Используя правила сложения вектором, из векторной диаграм-
мы находим действующее значение э. д. с. источника:
£ = + (UL - Uji = /к рЛЛ2 + _ __L_)2.
Отсюда выражение закона Ома для последовательного конту-
ра можно записать
Обозначим полное сопротивление последовательного контура
буквой ZK. Тогда 1
где X uL общее реактивное сопротивление контура.
Из приведенных формул видно, что реактивное сопротивление
контура и ток в контуре зависят от угловой частоты генератора со.
Для выяснения характера происходящих в контуре явлений следу-
ет рассмотреть более подробно зависимость реактивного сопротив-
ления и тока в контуре от частоты. Допустим, что частота го гене-
ратора изменяется в широких пределах, а э. д. с., действующая в
контуре, и параметры контура L. с и R при этом остаются неиз-
менными. На практике это может-, например, соответствовать то-
му, что на контур действуют высокочастотные сигналы, приходя-
щие от передатчиков, настроенных На различные частоты.
На рис. 13 дана диаграмма, выражающая зависимость реактив-
ных сопротивлений от частоты пид-ающего генератора. По оси абс-
30
нисс отложена угловая часто-
та со, а по оси ординат — ре-
активные сопротивления XL
и Хс.
Зависимость полного реак-
| тивного сопротивления X от
I частоты показана жирной ли-
Е нией. При низких частотах ем-
р костное сопротивление будет
в большим, а индуктивное — ма-
1,-лым. Полное реактивное со-
К противление, равное разности
и этих сопротивлений, окажется
К значительным, а сила тока —
, малой. С увеличением частоты
В; емкостное сопротивление пада-
I': ет, а индуктивное — растет.
Е Следовательно, их разность
I близится к нулю, а сила тока в
контуре возрастает. При час-
i| тоте й = (оо оба реактивных сопротивления равны. При этом полное
реактивное сопротивление контура становится равным нулю, а си-
Г ла тока достигает максимального (при данной величине Е источни-
• ка) значения l-p^~ErmlR. Частота w = <a0 называется резонансной
частотой (как известно, под резонансом понимается совпадение
частот колебательной системы и источника энергии, приводящей ее
в колебательное состояние).
Условие резонанса для рассматриваемого случая ш£,= 1/(<сС)=0
можно переписать: <»2 = 1/(2-С) или <и=1/КАС, где правая часть
полученного равенства представляет собой выражение частоты соб-
Й ственных колебаний контура. Следовательно, и в рассматриваемом
I случае резонанс характеризуется тем, что частота колебаний источ-
ника, т. е. частота вынужденных колебаний, совпадает с частотой
I собственных колебаний контура.
При дальнейшем повышении частоты сопротивление конденсато-
ров делается малым, а сопротивление катушки возрастает. Полное
реактивное сопротивление X становится индуктивным по характеру
и возрастает. Следовательно, при резонансе контур обладает ак-
тивным сопротивлением, равным R, которое практически может
быть очень малым. Соответственно ток, создаваемый в контуре ис-
точника э. д. с., достигает наибольшего значения. При всяком отк-
лонении частоты колебаний источника от резонансной частоты пол-
ное реактивное сопротивление контура ZK возрастает, а ток 1К
уменьшается. График изменения ZK и I частоты колебаний источ-
ника э. д. с. показан на рис. 13.
Зависимость действующего значения тока в контуре от часто-
ты колебаний источника э. д. с. называется резонансной кривой
1 контура.
31
При данной э. д. с. резонансная кривая будет тем острее, т. е.
ее максимум будет тем выше, чем меньше сопротивление 7?, иначе
говоря, контур хорошего качества обеспечивает более острый ре-
зонанс. На рис. 14 показаны резонансные кривые двух контуров,
имеющих одинаковые емкости и индуктивности, но разные актив-
ные сопротивления. При большом активном сопротивлении сила
тока в контуре при резонансе мала и резонансная кривая получа-
ется тупой. Острый резонанс важно иметь, например, в приемнике
для выделения работы передатчика-корреспондента среди помех.
Следовательно, колебательные контуры в приемнике желательно
иметь высокого качества.
Интересное и очень важное для радиотехники свойство колеба-
тельного контура состоит в том, что при резонансе переменное на-
пряжение на конденсаторе и на катушке индуктивности может во
много раз превышать приложенную э. д. с.
В самом деле, так как при резонансе ~^с?с3’ то
Е Е fVC3R
Как известно, отношение — качество контура, или его доб-
ротность, следовательно, добротность контура показывает, во сколь-
ко раз можно получить выигрыш в напряжении за счет резонанса.
Вследствие того, что UL и Uc при резонансе значительно больше
подводимой к контуру э. д. с., резонанс в последовательном конту-
ре называется резонансом напряжений, а колебательный контур
можно рассматривать как усилитель напряжения. Рассмотрим при-
менение резонанса напряжений для обеспечения частотной изби-
рательности приемника на примере входного контура радиоприем-
ника (рис. 15).
В приемной антенне под воздействием приходящих радиосигна-
лов наводятся э. д. с. разных частот, которые вызывают протека-
ние через катушку LCB токов тех же частот. Эти токи наводят э. д. с.
соответствующих частот в контурной катушке L. Контур LC при
помощи переменного конденсатора С настраивается на частоту ра-
диосигнала, подлежащего приему, и в нем возникает резонанс на-
32
пряжений. При резонансе напряжение на элементах контура L и
С будет в Q раз больше, чем э. д. с. сигнала, наведенная в контуре
из антенны. Принимаемый сигнал, усиленный контуром в Q раз за
счет резонанса напряжений, поступает на усилитель радиочастоты
(УРЧ) приемника для последующего усиления.
Для лучшего уяснения сказанного рассмотрим резонанс напря-
жений во входном контуре на числовом примере.
Пример 4. Пусть входной контур приемника (см. рис. 15), имеющий пара-
метры .£=32 мкГ и Q = 80, настроен на частоту радиосигнала //>=2000 кГц.
Действующее значение э. д. с., наводимой в контуре, равно £=100 мкВ. Тре-
буется определить силу тока в контуре, напряжение, снимаемое с конденсатора,
и емкость при резонансе.
Решение. Индуктивное сопротивление контура для резонансной частоты
XL = 2л/0£ = 6,28-106.32.10-6 = 400 Ом.
При резонансе Xc=-Vt = 400 Ом.
Активное сопротивление
/?2=ot£/Q = 4)0/83 =5 Ом.
Сила тока в контуре при резонансе
/рез = £//? = 100/5 =20 мкА.
Напряжение, снимаемое с конденсатора,
Ur =г/„е3А’С = 20-10-6-400 =8-10-3 В=8мВ,
урез •
т. е. в Q раз превосходит э. д. с. £.
Емкость конденсатора в положении резонанса
_______1
2л VLC '
С =----------= ——----------—--------------- = 1,98-10-13 » 200 пФ
4л2/2£ 4 (3,14)2 (2-106)2 32-10-6
Из приведенного примера видно, что за счет резонанса в коле-
бательном контуре с указанными выше параметрами напряжение,
снимаемое с конденсатора, увеличивается в 80 раз. При всяком от-
клонении частоты э. д. с. от резонансной амплитуда тока в конту-
ре уменьшается, одновременно будет снижаться и напряжение как
на конденсаторе, так и на катушке.
Пример 5. Определить напряжение на конденсаторе и на катушке колеба-
тельного контура при сохранении без изменения всех условий примера 4, но при
частоте э. д. с. не 2000, а 2100 кГц.
Решение. Действующее значение силы тока в колебательном контуре в этом
случае
= 2-10-6А = 2 мкА.
Следовательно, при изменении частоты на 100 кГц, т. е. на 5%, сила тока
в колебательном контуре уменьшается в 10 раз.
2—1725
33
папряжения на конденсаторе и катушке в этом случае равны:
Uc = /к —= 0,75 мВ; UL = = 0,85 мВ.
Таким образом, напряжения на элементах колебательного контура, как и си-
ла тока, уменьшаются при расстройке приблизительно в 10 раз.
Из приведенных примеров видно, что входной контур приемни-
ка настраивается в резонанс напряжения для того, чтобы, во-пер-
вых, получить за счет резонанса некоторое усиление напряжения,
а во-вторых, по выбору принимать сигналы той или иной передаю-
щей радиостанции. За счет резонанса получается резкое усиление
напряжений на элементах контура от сигнала той радиостанции,
на частоту которой настроен контур. Напряжения от сигналов дру-
гих радиостанций, частоты которых отличаются от резонансной
частоты входного контура, усиливаются незначительно.
Антенный контур радиопередатчика также обычно настраива-
ется в резонанс напряжений, чтобы ток в антенне был максималь-
ным. Тогда дальность действия передатчика будет наибольшей.
§ 11. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОНТУРЕ. РЕЗОНАНС ТОКОВ
При использовании колебательных контуров в радиоаппаратуре
часто источник э. д. с. соединяется с катушкой и конденсатором не
последовательно, а параллельно (см. рис. 11, б). В этом случае
явление резонанса принимает иную форму, чем было описано выше.
Рассмотрим этот случай.
Обе ветви колебательного контура находятся под одним и тем
же напряжением, величина которого равна U. Ток /общ, поступаю-
щий от генератора, разветвляется через катушку L и конденса-
тор С.
Токи, протекающие в индуктивной и емкостной ветвях контура,
могут быть определены на основании закона Ома:
U
/, = . . : ; [r — Uu>C,
' L VR2 + (u,L)2 С
где II—действующее значение силы тока в индуктивной ветви;
1с—действующее значение силы тока в емкостной ветви.
Ток индуктивной ветви IL отстает по фазе от напряжения U на
угол фд, определяемый по формуле
R
П //?2 + (о>£)2
Ток в емкостной ветви 1с опережает напряжение на 90°.
Построив векторную диаграмму для рассматриваемого случая
(рис. 16, а), видим, что общий ток /Общ выражается геометрической
суммой токов IL и 1с.
34
Вектор тока /общ меньше, чем
векторы, изображающие токи в
ветвях, а по своей фазе этот век-
тор опережает напряжение на за-
жимах генератора на угол (рь.что
соответствует преобладанию ин-
дуктивного сопротивления над
емкостным (вектор тока /£ мень-
ше /с). Подбором емкости или
индуктивности контура, т. е. наст-
ройкой контура, можно достиг-
нуть такого положения, при кото-
ром общий ток /общ будет иметь
наименьшее значение и окажется
в фазе с напряжением U (рис.
16, б).
Такое явление в параллель-
ном контуре, при котором ток в
общей цепи имеет наименьшее
значение, а сдвиг фаз между ним
Рис. 16
и напряжением источника отсут-
ствует, называется резонансом токов.
В момент резонанса токов контур оказывает генератору наи-
большее и при том чисто активное по характеру сопротивление.
Необходимо отметить, что сопротивление, оказываемое параллель-
ным контуром общему току, не равно сопротивлению R. Оно обыч-
но превышает сопротивление R в тысячи раз и не связано с расхо-
дом энергии на тепло. Если пренебречь активным сопротивлением
контура, условие резонанса токов можно выразить тем же уравне-
нием, что и резонанс напряжений, т. е. <aL=l/(wC), откуда угло-
вая частота, при которой наступает резонанс, равна собственной
угловой частоте контура:
ш= \ /У LC = По-
следовательно, резонанс токов, как и резонанс напряжений,
наступает при условии равенства частоты источника с частотой
собственных колебаний контура.
Резонанс токов характеризуется большой силой токов в ветвях
контура и малой силой общего тока /общ. Сила общего тока мень-
ше силы токов в ветвях именно потому, что генератор в установив-
шемся колебательном процессе не участвует, а лишь пополняет
потери энергии в контуре, которые происходят на -сопротивлении
R. При этом сила общего тока будет тем меньше, чем меньшая
мощность расходуется в контуре, т. е. чем выше качество контура.
Сказанное подтвердим математически. Найдем в первую очередь
сопротивление контура, которое имеет чисто активный характер.
Назовем это сопротивление эквивалентным и обозначим Roe-
Мощность, подводимая к контуру при резонансе Р=ШОбщ, рав-
на мощности, выделяемой в контуре на активном сопротивлении,
=/к /?, тогда ///обш=/к/?-
35
Помня, ЧТО /общ=^/^ое, Э /к = (7/(ю0Ь) ПОЛуЧИМ
т U2R
Roe О)20£2
Сократив обе части равенства на U2, будем иметь
1 R
Roe coqZ.2
откуда
Roe = Ш2Д2/Ц = X2/R = X2c/R,
так как при резонансе XL = Хс-
Таким образом, эквивалентное сопротивление параллельного
контура при резонансе равно частному от деления квадрата реак-
тивного сопротивления любой ветви контура на его активное со-
противление.
Вышеприведенные формулы математически вполне подтверж-
дают предположение: чем больше активное сопротивление 7? внут-
ри контура, тем меньше окажется его сопротивление Roe внешнему
току, т. е. тем больший ток потребуется от генератора на пополне-
ние потерь.
Полученное выражение для эквивалентного сопротивления кон-
тура при резонансе имеет в радиотехнике очень большое значение.
Нередко ему придают иной вид.
Пользуясь равенством <do2= 1/(ZC), получим формулу
Roe=L!(CR),
где Roe — в омах; С — в фарадах; L — в генри; R — в омах.
Обычно в радиотехнических контурах соотношения L, С и R
получаются такими, при которых Roe достигает очень больших зна-
чений (до сотен тысяч ом). Это подтверждается следующим выра-
жением:
Roe — ^^/R >
но ti>0L/R = Q (добротность контура), тогда
Roe — QM0L =QX £.
Из этой формулы видно, что сопротивление контура при резо-
нансе оказывается в Q раз больше реактивного сопротивления
ветви.
При отходе из резонанса токов в ту или другую сторону сопро-
тивление контура ZK перестает быть чисто активным и уменьшает-
ся по абсолютному значению, а сила общего тока возрастает. На
рис. 17 показано изменение ZK и /Общ при изменении частоты ис-
точника э. д. с.
В заключение рассмотрим соотношение токов в ветвях контура
и общего тока /Общ при резонансе токов.
Ввиду того, что 1Общ=и/Roe=U/(Qw0L), а /ь= (7/(o)oL), имеем
7l/706i4=Q-
36
Таким образом, сила тока в па-
раллельном контуре при резонансе в
Q раз больше, чем сила общего тока
/общ, питающего контур. Значит, ес-
ли последовательный резонанс дает
выигрыш в напряжении, то парал-
лельный резонанс обеспечивает вы-
игрыш в силе тока. Вот почему резо-
нанс в параллельном контуре на- _[——нн и'ге".
зывают резонансом токов. Л
В схемах радиоаппаратуры в ка-
честве источника, питающего па-
„ ’ Риг 17
раллельныи контур, применяют ге-
нераторы с большим внутренним
сопротивлением /?;, роль которых
выполняют усилительные или генераторные лампы. Э.д.с. генератора
распределяется между его внутренним сопротивлением и сопротив-
лением контура.
Практически необходимо, чтобы на контуре создавалось значи-
тельное напряжение. Для этого он должен иметь достаточно боль-
шое сопротивление, что и обеспечивается при резонансе токов.
§ 12. ВИДЫ КОНТУРОВ
Параллельный колебательный контур, в Обеих ветвях которого
содержится и индуктивность, и емкость, называется контуром об-
щего вида.
На рис. 18 показано направление токов в какой-то момент вре-
мени через емкостную L2, С2 и индуктивную LI, С1 ветви контура,
а также даны мгновенная полярность и напряжения па элементах
контура общего вида, настроенного в резонанс с частотой генера-
тора.
При напряжении генератора 50 В на элементах контура можно
получить напряжение меньшего
(на С1) или большего (на Ы, L2,
С2) значения, т. е. контур общего
вида является своеобразным
трансформатором напряжения.
Нестрогий расчет показывает, что
при силе контурного тока /к—100 мА.
XLX = ULl/IK =70/0,1 =700 Ом;
ХС1= — 200 Ом; ^1 = 2 кОм;
= — 2,5 кОм.
Следовательно, контур общего
1 вида является также трансформа-
----*-— Путь сикзст/кго тол
—*— Пц/т индуктиейого тока
Рис. 18
37
Рис. 19
тором сопротивлений, что позволяет использовать его для со-
гласования нагрузки с генератором.
На практике используются контуры видов I, II и III или л-кон-
тур (рис. 19). Их можно получить из контура общего вида, под-
ключая генератор соответственно к точкам е—d\ b—е; а—е.
Эквивалентное сопротивление контура вида II зависит от того,
какую долю составляет индуктивность, образующая индуктивную
ветвь, от полной индуктивности контура:
/ Z.1 \2
Коец — R<*[\
т. e. меньше эквивалентного сопротивления контура вида I Roei—
= £общ/(СобщЯ), эквивалентное сопротивление контура вида III
зависит от соотношения общей емкости контура и емкости емкост-
ной ветви. Общая емкость контура СОбщ= (CiC2)/(Ci + C2), значит,
Roem — Roe[
of/
также меньше эквивалентного сопротивления контура вида I.
Изменяя отношение £1/£Общ и Собщ/Ci, можно в широких пре-
делах менять эквивалентное сопротивление соответствующего кон-
тура и добиваться согласования нагрузки с генератором, получая
от него максимальную мощность.
§ 13. ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ КОНТУРА
Для осуществления радиосвязи необходимо пользоваться моду-
лированными колебаниями, которые можно представить в виде
высокочастотных колебаний определенного спектра частот, состоя-
щего из несущей и боковых частот.
При каждом виде передачи (радиотелефония, радиотелеграфия,
телевидение и т. д.) антенна передатчика излучает определенную
полосу частот. При радиовещании полоса частот составляет при-
мерно 10 кГц. Это значит, что антенна радиовещательного передат-
чика излучает высокочастотные колебания в виде спектра частот
в 10 кГц. 4
Например, если радиовещательный передатчик работает на частоте 800 кГц
(Л = 375 м), то его антенна будет излучать колебания от 795 до 805 кГц. В слу-
чае служебной радиотелефонной связи полоса частот составляет обычно не боль-
ше 2,5—3 кГц, а для радиотелеграфной передачи она намного меньше.
38
Рис. 20
При телевизионной передаче изображения
полоса излучаемых частот расширяется до не-
скольких мегагерц.
Поскольку передающая станция
излучает спектр частот, то на колеба-
тельные контуры приемника воздей-
ствует э.д.с. целого спектра частот.
Для безыскаженного приема сигнала
передающей станции необходимо, что-
бы контур возможно равномернее ре-
агировал на весь спектр частот моду-
лированных колебаний. С этой точки
зрения идеальной формой резонансной
кривой контура является прямоуголь-
ная.
Такая идеальная резонансная кривая показана на рис. 20 в ви-
де прямоугольника f\abf2. Фактически таких резонансных кривых
нет и боковые частоты ослабляются в большей или меньшей сте-
пени в зависимости от формы резонансной кривой.
Практически допускают определенное ослабление силы тока на
боковых частотах по сравнению с силой тока на несущей частоте,
при котором передача будет не искажена. Допускается ослабление
силы тока крайних боковых частот по сравнению с силой тока на
резонансной частоте не более чем на 30% или на //У2 = 0,707/ре,з.
Спектр частот, заключенный в рамках, ограниченных значения-
ми, равными 0,707 /рез, называется полосой пропускания контура.
Полосу пропускания обычно условно определяют по резонанс-
ной кривой на уровне 0,707 от максимального значения силы тока
или напряжения, соответствующего резонансной частоте.
Для пропускания широкой полосы частот необходимо, чтобы
контур имел более пологую резонансную кривую, для пропускания
узкой — более узкую резонансную кривую.
Форма резонансной кривой, а следовательно, и полоса пропус-
кания зависят от добротности контура Q. Чем ниже качество кон-
тура, тем больше его полоса пропускания. Кроме того, полоса про-
пускания получается больше при более высокой резонансной час-
тоте контура. Зависимость полосы пропускания контура от его
затухания или добротности Q определяется по формуле
2A/ = d/o = /o/<?- (Ю)
где 2Af— полоса пропускания контура;
fo—-собственная частота контура;
d — затухание контура (d — ^ln).
Например, контур с добротностью Q= 100, настроенный на частоту fo =
•• 2000 кГц, имеет полосу пропускания 2Af=2000/100 = 20 кГц.
Следовательно, для получения узкой полосы пропускания необ-
ходимо применять контур с высокой добротностью, а для получе-
ния широкой полосы пропускания контур должен иметь либо низ-
кую добротность, либо должен работать на весьма высокой
резонансной частоте.
39
Пропускание достаточно широкого спектра частот через коле.-
багельный контур на длинных волнах встречает существенные за-
труднения, поскольку значение полосы пропускания прямо про-
порционально собственной частоте контура. Поэтому при необхо-
димости пропустить через контур весьма широкий спектр частот,
например при телевидении, приходится использовать область весь-
ма высоких частот (УКВ).
Пример 6. Через контур необходимо пропустить спектр частот, равный
700 000 Гц. Какова должна быть резонансная частота контура f0, если Q = 65?
Решение. Пользуясь формулой 2Af=f0/Q, определяем резонансную частоту
контура fo=2AfQ = 7-103-65 = 45,5 МГц, которая соответствует длине волны
Хо= ЗОО//о = 300/45,5 = 6,6 м.
§ 14. СВЯЗАННЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ
Наряду с одиночными колебательными контурами в радиотех-
нических цепях широко применяют системы связанных контуров.
Энергия электромагнитных колебаний в них передается от одного
контура к другому. В зависимости от способов передачи энергии
различают определенные виды связи между контурами. Чаще всего
применяют трансформаторную (индуктивную), автотрансформатор-
ную и емкостную связи.
Индуктивная, или трансформаторная, связь показана на рис.
21, а. Ток, текущий в цепи первого контура С/, LI, R1, создает
магнитное поле, часть линий индукции которого пересекает витки
катушки L2. В катушке L2 индуцируется э.д.с. е2, пропорцио-
нальная силе тока первого контура i\, коэффициенту взаимной
индукции между катушками Л1 и частоте тока со:
• = iiAfto.
Э. д. с. вызывает появление тока t2> создающего свое собствен-
ное магнитное поле, часть линий индукции которого связана с ка-
тушкой L1. В результате в катушке L1 возникает э.д.с. Aej. Ток i\
Рис. 21
40
протекает под действием двух э.д.с.: внешней е\ и Ав], зависящей
от степени связи между контурами.
Автотрансформаторная связь (рис. 21, б) в контурах имеет об-
щую часть витков между точками а и Ь. Напряжение, снимаемое с
этих витков, вызывает ток i2 в контуре L2—C2. По катушке LCB,
включенной между щупом и точкой Ь, текут токи й и i2, т. е. вто-
рой контур также влияет на первый. Для увеличения связи необ-
ходимо увеличить LCB.
Емкостная связь между контурами бывает двух видов: внутрен-
няя (рис. 21, в) и внешняя (рис. 21, г). В первом случае ток во
втором контуре возникает в результате появления напряжения на
конденсаторе СВНуТр. Чем меньше емкость этого конденсатора, тем
больше его сопротивление, тем большая часть напряжения падает
на нем и сильнее связь между контурами. При внешней емкостной
связи ветви второго контура — конденсатор С2, катушка L2 и ак-
тивное сопротивление R2 — подключаются через конденсатор
Свнеш к первичному контуру. С увеличением емкости СВНеш его со-
противление переменному току становится меньше, а связь между
контурами усиливается.
Для количественной оценки взаимной связи между контурами
вводят коэффициенты передачи k\, k2 и коэффициент связи k. Коэф-
фициент передачи по напряжению от первого контура ко второму kt
определяется как отношение амплитуды напряжения связи между
контурами й’12м к амплитуде напряжения на соответствующем эле-
менте первого контура. Коэффициент передачи по напряжению от
второго контура к первому k2 определяется как отношение ампли-
туды напряжения связи между контурами U2\m к амплитуде напря-
жения на соответствующем элементе второго контура.
В случае трансформаторной связи напряжением связи второго
контура с первым является э. д. с. е2 с амплитудой Е2М — 1{мМ&.
Элементом первого контура, соответствующим трансформаторной
связи, является катушка L1, на которую приходится напряжение с
амплитудой /7ым = /1м^1&).
Тогда
Л1=- Е-ЧМ М
^им Lx
Аналогично
^^“754 М
/?2— ' UL2M l2
Коэффициент связи между контурами
эффициенты передачи k\ и k2:
k = Vk^2.
Тогда для трансформаторной связи
k определяется через ко-
k
м м
М
L2 УдГ2
41
Можно также доказать, что в случае автотрансформаторной
связи
A?i — ^сз//?2 =) ^-св/^2, = ^св/VL]L2.
Резонансные кривые связанных, контуров. Взаимное влияние
контуров приводит к изменению полосы пропускания связанных
контуров по сравнению с полосой пропускания каждого контура,
взятого в отдельности.
В случае одиночного контура полосу пропускания 2Af опреде-
ляют по формуле (10).
При критической связи
2Д/КР = .1,41/o/Q.
При коэффициенте связи k = 0,1 6Кр
2Д/мин= 0 >65/o/Q •
Максимальная полоса пропускания в 3,1 раза больше полосы
пропускания одиночного контура:
2Д/макс = 3,l/0/Q.
Зависимость полосы пропускания системы связанных контуров
при разных значениях коэффициента связи показана на рис. 22.
В радиотехнических устройствах наибольшее распространение
получили контуры с критическими связями или связями, близкими
к критическим. Такие контуры применяют в усилителях промежу-
точной частоты радиоприемников для осуществления связи между
резонансным контуром выходного каскада передатчика и антен-
ной и т. д. Для достижения оптимальных условий передачи энер-
гии из одного контура в другой связанные контуры должны быть
настроены в резонанс с частотой сигнала и между ними должна
быть установлена критическая связь.
Чаще всего применяют систему двух связанных идентичных
контуров, называемых полосовым фильтром. Полосовой фильтр
Рис. 22
42
почти равномерно пропускает
определенную полосу частот и
обеспечивает лучшую избира-
тельность по сравнению с одиноч-
ным контуром, имеющим такую
же полосу пропускания, но более
пологие скаты.
Конструкция полосового филь-
тра показана на рис. 23 (1, 2 —
резонансные кривые соответст-
т
Рис. 23
катушки можно менять с по-
венно одиночного контура и свя-
занных контуров). Катушки обо-
их контуров намотаны на общий
каркас, но индуктивность каждой
мощью высокочастотного магнитного сердечника, Помещенного
внутри каркаса. Влияние внешних электрических полей устраняет-
ся металлическим экраном, в который заключены катушки.
Глава III
ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
§ 15. ВИДЫ И ПАРАМЕТРЫ ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ
Фидером называют линию, питающую какое-либо устройство
электрической энергией. С помощью фидерных устройств осущест-
вляют передачу энергии токов высокой частоты от передатчика к
антенне или от антенны к приемнику, а также от одного блока пе-
редатчика или приемника к другому.
Конструкции фидеров различны. В диапазоне кило-, гекто- и
декаметровых волн фидером может служить двухпроводная воздуш-
ная линия открытого типа (рис. 24, а), конструктивно выполненная
из двух параллельных проводов 2 диаметром 2—6 мм, между ко-
торыми устанавливают распорки-изоляторы 1, изготовленные из
специальной керамики, обладающей малыми потерями. Такую ли-
нию удобно подключать к устройству с симметричным входом.
Для частот выше 30 МГц воздушные линии непригодны, так как
электрическая энергия будет рассеиваться в окружающем прост-
ранстве, не достигая потребителя. Поэтому в диапазоне метровых
волн применяют радиочастотные кабели.
Радиочастотные кабели имеют следующую маркировку: буквы обозначают
тип кабеля, первое число указывает номийальное волновое сопротивление, вто-
рое— диаметр по изоляции (без оболочки) в миллиметрах (округленно), третье
характеризует изоляцию кабеля и указывает порядковый номер разработки.
Например, РК 50-2-11 — радиочастотный коаксиальный кабель с волновым сопро-
тивлением 50 Ом, с диаметром по изоляции 2,2 мм, изоляция полиэтиленовая,
порядковый номер разработки 1.
43
Радиочастотные кабели изго-
тавливают трех типов:
РК — радиочастотные коак-
сиальные (рис. 24, в), которые со-
стоят йз внутреннего 4 и внешнего
2 проводников, разделенных меж-
ду собой диэлектриком 3 из поли-
этилена или фторопласта. Сна-
ружи кабель покрыт защитной
оболочкой из эластичной пласт-
массы 1. Выпускают их с волно-
вым сопротивлением 50, 75 и
100 Ом и внешним диаметром от
2 до 50 мм;
РД — радиочастотные сим-
метричные двухжильные (рис.
24, б) или из двух коак’сиальных
окружены эластичным диэлектри-
ческим материалом 3 и снаружи заключены в экран из металли-
ческих проволок 2. Экран препятствует излучению электромагнит-
ной энергии. Для защиты от механических повреждений и проник-
новения влаги кабель снаружи покрыт оболочкой из .полихлорви-
нила, полиэтилена или фторопласта;
PC — радиочастотные со спиральными проводниками.
Наиболее важными электрическими параметрами радиочастот-
ных кабелей являются волновое сопротивление, определяемое
отношением напряжения высокой частоты к вызванному им току
в любом сечении кабеля в режиме бегущей волны, и коэффи-
циент затухания Волновое сопротивление зависит только от
конструкции кабеля и не зависит от его длины. Коэффициент
затухания характеризует потери энергии передаваемого сигнала и
выражается в децибелах на метр длины радиочастотного кабеля.
Например, для кабеля РК 100-4-31 коэффициент затухания на частоте
20 МГц составляет 0,2 дБ/м. Значит, фидер из кабеля этой марки длиной 10 м
будет иметь затухание 2 дБ. Уровень мощности сигнала в конце линии будет на
2 дБ или в 1,6 раза меньше, чем в начале, т. е. составит примерно 63% началь-
ной мощности.
С повышением частоты диэлектрические потери возрастают и
затухание увеличивается, поэтому для деци- и сантиметровых волн
наиболее подходящим фидером является волновод.
§ 16. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ
ВДОЛЬ ДВУХПРОВОДНОЙ линии
Каждый, даже самый короткий, отрезок двухпроводной линии
АХ обладает некоторой индуктивностью AL и сопротивлением AR,
между отрезками проводов существует емкость АС и проводи-
мость диэлектрика между проводами AG. Если эти параметры рас-
иределены вдоль линии равномерно, линия называется однородной.
f Свойства двухпроводной линии характеризуются ее параметра-
ми, приходящимися на 1 м длины линии LI, Cl, Rl, G1, называе-
, мыми погонными.
Рассмотрим процесс передачи энергии в идеальной линии, т. е.
в линии без потерь (рис. 25).
При подключении через ключ S генератора постоянного напря-
жения Uo в начале линии элементарные емкости ДСь ДС2, ДС3...
одновременно зарядиться не могут, так как они соединены через
индуктивности ДБ], ДБ2, ДБ3 .... в которых возникает э. д. с. само-
• индукции, препятствующая нарастанию силы тока заряда. Емкость
: ACi зарядится до напряжения Uo через время Д/ после замыкания
ключа, ДС2 — через 2Д/, ДС3 — через ЗД/ и т. д. Значит, распростра-
нение напряжения и тока вдоль линии и передача энергии к на-
грузке в конце линии произойдет с некоторой задержкой.
I; С током и напряжением связаны соответственно магнитные и
электрические поля, которые также будут распространяться с за-
держкой по времени.
Если вместо генератора постоянного напряжения в точках А
и В подключить генератор синусоидального напряжения (рис.
26, а), заряд, сообщаемый началу линии в каждый момент време-
ни, будет перемещаться вдоль нее с некоторой скоростью также по
синусоидальному закону, но с запаздыванием по фазе. Такое рас-
пространение называется бегущей волной.
Бегущая волна напряжения рождает электрическое поле, а бе-
гущая волна тока — магнитное. Структура расположения электри-
ческих и магнитных полей в некоторый момент времени показана
на рис. 26, а. Бесконечно длинная линия поглощает всю энергию,
отдаваемую ей генератором — она представляет для генератора
нагрузку, имеющую активный характер. Известно, что в активной
нагрузке напряжение и ток сннфазны. Следовательно, напряжение
и ток в линии бесконечной длины совпадают по фазе.
45
Рис. 26
Поскольку напряжение и ток находятся в фазе, то оба поля
электрическое и магнитное) также будут находиться в фазе при
словии, если расстояние между проводами линии намного меньше
лины волны напряжения и тока. Оба поля перемещаются в про-
гранстве, окружающем провода, со скоростью света, образуя
лектромагнитные волны.
Физически рассмотренный процесс правильнее представить тйк:
читать энергию, переносимую от генератора вдоль линии, сосредот-
оченной в электрическом и магнитном полях, а провода рассмат-
ивать как систему, направляющую распространение энергии в оп-
еделенном направлении.
Электромагнитная энергия, двигаясь вдоль проводов, вызывает
них явления, называемые током и напряжением. Сами провода
икакой энергии не переносят. •
Указанная точка зрения на распространение энергии позволяет
равильно понять вопрос об излучении антенной электромагнитной
нергии и вопрос о распространении энергии в пространстве пр»
тсутствии проводов.
Направление движения электромагнитной энергии определяется
о правилу буравчика. Если вращать вектор Е к вектору Н по
ратчайшей дуге, направление движения буравчика совпадает с
аправлением распространения энергии (см. рис. 26, а).
Термины «волна тока и напряжения» и «электромагнитная вол-
а» означают одно и то же явление и могут применяться совер-
1енно равноправно в зависимости от удобства или от того, на чем
отим сосредоточить свое внимание — на проводах или на прост-
анстве, в котором эти провода находятся.
В цепях с сосредоточенными параметрами оперируют силой то-
а и напряжением, потому что их легче измерить и гораздо удоб-
ее и легче производить с ними всякого рода вычисления. При изу-
пении объемных резонаторов и волноводов, а также вопросов, свя-
занных с излучением и распространением радиоволн, оперируют
с электромагнитным полем.
Для облегчения ознакомления с основными свойствами двух-
проводной линии, особенно в диапазоне сверхвысоких частот, ак-
тивным сопротивлением линии 7? пренебрегают, т. е. считают ее
идеальной, или линией без потерь.
В начале параграфа было установлено, что если к .зажимам
двухпроводной линии бесконечной длины подключить генератор
переменной э.д.с., то по линии в направлении от генератора будет
распространяться электромагнитная энергия в виде электромагнит-
ных волн.
Распространяющиеся электромагнитные волны порождают в
проводах линии напряжение и ток, т. е. в проводах линии возника-
ют бегущие волны напряжения и тока.
Выведем математические выражения для бегущих волн напря-
жения и тока в линии без потерь.
Пусть мгновенное напряжение на выходных зажимах А, В ли-
нии (см. рис. 26, а) изменяется по закону
и = sin ы/,
где UK — амплитуда напряжения;
<о—угловая частота напряжения.
На расстоянии х от начала линии напряжение выразится их =
= [/Msinw(7—At), т. е. в точке х в момент t напряжение будет та-
ким, каким оно было в начале линии в момент t—At.
Зная At — x/c, где с —скорость распространения волн вдоль ли-
нии, и помня, что й) = 2л/7' и Тс =Х, получим окончательно
Аналогично, если в начале линии ток изменяется в фазе с на-
пряжением по закону i=/Msincof, то на расстоянии х от начала
линии
Полученные выражения для их и 1Х называются уравнениями
бегущих волн. Из анализа этих уравнений следует, что в случае
бегущих волн амплитуда напряжения и тока во всех точках линии
одинакова, тогда как фаза зависит от точки расположения по дли-
не линии.
Разность в фазах колебания между начальной точкой линии и
любой, отстоящей от начала линии на расстоянии х, определяется
расстоянием между этими точками и скоростью распространения
волн вдоль линии.
Сопротивление, которое оказывает линия бегущим волнам, на-
зывается волновым сопротивлением и обозначается р. Его можно
47
определить, разделив мгновенное значение напряжения ях на мгно-
ценное значение силы тока 1Х:
г/м5ш ----------—xJ
tlx \ / U
Д , . / 2л \ /« Р'
/м Sin ( bit —--- х
\ к /
Уяснить смысл волнового сопротивления можно следующим об-
азом. По аналогии с колебательным контуром для каждого эле-
[ента линии без потерь справедливо равенство
£1ф2 = С1<72м/2,
ткуда
Unlln = 1/ £i/Ci или р = /Д1/С1.
Так как ток и напряжение в линии совпадают по фазе, то вол-
эвое сопротивление является активным по характеру.
Волновое сопротивление линии зависит от расстояния между
доводами (чем больше расстояние между проводами, тем меньше
гкость и тем больше волновое сопротивление), от диаметра про-
>дов (чем больше диаметр проводов, тем больше емкость и тем
гньше волновое сопротивление), от диэлектрика, который запол-
1ет пространство между проводами (чем больше диэлектрическая
юницаемость, тем меньше волновое сопротивление) и не зависит
' длины линии.
Воздушный двухпроводный фидер имеет волновое сопротивле-
е от 200 до 600 Ом, двухпроводный изолированный кабель — от
до 150 Ом и коаксиальный кабель — от 50 до 200 Ом.
В бесконечно длинной линии существует режим бегущих волн,
о можно получить и в реальной линии конечной длины. Для это*
необходимо на конце линии включить активное сопротивление /?.
ввое волновому р (рис. 26, б). Энергия, отдаваемая генератором:
пинию, теперь будет полностью поглощаться сопротивлением R-
>дбор равенства нагрузочного и волнового сопротивлений назы-
этся согласованием нагрузки с линией. Линия, нагруженная на
хротивление, равное волновому, называется согласованной ли~
ей.
§ 17. ОТРАЖЕНИЕ ВОЛН В ЛИНИИ
В линии, питаемой от генератора, существует режим бегущих
in, если она замкнута на активное сопротивление R, равное вол-
юму р. Если же концы линии разомкнуты, короткозамкнуты или
птнуты на сопротивление, не равное волновому, в линии, помимо
ущих волн, возникают еще и отраженные волны. Физически
хность появления отраженных волн можно показать на примере-
ши, концы которой разомкнуты.
Рис. 27
Как только волна достигнет конца разомкнутой линии, сила то-
ка в конечной точке линии становится равной нулю. Исчезает маг-
нитное поле, связанное с индуктивностью ALn конечного элемен-
тарного участка линии. В результате в конечном участке линии
возникает э. д. с. самоиндукции, вызывающая появление дополни-
тельной разности потенциалов между проводами на конце линии.
Напряжение на конце линии становится в 2 раза больше ампли-
туды напряжения, пришедшей к концу линии волны напряжения.
До этого напряжения заряжается элементарная емкость ДСП на
конце линии. Элементарная емкость ACn-i участка линии, пред-
шествующего конечному, заряжена до меньшего напряжения.
Поэтому она будет заряжаться от элементарной емкости конечно-
го участка. Вдоль линии в обратном направлении будет распро-
страняться волна напряжения, называемая отраженной, или обрат-
ной, волной.
В конце линии происходит также отражение волны тока, который
распространяется лишь до конца линии и дальше идти не может,
так как линия разомкнута. От конца линии в обратном направле-
нии идет ток такого же значения, что и ток падающей волны, но по
фазе эти токи противоположны.
При коротком замыкании линии также появляются отраженные
волны. На конце такой линии напряжение равно нулю. Энергия
приходящего электрического поля превращается в энергию магнит-
ного поля. Сила тока в конце линии удваивается по сравнению с
силой приходящей волны. Фазы тока отраженной и падающей волн
совпадают, фаза напряжения отраженной волны противоположна
фазе напряжения падающей волны.
Образование стоячих волн. Падающая и отраженная волны
взаимодействуют по всей длине линии. Результат их взаимодейст-
вия можно показать графически (рис. 27). Для примера выбрана
линия, разомкнутая на конце, длина которой равна 2/.. Падающая
49
волна изображена штриховой линией и движется слева направо,
отраженная волна, изображенная точками, — справа налево. По-
терь в линии нет, поэтому амплитуды напряжений падающей и от-
раженной волн по всей длине линий одинаковы. Путем сложения
ординат графиков падающей и отраженной волн находим результи-
рующее напряжение между проводами (сплошная линия).
На графике для момента времени Л = 0 (рис. 27, а) напряжение
генератора максимально и равно амплитудному значению (щ =
= i/Mi). Напряжение генератора в конце линии равно напряжению
в начале ее (при произвольной длине линии может быть и нерав-
ным). В точках, находящихся на расстоянии -у- X; “X; X; X
от начала линии результирующее напряжение и получилось равным
нулю.
Проведя аналогичные построения для моментов времени
(рис. 27, б, в, г, д), можно убедиться, что результирующее напря-
жение в тех же точках по-прежнему отсутствует.
Перенесем кривые результирующего напряжения и вдоль ли-
нии для моментов времени /ь i2, t$, /4, /5 на отдельный график (рис.
27, е).
Волна напряжения, возникающая в результате сложения па-
дающей и отраженной волн, характерна тем, что в любой момент
времени в определенных сечениях линии (в нашем случае на рас-
1 3 , 5 7 .
стояниях —X; —X; —X; —ч от начала линии) напряжение меж-
4 4 4 4
ду проводами равно нулю (узлы напряжения) или (на расстояниях
1 3
0; — X; X; — X; 2Х) достигает максимального значения (пучность
напряжения). Такую волну называют стоячей волной.
В конце разомкнутой линии происходит отражение волны тока
с изменением фазы на л. В результате сложения падающей и от-
раженной волн образуется стоячая волна тока (рис. 27, ж). В тех
сечениях линии, где в стоячей волне напряжения имеются пучно-
сти, в волне тока образуются узлы и, наоборот, в местах располо-
жения узлов напряжения имеются пучности тока. Анализ процессов
образования стоячих волн в линии показывает:
1) при наличии стоячей волны в каждом сечении линии напря-
жение и ток изменяются с течением времени по гармоническому
закону, так как они являются суммой изменяющихся по гармони-
ческому закону напряжений и токов, появляющихся под действи-
ем падающей и отраженной волн в линии;
2) между колебаниями напряжения и тока в стоячих волнах
в данном сечении имеется фазовый сдвиг, равный л/2;
3) амплитуда напряжения или тока в пучности стоячей волны
равна удвоенной амплитуде напряжения или тока падающей и от-
раженной волн;
50
4) пучности и узлы напряжения или тока в линии при неизмен-
ной длине линии и частоте колебаний генератора не смещаются;
5) расстояния между соседними пучностями или узлами состав-
ляют Х/2, а между соседними пучностями и узлами —Х/4;
6) при наличии стоячей волны нет переноса энергии вдоль ли-
нии, так как имеет место сложение падающей и отраженной волн,
которые переносят энергию в противоположных направлениях.
Если выполнить построения, аналогичные представленным на!
рис. 27, можно показать, что при разомкнутой на конце линии,
вдоль которой укладывается целое число полуволн или четное чис-
ло четвертей волн (l = = 2k~4 ' где k= 1 > 2> 3,.. J,b начале ли-
нии всегда имеются пучность напряжения и узел тока стоячей
волны.
Если длина разомкнутой на конце линии равна нечетному чис-
лу четвертей длин волн, т. е. / = (2Л—1)-^-, где Л = 1, 2, 3,...,
в ее начале будет узел напряжения и пучность тока. Когда вдоль
линии не укладывается целое число четвертей волн, амплитуда на-
пряжения и тока стоячей волны в начале линии не будет равной
нулю, но и не будет равна удвоенному значению амплитуды напря-
жения или тока бегущей волны, т. е. в начале линии не будет ни
пучности, ни узла тока или напряжения. В линии, замкнутой на
конце накоротко, также образуются стоячие волны.
При длине линии i = 2k-^- в конце и начале линии имеются
пучности тока и узлы напряжения. Когда Z=(2fe —
в конце
линии по-прежнему имеются пучность тока и узел напряжения, но
в начале линии создается узел тока и пучность напряжения.
§ 18. ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЛИНИИ
Сопротивление линии и присоединенной к ней нагрузки для ге-
нератора гармонических колебаний называется входным сопротив-
лением линии ZBX. Оно представляет собой отношение амплитуды
напряжения к амплитуде тока в месте подключения генератора к
линии:
= £ZM//м.
Характер сопротивления устанавливается по фазовому сдвигу
между напряжением и током в линии.
Рассмотрим зависимость входного сопротивления линии от дли-
ны линии I и подключаемой к ней нагрузки ZH.
1. Линия нагружена активным сопротивлением /?и, равным вол-
новому сопротивлению линии р (/?„ = р).
Вдоль линии от генератора к нагрузке распространяются бегу-
щие волны напряжения и тока. Фазы напряжения и тока совпадают.
51
Отношение амплитуды напряжения t/Mi к амплитуде тока /М1 бегу-
щей волны равно волновому сопротивлению линии р; это сопротив-
ление является активным. При /?н~р соотношение между амплиту-
дами напряжения и тока в конце линии не изменяется. Вся подво-
димая к нагрузке /?п мощность поглощается. Обратной волны нет.
Следовательно, /вх=Пм1/7’М| = ^н=р и не зависит от длины ли-
нии.
Пример 7. Напряжение генератора <7м.гвн-=400 В, волновое сопротивление
линии р = 200 Ом, сопротивление нагрузки /?2=200 Ом.
Ток на входе линии
/М1 = Ген/Р =400/200 = 2 А.
Мощность, отбираемая от генератора и переносимая бегущей волной,
^= 6/mizmi/2 = 400-2/2 = 400 Вт-
Ток, идущий через сопротивление нагрузки,
/М2= ^м2/«2 = 400/200 =2 А.
Таким образом, ток в нагрузке равен току в линии. Мощность, выделяемая
в нагрузке, равна мощности, отдаваемой генератором (если считать, что в линии
нет потерь энергии),
z>h=z/m2Zm2/2 = 400-2/2 =400 Вт.
2. Короткозамкнутая линия.
В общем случае сопротивление короткозамкнутой линии
Z„x= ptg2jr —.
Л
Отрицательное значение вычисленного по формуле сопротивле-
ния соответствует емкостному сопротивлению линии, положитель-
ное — индуктивному.
Когда длина линии равна четному числу четвертей длин волн
^=2*-^-j, в начале линии имеются узел напряжения и пучность
тока. Входное сопротивление такой линии равно нулю. Линию мож-
но представить в виде контура с последовательным соединением
емкости и индуктивности, в котором имеет место резонанс напря-
жения.
При длине линии, равной нечетному числу четвертей длин волн
[z =(2& +в начале линии имеются пучность напряжения и
узел тока. Входное сопротивление линии бесконечно большое.
Линия содержит реактивные элементы (распределенные вдоль
линии емкость и индуктивность) и поэтому является своеобразным
контуром. Бесконечно большим сопротивлением обладает парал-
лельный контур, следовательно, он и будет аналогом данной длин-
ной линии.
На рис. 28, а показана зависимость входного сопротивления
замкнутой на конце линии от ее длины и указан характер сопротив-
ления линии. -
52
Рис. 28
3. Линия разомкнута на конце (ZH = 0).
Когда длина линии равна четному числу четвертей длин волн, в
начале линии имеется пучность напряжения и узел тока.
Входное сопротивление линии является бесконечно большим:
£цх = Uм//м = 2£/и1/0 = оо .
При длине линии, равной нечетному числу четвертей длин волн,
в начале линии имеется узел напряжения и пучность тока. Входное
сопротивление линии равно нулю:
ZBX = t/M// = 0/(2/M1) = 0.
Сопротивление линии между узлами или пучностями реактивное
и рассчитывается по формуле
Zbx = — pctg2n-{-.
Зависимость входного сопротивления линии, разомкнутой на
конце от ее длины, и характер сопротивления показаны на
рис. 28, б.
4. Линия замкнута на активное сопротивление, которое больше
или меньше волнового (характеристического) сопротивления ли-
нии.
Когда длина линии равна четному числу четвертей длин волн
1 \
— Z,, X, ... , входное сопротивление линии равно сопротивлению
нагрузки:
Zbx = «н-
При длине линии, равной нечетному числу четвертей длин волн
1 3
— X; —X; входное сопротивление линии является по харак-
4 4
53
геру активным и равно 2и=р2/'Ян; при других длинах волн вход-
гое сопротивление содержит активную и реактивную составляющие.
Если нагрузка линии больше или меньше волнового сопротив-
ления, то она поглощает лишь часть энергии, переносимой линией,
1 остальная часть отражается обратно к входу линии. В результа-
ге в линии получается сочетание бегущей и стоячей волн.
Для характеристики режима работы линии вводится величина,
зазываемая коэффициентом бегущей волны (КБВ).
Коэффициент бегущей волны определяется как отношение ми-
нимального напряжения t/м.мин (КБВ напряжения) или тока
гм.мин (КБВ тока) в линии к его максимальному значению:
КБВ= б^м.мин/б^м.макс = ^м-мииДм.макс •
Если в линии имеется лишь бегущая волна, то КБВ = 1; у стоя-
1их волн КБВ = 0. Во многих случаях используется величина, на-
шваемая коэффициентом стоячей волны (КСВ):
КСВ = б^ц.макс/^м.мин = ^м.максДм.мин-
КСВ — величина, обратная КБВ. В режиме бегущей волны:
<ВС=1, в режиме стоячей волны КВС = оо. Применяют и величи-
1Ы КСВ напряжения (КСВН) и КСВ тока (КСВТ).
§ 19. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРЕЗКОВ ЛИНИИ
Четвертьволновые отрезки линий широко используются в диа-
щзоне дециметровых волн.
Рассмотрим два случая трансформирующего действия четверть-
юлновой линии, нагруженной на активное сопротивление (рис. 29).
X
1. При/?2> 0 нагруженная линия длиной — ведет себя подобно повышаю-
4
тему трансформатору. На рис. 29, а показана линия с волновым сопротивле-
ием р = 200 Ом, замкнутая на сопротивление нагрузки /?2 = 400 Ом; напряже-
ие генератора £/м1 = 400 В. Входное сопротивление линии в этом случае
ZBX = р2//?2= 2002/400= 100 Ом.
Амплитуда тока на входе линии
/Ml=tZM1/ZBI = 400/100= 4 А.
Мощность, отбираемая от генератора,
Р = 4-Си,/м1 = -4-400-2 = 400 Вт.
Q Ml Ml n
По закону сохранения энергии мощность, выделяемая на нагрузке, также
удет равна 400 Вт. Эта мощность может быть определена по формуле
^2= Y/2m2^2.
тсюда амплитуда тока через нагрузку
/м2 = У2P2/R2 = /4-400/400 = 2 А.
4
a) '
UM1=200B р^200 Ом
t_______________
Im ~
U„z=200B
?______
б) f . .
\2a\S00B И_________________________
I J вг^000м
1^2= 400 Ом UMpA00B р -2000м
I t______________________
2'1
1Мп-2А 1^-1 А 1м2~2А
Рис. 29
Таким образом, сила тока в нагрузке в 2 раза меньше, чем сила тока на
входе линии. Напряжение в нагрузке в 2 раза больше, чем напряжение на входе
линии.
В приведенном примере линия подобно повышающему трансформатору с
коэффициентом трансформации 1 : 2.
2. Аналогично легко показать, что при /?2<р разгруженная линия длиной
— ведет себя подобно понижающему трансформатору.
4
Пусть (рис. 29, б) волновое сопротивление линии р=200 Ом, напряжение
» генератора £71 = 400 В, сопротивление нагрузки 7?2=Ю0 Ом. Если бы на конце
была включена нагрузка в 200 Ом, то ток через, нагрузку был бы равен току
в линии и составлял 2 А. При сопротивлении нагрузки /?2=Ю0 Ом сила тока
в начале линии будет 1 А, на нагрузке — 2 А. Таким образом, сила тока в на-
грузке в 2 раза больше, чем сила тока от генератора на входе линии, а напря-
жение на нагрузке в 2 раза меньше, чем напряжение генератора, т. е. в данном
случае линия подобна понижающему трансформатору с коэффициентом транс-
формации 2:1.
Реактивный шлейф. Для получения бегущих волн в фидере, на-
грузка которого имеет реактивную составляющую, можно подклю-
чать к соответственно выбранным точкам фидера надлежащей ве-
личины катушку индуктивности или конденсатор, которые ком-
пенсируют реактивную составляющую нагрузки.
Вместо катушки индуктивности или конденсатора можно ис-
пользовать короткозамкнутую линию, которая, как это следует из
рис. 28, а, может быть эквивалентна либо некоторой индуктивности
(при /<Л/4), либо емкости (при />Л/4). Короткозамкнутый отре-
зок линии, применяемый для согласования нагрузки, имеющей ре-
активную составляющую, называется реактивным шлейфом.
Сущность согласования состоит в следующем. Пусть линия
(рис. 30) нагружена на сопротивление'ZH, имеющее комплексный
характер. Входное сопротивление такой линии, как известно, в раз-
ных точках неодинаково. Следовательно, имеются точки (напри-
мер, а и б), где активная составляющая входного сопротивления
равна волновому сопротивлению линии р, а реактивная составляю-
щая Хвх имеет определенное' значение и знак. Для согласования
55
Рис. 31
тинии необходимо скомпенсировать реактивную составляющую.
Зля этого к точкам а и б подключают реактивный шлейф длиной
>А/4 или чтобы его входное реактивное сопротивление бы*
ю противоположно по знаку и равно по значению реактивному
входному сопротивлению линии.
Длина I подбирается путем перемещения короткозамыкателя М
щоль реактивного шлейфа.
Металлические изоляторы. В диапазоне деци- и сантиметровых
олн обычные диэлектрические изоляторы имеют значительные по-
ери, поэтому в настоящее время чаще применяют так называемые
1еталлические изоляторы.
Металлический изолятор представляет собой отрезок коротко-
амкнутой линии длиной Z/4. Качество такого изолятора будет тем
ыше, чем меньше активное сопротивление проводов, из которых он
ыполнен.
На рис. 31, а показан металлический изолятор, поддерживающий
ентральный проводник коаксиальной линии. На рис. 31, б дана
тгвертьволновая короткозамкнутая линия, которая применена для
эепления открытой двухпроводной фидерной линии. В точках А
В крепления четвертьволнового короткозамкнутого отрезка к
)оводам линии сопротивление отрезка является бесконечно боль*
им. Значит, утечки энергии нет, хотя линия укрепляется на ме-
1ллических опорах. Металлический изолятор можно применять
лько для одной волны к, на которую он рассчитан.
При изменении длины волны входное сопротивление изолятора
!зко уменьшается и линия замыкается накоротко.
Колебательные контуры сверхвысоких частот (СВЧ). В дцапазо-
дециметровых волн обычный колебательный контур не только
удно сконструировать практически, но и невозможно получить
тем добротность выше нескольких десятков.
Собственная частота колебательного контура
1 ।
/о =
2л УLC
следовательно, для значительного повы-
шения частоты требуется многократное
уменьшение индуктивности L и емкости С.
Если на коротких волнах катушка
контура состоит из нескольких витков, а
конденсатор имеет небольшую емкость,
то при укорочении длины волны меньше
10 м (частота выше 30 МГц) количество
витков катушки -резко сокращается, а ем-
кость конденсатора уменьшается. При пе-
реходе к дециметровым волнам количест-
во витков катушки сокращается до одного, а необходимость в кон-
денсаторе отпадает, так как вполне достаточно емкости между про-
водами витка и междуэлектродной емкости лампы. Для повыше-
ния собственной частоты контура в 2 раза при неизменной емкости
С индуктивность контура надо уменьшить в 4 раза, а для повыше-
ния частоты в 4 раза — в 16 раз и т. д.
Следовательно, с укорочением волны (повышением частоты)
контура его добротность (Q = o>oE//?) резко снижается. Поэтому в
- диапазоне дециметровых волн в качестве колебательных контуров
применяются короткозамкнутые отрезки двухпроводной линии.
Известно, что при длине, равной Х/4, она аналогична параллельно-
му колебательному контуру при резонансе, а при длине, равной
половине длины волны Х/2, короткозамкнутый отрезок линии дей-
ствует как последовательный колебательный контур при резонансе.
Это свойство короткозамкнутых отрезков линии позволило широко
использовать их в диапазоне дециметровых волн в качестве конту-
ров генераторов и усилителей ультравысокой частоты (рис. 32, а).
Отрезки линий, работающие в качестве колебательных контуров,
имеют высокую добротность —не менее тысячи. Особенно высокое
качество можно получить, применяя отрезки двухпроводного кон-
: центрического или коаксиального кабеля (рис. 32, б). Коаксиаль-
| ные контуры имеют добротность до 10 000 и их с успехом применя-
ют на волнах длиною до 10 см. Контур на нужную длину волны на-
страивают путем перемещения мостика или диска, с помощью кото-
рых провода замыкаются накоротко.
§ 20. волноводы
В сантиметровом диапазоне волн очень сильно увеличиваются
потери энергии во внутреннем проводнике и в диэлектрике коакси-
ального кабеля, поэтому для передачи энергии в указанном диапа-
зоне волн применяют металлические трубы, называемые волново-
дами. Волноводы являются неотъемлемой частью РЛС, работаю-
щих в сантиметровом диапазоне.
Форма поперечного сечения волноводов может быть разной
(прямоугольной, круглой, эллиптической, треугольной и др.). На
практике наиболее широко применяют волноводы прямоуголь-
57
Рис. 33
Рис. 34
Рис. 35
ной формы (рис. 33, а), которые
проще в изготовлении и легче
возбуждаются от генератора. Не-
сколько реже используют круг-
лые волноводы (рис. 33, б).
В судовых РЛС применяют,
как правило, прямоугольные вол-
новоды. Круглые волноводы ис-
пользуют в конструкциях вра-
щающихся сочленений, которые
обеспечивают соединение непо-
движной и вращающейся частей
антенно-волноводной системы
РЛС.
Принципиальная возможность
передачи энергии вдоль волно-
вода может быть пояснена сле-
дующим образом. Представим се-
бе двухпроводную линию, вы-
полненную из ленточных прово-
дов (рис. 34, а). К проводам ли-
нии с обеих сторон подключены
из того же материала, что и сама
линия, четвертьволновые корот-
козамкнутые отрезки, которые яв-
ляются металлическими изоля-
торами. Наличие таких отрезков
и их число не влияют на работу
линии, так как входное сопротив-
ление этих отрезков равно бес-
конечности. Если увеличить чис-
ло изоляторов до их превращения
в сплошные стенки, то образуется
прямоугольный волновод (рис.
34, б). По такому же принципу
может быть получен и волновод
круглого сечения. Назовем по-
казанные на рис. 34, б размеры
а — широкой, a b — узкой стен-
кой волновода.
На первый взгляд может по-
казаться, что волновод передает
энергию только одной определен-
ной длины волны. На самом деле
это не так. Оказывается, по вол-
новоду могут передаваться все
волны, длина которых короче так
называемой критической волны
волновода.
Это свойство волноводов можно пояснить следующим образом.
В случае уменьшения длины волны X генератора, питающего ли-
нию, можно считать, что при неизменном размере а увеличивается
ширина d проводов линии, а длина стоек «изоляторов» остается
равной Х/4.
При увеличении же длины волны генератора К ширина d про-
водов стремится к нулю, а длина стоек «изоляторов» становится
меньше Х/4. Входное сопротивление таких укороченных «изолято-
ров» резко уменьшается, и линия как бы закорачивается по всей
длине. Следовательно, распространение энергии по линии стано-
вится невозможным.
^Гаким образом, для передачи энергии по волноводу прямоуголь-
ного сечения необходимо, чтобы размер его широкой стенки а был
не меньше к/2. Отсюда критической (предельной) волной волново-
да! прямоугольного сечения является длина волны, равная Л,кр=2а.
Второй размер поперечного сечения волновода b не является
критическим, и его выбор зависит от мощности, передаваемой че-
рез волновод.
В связи с тем что условия распространения радиоволн в волно-
воде отличаются от условий их распространения в свободном про-
странстве, длина волны в волноводе несколько больше длины вол-
ны генератора.
Передача энергии в волновод, т. е. возбуждение волновода, а
также прием энергии из волновода осуществляются теми же спо-
собами, что и в объемных резонаторах, т. е. с помощью электриче-
ской или магнитной связи волновода с коаксиальным кабелем.
Электрическая связь волновода с коаксиальным кабелем пока-
зана на рис. 35, а. Штырек А, являющийся продолжением внутрен-
него проводника коаксиального кабеля, играет роль миниатюрной
антенны, излучающей радиоволны или принимающей энергию волн.
Связь регулируется изменением длины штырька. Наиболее сильная
связь обеспечивается при длине штырька, равной к/4, при этом шты-
рек должен быть расположен на расстоянии Л/4 от закрытого конца
волновода, что соответствует бесконечно большому сопротивлению
левой части волновода, и тогда вся энергия, излучаемая штырьком,
будет направляться в правую сторону. Задняя крышка обычно вы-
полнена в виде подвижного металлического поршня, который по-
зволяет подбирать расстояние от излучателя до закрытого конца.
Магнитная связь коаксиального кабеля с волноводом (рис.
35, б, в) осуществляется с помощью витка связи, которым заканчи-
вается внутренний провод кабеля. Виток может быть уподоблен ра-
мочной антенне. Изменение связи достигается перемещением или
поворотом витка.
§ 21. ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ
Короткозамкнутые четвертьволновые и полуволновые отрезки
коаксиального кабеля, как и отрезки обычной линии, широко ис-
пользуются в качестве колебательных контуров в диапазоне деци-
59
метровых волн. На волнах же короче 10 см резко увеличиваются
потери во внутреннем проводнике коаксиального кабеля. Кроме то-
го, на сантиметровых волнах подключение генератора к входным
зажимам короткозамкнутого коаксиального кабеля встречает ряд
практических трудностей. Другими словами, на волнах сантиметро-
вого диапазона применение отрезков коаксиального кабеля в роли
колебательных контуров оказывается технически неудобным и
практически непригодным. Поэтому для волн такого диапазона ис-
пользуют принципиально иные колебательные контуры —объемные
резонаторы, представляющие собой замкнутую металлическую
оболочку, во внутренней полости которой возбуждается электро-
магнитное поле.
^Рассматривать колебательные процессы в объемных резонато-
рах более удобно с помощью графического изображения распре-
деления электрического и магнитного полей.
Рассмотрим принцип создания и работы объемного резонатора.
Представим себе колебательный контур в виде четвертьволнового
короткозамкнутого отрезка линии, питаемой от генератора на ре-
зонансной^волне (рис. 36, а).
В контуре наблюдается стоячая волна тока и напряжения, при-
чем максимум силы тока будет на конце линии, а максимум на-
пряжения— в начале линии у генератора. Соответственно этому
наибольшая напряженность электрического поля будет в начале
линии в точках пучности напряжения, а магнитного поля — на кон-
це линии в точках пучности тока. Если увеличивать число отрезков
линии (контуров), подключаемых к генератору, как показано на
рис. 36, б, то вокруг линий распределение электромагнитного поля
будет аналогичным единичной линии, причем суммарное значение
напряженности поля возрастет. При этом полная емкость парал-'
лельио соединенных контуров увеличится, а полная индуктивность
уменьшится. Вместе с тем потери энергии в контуре уменьшатся,
а добротность его возрастет, поскольку поверхность, по которой
протекает ток, будет больше. Если увеличить число соединяемых
отрезков линий во много раз, то в пределе они создадут сплошную
замкнутую систему в форме цилиндра с генератором, включенным
в центре между основаниями (рис. 36, в). Такой цилиндр является
объемным резонатором. Внутренняя поверхность цилиндра выпол-
няет роль индуктивности, а основания — емкости.
Электромагнитные колебания будут происходить внутри полос-
ти резонатора ввиду экранирующего действия металлических сте-
зок. Собственная длина волны цилиндрического объемного резона-
тора зависит от диаметра D резонатора и может быть определена
ю формуле Хо= 1,305D. Мгновенная картина распределения элек-
тромагнитного поля внутри цилиндрического резонатора показана
та рис. 37, а. На рис. 37, б, в дано распределение напряженности
электрического и магнитного полей по диаметру цилиндра. В цент-
эе электрическое поле имеет максимальную напряженность, а маг-
титное — нулевую. По краям магнитное поле имеет максимальную
тапряженность, а электрическое — нулевую.
О
Рис. 39
Практически осуществить возбуждение колебаний в резонаторе,
как показано на рис. 36, в, невозможно. В действительности коле-
бания в резонаторе возбуждаются либо при помощи вибратора
(емкостная связь), либо витка связи (индуктивная связь). На
рис. 38, а показано возбуждение резонатора при помющи вибрато-
ра, являющегося продолжением внутреннего провода коаксиально-
го кабеля. Внешний провод кабеля соединен непосредственно с
корпусом резонатора. Электромагнитное поле вибратора, совпада-
ющее по направлению с полем собственных колебаний резонатора,
возбуждает их и поддерживает. На рис. 38, б показано возбужде-
ние резонатора при помощи витка связи. Виток связи образован
продолжением внутреннего провода коаксиального кабеля, введен-
ного в резонатор через боковую стенку. Внешний провод кабеля,
а также конец петли присоединен к корпусу резонатора. Виток
расположен так, что создаваемое им магнитное поле совпадает по
направлению с магнитным полем собственных колебаний резона-
тора и возбуждает их.
Энергия из резонатора извлекается теми же способами, что и
возбуждение.
Наряду с резонаторами цилиндрической формы применяют ре-
зонаторы в форме прямоугольного параллелепипеда и тороидаль-
ных полостей круглого и прямоугольного сечений (рис. 39, а, б).
Последние два типа объемных резонаторов широко используют в
качестве колебательных контуров для клистронных генераторов
и газбвых разрядников.
Глава IV
АНТЕННЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
§ 22. НАЗНАЧЕНИЕ АНТЕНН. СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР
Для осуществления радиосвязи необходимым условием являет-
ся излучение электромагнитной энергии в пространство при пере-
даче и извлечении ее из пространства во время приема. Для излу-
чения и приема электромагнитных волн служат открытые колеба-
тельные контуры, называемые антеннами. По назначению антенны
делятся на передающие, приемные, а также комбинированные
приемопередающие.
Передающая антенна преобразует энергию токов радиочастоты
передатчика в электромагнитную и излучает ее в окружающее
пространство в виде электромагнитных волн или радиоволн. При-
емная антенна выделяет энергию радиоволн из окружающего про-
странства, преобразует ее в энергию токов радиочастоты и подает
на выход приемного устройства. Антенна может служить в качест-
ве передающей и приемной. По конструкции они различаются тем,
что передающая антенна рассчитана на большее напряжение и
мощность, поэтому требует применения соответствующих изоля-
торов.
62
Рис. 40
Антенна является колебательной системой с распределенными
параметрами, электрическое и магнитное поля вокруг которой за-
нимают значительный объем.
В двухпроводной линии (рис. 40, а) электрическое поле сосре-
доточено в основном в пространстве между проводами. Если раз-
двинуть концы отрезка такой линии (рис. 40, б), можно изменить
распределение этого поля. Область пространства, захваченного»
линиями напряженности электрического поля, будет наибольшей,
если провода линии окажутся на одной прямой (рис. 40, в). Токи
в проводах в каждый момент времени будут протекать в одном и
том же направлении, значит, магнитные поля этих токов не ком-
пенсируются.
В гл. III было показано, что в разомкнутой на конце двухпро-
водной линии возникают стоячие электромагнитные волны. Мини-
мальная длина такой линии, имеющей вначале пучность тока и
‘ узел напряжения, равна четверти длины волны. Когда такая линия
окажется развернутой полностью, расстояние между ее концами
соответствует половине длины стоячей волны.
Ш Прямолинейный проводник длиной Х/2 называют полуволновым
диполем, или симметричным вибратором. Каждый элемент двух-
проводной линии обладает индуктивностью АЛ и емкостью АС.
Симметричный вибратор является развернутым отрезком двухпро-
водной линии и также представляет собой сочетание таких элемен-
тарных индуктивностей и емкостей.
Если к разъединенным отрезкам симметричного вибратора под-
вести постоянное напряжение, установив переключатель S в поло-
жение 1 (рис. 41, а), они зарядятся и между ними будет сушество-
1 вать электрическое поле. После установки переключателя S в по-
| ложение 2 начнется разряд элементарных емкостей через элемен-
тарные индуктивности вибратора. Вдоль вибратора в направлении
сверху вниз пойдет ток, вокруг вибратора возникнет магнитное
поле. Через середину вибратора разряжаются все элементарные
емкости, поэтому максимум разрядного тока придется на середину
| вибратора.
В некоторый момент времени Л = 0 (рис. 41, б) элементарные
емкости разрядятся полностью, напряжение между половинами
63
вибраторов станет равным нулю, а сила тока разряда достигнет
наибольшего значения.
Дальше сила тока вдоль вибратора и его магнитное поле будут
уменьшаться, возникнет э. д. с. самоиндукции и под ее действием
произойдет перезаряд элементарных емкостей вибратора.
Полярность напряжения станет противоположной по сравнению
с первоначальной. В моменты времени и произой-
дут процессы, аналогичные рассмотренным выше, но в противопо-
ложном направлении. Колебания, возникшие в вибраторе, будут
затухающими вследствие потерь энергии. Для получения незату-
хающих колебаний в цепь вибратора включают источник перемен-
ной э. д. с.
§ 23. ИЗЛУЧЕНИЕ И ПРИЕМ АНТЕННОЙ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ
При наличии переменного тока в вибраторе вокруг него имеют-
ся изменяющиеся магнитное и электрическое поля.
Их можно разделить на два типа:
связанные поля — магнитное поле, вызванное током в вибрато-
ре и сопряженное с этим током, и электрическое поле, обусловлен-
ное наличием напряжения между половинами вибратора и связан-
ное с зарядами в вибраторе;
свободные поля — взаимосвязанные магнитные и электрические
поля (которые не сопряжены с током и зарядом вибратора), превра-
щающиеся друг в друга и распространяющиеся со скоростью с =
=3-10’ м/с.
Когда ток в вибраторе изменяется медленно, с частотой до не-
скольких килогерц, вокруг него имеются только связанные с током
64
Рис. 42
и зарядами вибратора магнитное и электрическое поля, а свободное
электромагнитное поле практически отсутствует. Магнитное и элек-
трическое поля образуются лишь вблизи вибратора, фазовый сдвиг
между ними составляет 90°.
При увеличении частоты тока до сотен килогерц и более карти-
на электромагнитного поля вокруг вибратора становится совершен-
но иной. Для примера рассмотрим случай, когда в цепь вибратора
включена переменная э. д. с. с частотой, совпадающей с собствен-
ной частотой вибратора.
В момент времени t\ = 0 (рис. 42, а) сила тока в вибраторе дости-
гает максимума, а вокруг вибратора имеется лишь магнитное поле.
Линии концентрической окружности, охватывающие вибратор. Они
расположены в плоскости, перпендикулярной к той, в которой рас-
3—1725
65
юложен вибратор. Направление их к ч'итателю обозначено точка-
ми, от читателя — крестиками.
В течение первой четверти периода ток убывает, магнитное по-
те тока ослабляется, половины вибратора заряжаются и между
тими появляется электрическое поле зарядов (рис. 42, б). Одно-
временно нарастающее и распространяющееся вокруг вибратора
электрическое поле вызывает появление связанного с ним также
тарастающего и распространяющегося в пространстве вокруг виб-
ратора магнитного поля. Направление линий индукции этого поля
также отмечено точками и крестиками и обведено кружками.
К моменту времени tz~xlnT сила тока становится равной нулю,
тапряжение между половинами вибратора достигает максимума.
Магнитное поле тока вокруг вибратора отсутствует, напряженность
электрического поля достигает наибольшего значения, линии на-
зряженности соединяют половины вибратора. Поскольку магнит-
ное и электрическое поля являются быстропеременными, то прояв-
ляются их особенности. В точках пространства, где есть изменяю-
щееся электрическое поле, появляется магнитное поле
определенного направления (рис. 42, в). Фазы электрического и
магнитного полей совпадают. Во вторую четверть периода ток
проходит вдоль вибратора в направлении снизу вверх, появляется
магнитное поле тока и происходит ослабление электрического поля
между половинами вибратора.
В момент времени /3 = ~т (рис. 42, г) электрическое поле, свя-
занное с зарядами вибратора, исчезает, но вблизи вибратора оно
имеется. Электрическое поле не связано с зарядами вибратора, а
появляется при изменении магнитного поля тока. Линии напряжен-
ности электрического поля, вызванного этими изменениями, замк-
нутые. Электрическое поле отошло от вибратора на радиус
В третью четверть периода ток вибратора будет уменьшаться,
з
а половины вибратора — заряжаться. В момент времени/4=— т
напряжение на вибраторе станет максимальным, электрическое по-
ле зарядов вибратора достигнет наибольшей величины, магнитное
поле тока будет равно нулю. Изменяющееся электрическое поле
вызовет появление магнитного поля на некотором расстоянии от
вибратора.
Свободное электрическое поле, которое существовало вокруг
зибратора в момент времени t3 = ~ г, переместится дальше и будет
существовать в области радиусом 3/Д (рис. 42, д).
В четвертую четверть периода появится ток вдоль вибратора и
магнитное поле тока вблизи него будет возрастать. Одновременно
электрическое поле зарядов будет уменьшаться. К концу периода
(рис. 42, е) вблизи вибратора будет магнитное поле тока, а в про-
странстве вокруг вибратора свободное электромагнитное поле. За
зериод Т это поле распространится на расстояние, равное длине
золны.
>6
Вектор напряженности электрического поля Е перпендикулярен
вектору напряженности магнитного поля Н, а оба эти вектора в
свободном пространстве перпендикулярны направлению распро-
странения радиоволн (рис. 43).
Направление распространения радиоволн зависит от направле-
ния электрического и магнитного полей в пространстве и определя-
ется «правилом буравчика». Если вращать ручку «буравчика» iTo
кратчайшему пути от вектора напряженности и электрического по-
ля Е к вектору напряженности магнитного поля И, его поступатель-
ное движение укажет направление распространения радиоволн.
Радиоволны переносят электромагнитную энергию, количество
которой характеризуется плотностью потока энергии (мощности),
или вектором Умова-Пойнтинга. Плотностью потока энергии (век-
тором Умова-Пойнтинга) называется количество энергии, проходя-
щее за 1 с через площадку в 1 м2, расположенную перпендикуляр-
но лучу. Вектор Умова-Пойнтинга П определяется выражением
77 =£77.
Напряженности электрического Е и магнитного Н полей радио-
волны в свободном пространстве связаны уравнением
Е = 377Н,
где 377 Ом — волновое сопротивление свободного пространства.
Следовательно, вектор Умова-Пойнтинга
/7=377 7/2 или 77= £2/377= 0,00265 £2,
где П — измеряется в Вт/м2, £ — в В/м, Н — в А/м.
3* 67
Если антенна расположена вертикально, электрические силовые
тинии поля излучения будут расположены в вертикальной плоскос-
ти, а магнитные — в горизонтальной. Такие радиоволны называют
зертикально поляризованными. Если антенна расположена горизон-
тально, электрические силовые линии поля излучения будут распо-
ложены в горизонтальной плоскости, а магнитные — в вертикаль-
ной. В этом случае радиоволны называют горизонтально
поляризованными. На рис. 43 показана вертикально поляризован-
ная радиоволна.
Прием электромагнитной энергии. Если на пути распростране-
ния электромагнитных волн, излучаемых антенной передатчика, на-
ходится приемная антенна, расположенная в плоскости поляриза-
ции, под действием электромагнитного поля в антенне возникают
индуктированные переменные э. д .с. и ток. Наведение в приемной
антенне э.д.с. можно представить как результат совмещения сило-
вых линий электрического поля с проводом антенны или как резуль-
тат пересечения ее движущимся магнитным полем. Следовательно,
приемная антенна принимает энергию, переносимую электромагнит-
ными волнами. Электродвижущая сила, наводимая в приемной
антенне, измеряется милли- и микровольтами. Чем сильнее элек-
тромагнитное поле и чем длиннее проводник антенны, тем больше
будет индуктированная в ней э. д. с.
Электромагнитное поле оценивают его напряженностью. О на-
пряженности электромагнитного поля судят по э. д. с., которую на-
водит это поле в проводнике длиной 1 м. Например, э. д. с., наве-
денная полем в проводнике длиной 1 м, составляет 50 мкВ, тогда
говорят, что напряженность электромагнитного поля в данном мес-
те равна 50 мкВ на 1 м и записывают Е=50 мкВ/м. Если же э. д. с.
равна 50 мкВ и находится в проводнике, длина которого равна 2 м,
напряженность электромагнитного поля в данном месте равна Е =
=25 мкВ/м.
Как указывалось выше, провод приемной антенны должен быть
расположен в плоскости поляризации волны. Это означает, что при
вертикальном положении передающей антенны приемная также
должна быть расположена вертикально. В противном случае э. д. с.
в ней уменьшается, а при горизонтальном положении и вовсе не бу-
дет наводиться, и антенна не сможет принимать энергию электро-
магнитных волн.
На волнах, превышающих несколько щесятков метров, симмет-
ричный вибратор становится громоздким и непригодным для ис-
пользования на судне. В этом случае одна половина симметричного
вибратора исключается и ее роль выполняет корпус судна или про-
водящая поверхность земли. Собственная длина волны такой антен-
ны будет равна Хо = 4/.
Заземленный вибратор удобнее симметричного не только мень-
шими размерами, но и тем, что подключается к генератору у зазем-
ленного конца, а не в середине.
68
§ 24. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНТЕНН
Для выходного каскада передатчика антенна является внешней
нагрузкой, обладающей некоторым сопротивлением, называемым
входным сопротивлением антенны Za. К антенне подводится полная
мощность Sa, которая содержит активную Ра и реактивную Qa со-
ставляющие.
Активная мощность РЛ частично излучается (мощность излуче-
ния Риал), частично расходуется на нагрев проводников антенны,
изоляторов и земли (мощность потерь Рп):
Р д = РцЗЛ + Рц •
Реактивная мощность Qa, подводимая к антенне, преобразуется
в мощность магнитного и электрического полей вокруг антенны,
вблизи ее.
Активную мощность Ра, поступающую в антенну от генератора,
можно выразить как произведение квадрата силы действующего
в антенне /а на активное сопротивление антенны 7?а:
Ра = '1Р,.
Измерив Ра и /а, можно вычислить Ра- Сопротивление потерь в
антенне является реально существующей величиной и зависит от
проводящих свойств материала антенны, частоты тока, а в зазем-
ленном вибраторе — в основном от сопротивления заземления.
Сопротивление излучения РИзл есть чисто расчетная величина и
представляет собой коэффициент пропорциональности между мощ-
ностью излучения Рцзл и квадратом действующего значения силы
тока в антенне /а:
Ризл — ^аРиЗЛ-
Силу тока в антенне можно измерить, а сопротивление излуче-
ния для ряда простых антенн можно рассчитать. Тогда представ-
ляется простая возможность расчета мощности излучения. В этом
смысл введения понятия сопротивления излучения. Для полуволно-
вого диполя, например, сопротивление излучения составляет 73 Ом,
для четвертьволнового заземленного вибратора — около 36 Ом.
О потерях в антенне судят по коэффициенту полезного дейст-
вия:
==Ризл/Ра= Р„зл/(Р, + Ризл)-
Амплитуда тока в разных'сечениях антенны неодинакова, по-
этому при расчетах напряженности электрического поля вокруг
антенны возникают затруднения. Чтобы упростить расчеты, реаль-
ную (геометрическую) высоту антенны Аг заменяют ее действую-
щей высотой Ад.
Действующая высота антенны йд— это высота такой вообража-
емой антенны, которая по количеству излучаемой энергии эквива-
лентна рассматриваемой и имеет во всех точках вертикальной час-
I 69
ти силу тока, равную силе тока в
пучности рассматриваемой ан-
тенны (рис. 44, а).
Для судовых антенн прибли-
женно можно считать Лд= (-0,5-5-
0,7)/гг. В целях увеличения дей-
ствующей высоты антенны без
изменения ее геометрической вы-
соты излучающий провод допол-
няют горизонтальным (рис. 44, б).
Это приводит к увеличению
сопротивления излучения, так как
Яизл= 1600(/гдД)2, а также и
мощности излучения.
Излучение энергии антенной в различных направлениях не-
динаково. Направленные свойства антенны оцениваются коэффи-
иентом направленного действия (КНД) D. Для этого излучение
еальной антенны сопоставляют с излучением антенны ненаправ-
енного действия, от которой энергия равномерно распределяется
о всем направлениям:
О = П/ПС9,
це П — поток мощности соответственно направленной и ненаправленной антен-
ы через единичную площадку.
Построим диаграмму направленности полуволнового вибратора
। перпендикулярной к нему плоскости. Для этого от точки, совпа-
;ающей с серединой диполя, по всем направлениям построим век-
оры, длины которых соответствуют величинам Ем (рис. 45, а).
I данном случае длины векторов одинаковы, а кривая, соедиияю-
цая концы векторов, является окружностью. При построении диа-
раммы направленности в плоскости, в которой расположен диполь,
юобходимо учитывать, что в разные точки пространства радиовол-
[ы, вызванные элементами диполя, приходят в неодинаковых фа-
>ах, и диаграмма направленности образует фигуру, подобную
щфре 8 (рис. 45, б).
Пространственная диаграмма полуволнового симметричного
щбратора показана на рис. 45, в.
б) Направление макси-
мального излучения
Направление нуле-
вого излучения
Рис. 45
Для более полной характеристики антенн учитывают: коэффи-
циент усиления антенны G&-—произведение КНД на к. п. д. ан-
тенны:
О =Z)qa.
Коэффициент усиления антенны полностью характеризует вы-
игрыш по мощности, который дает антенна по сравнению с нена-
правленным идеальным (не имеющим потерь) излучателем.
§ 25. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТИПЫ АНТЕНН РАДИОСВЯЗИ
Судовые антенны радиосвязи можно классифицировать по на-
значению на главные, резервные (аварийные) и эксплуатационные,
по диапазону волн — на средне-, коротко- и ультракоротковолновые,
по схеме питания — на симметричные и несимметричные. Надеж-
ность радиосвязи в значительной мере зависит от антенного устрой-
ства. Неправильный выбор антенны без учета особенностей ее излу-
чения может послужить причиной отсутствия связи.
В настоящее время на судах применяют антенны самых разнооб-
разных типов. Типы судовых антенн показаны на рис. 46, где 1 —
блок; 2 — изоляторная цепочка; 3—антенна; 4 — снижения; 5 —
фал; 6 — антенная колонка; 7—изолятор антенного ввода.
В зависимости от расположения радиорубки относительно мачт
для радиосвязи в диапазонах средних (СВ) и коротких (КВ) волн
Рис. 46
71
вменяются несимметричные Г-образные и Т-образные антенны,
также антенны, выполненные в виде наклонных лучей и штырей
шс. 46, а—д). Для работы в диапазоне УКВ применяют как сим-
ггричные, так и несимметричные антенны. Г- и Т-образные антен-
.1 используются обычно для работы навигационного передатчика,
клонные антенны — для работы эксплуатационного передатчика,
ля увеличения собственной длины волны антенны повышают ее ем-
>сть, применяя многолучевые антенны, у которых горизонтальная
сть, а иногда и снижение выполнены из нескольких проводов (лу-
:й), идущих параллельно друг другу (рис. 46, е, ж).
Антенны изготовляют из бронзового или медного канатика; их
двешивают при помощи стального троса, оттяжек, блоков и изоля-
ров к реям или мачтам так, чтобы обеспечить подъем и спуск
>и погрузочно-разгрузочных работах.
В последние годы на судах широкое распространение получили
ачты-антенны, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с
)ычными антеннами, натянутыми между судовыми мачтами. Мач-
-антенну устанавливают на верхнем мостике судна и поэтому
падает необходимость подъема и спуска антенны. На рис. 46, з
жазан общий вид мачты-антенны, которая состоит из трех основ-
ах частей: высокочастотного опорного изолятора; вертикального
вола, выполненного из полых труб; емкостного кольца, укреплен-
ию на вершине ствола. Все детали емкостного кольца и вертикаль-
но ствола выполнены из трубок алюминиевого сплава. Антенну
передатчику подключают при помощи зажима у основания мач-
>ц Емкостное кольцо приближает действующую высоту антенны к
; геометрической высоте. Мачта-антенна надежна в работе и
эпускает работу на всех частотах, применяемых для судовой ра-
аосвязи.
В соответствии с Правилами по радиооборудованию морских
щов на каждом судне независимо от того, к какой группе оно
эинадлежит, должна быть установлена главная антенна, которую
эдключают к главному и аварийному передатчикам и приемни-
ам, а также к автоматическому приемнику сигналов тревоги (ав-
эаларму). Предусматривается также возможность подключения
тавной антенны к эксплуатационным коротковолновым передат-
икуи приемнику.
Использование антенны основных средств радиосвязи в каче-
гве антенн радиовещательных приемников не допускается.
Для трансляционного устройства применяют отдельную прием-
/ю антенну. Однако на судах, кроме трансляционного устройства,
станавливают несколько радиовещательных приемников, число
вторых колеблется от нескольких штук на грузовых до несколь-
их десятков на крупных пассажирских судах. Все это приводит к
еобходимости установки на судне большого количества приемных
нтенн, что крайне нежелательно, так как они влияют на работу
сновных средств радиосвязи и радионавигации. Поэтому на круп-
ых судах используют устройство для питания нескольких прием-
иков от одной антенны.
§ 26. НАСТРОЙКА АНТЕНН В РЕЗОНАНС
Размеры судовых антенн не могут быть выбраны произвольно.
Они задаются высотой мачт и расстоянием между ними и в боль-
шинстве случаев радиопередатчик работает на ненастроенную ан-
тенну. Ориентировочный расчет собственной длины волны судовых
антенн можно произвести по формуле
л0 = kl,
где / — длина пути тока в антенне;
А — волновой коэффициент.
Волновой коэффициент выбирают в зависимости от следующих
типов антенн:
выполнена в виде наклонного провода................. 4—4,2
Г-образная с горизонтальной частью небольшой длины 4,4—5
Г-образная с развитой горизонтальной частью........ 4,8—6
Т-образная с горизонтальной ,частью небольшой длины 4,5—6
Т-образная с развитой горизонтальной частью . . .' . . 5,5—8
Для большего излучения энергии антенна должна быть настрое-
на в резонанс с частотой излучаемых колебаний (рис. 47, а). Если
рабочая длина волны больше собственной длины волны антенны,
то реактивное сопротивление последней носит емкостной характер.
Для достижения резонанса необходимо увеличить длину антенны
или в ее цепь включить удлинительную катушку (рис. 47, б).
Если рабочая длина волны меньше собственной длины волны
антенны, то реактивное сопротивление носит индуктивный харак-
тер. Для компенсации этого сопротивления в цепь антенны вклю-
чают укорачивающий конденсатор (рис. 47, в).
При работе передатчика в диапазоне волн необходим набор
конденсаторов и переменная индуктивность (вариометр). Элемен-
ты настройки антенны выделены в передатчике в отдельный блок,
называемый антенным контуром.
§ 27. АНТЕННЫ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ
И РАДИОПЕЛЕНГАТОРОВ
Антенна РЛС является приемопередающей, так как она излуча-
ет в пространство электромагнитную энергию, подводимую от пе-
редатчика, и после отражения
радиоволн от объекта принимает
их и передает на вход приемника.
Радиолокационные антенны в от-
личие от ранее рассмотренных
являются вращающимися и об-
ладают хорошими направленны-
ми свойствами. В качестве ан-
тенн РЛС применяют рупорные,
щелевые, многовибраторные, па-
раболические, диэлектрические
и др.
Рис. 47
73
Рис. 48
Рупорные антенны. Если конец волновода, по которому переда-
тся электромагнитная энергия, открыт, электромагнитная энергия
»удет излучаться через него в окружающее пространство.
)днако открытый конец волновода является неэффективным излу-
(ателем, так как часть энергии отражается от открытого конца
>братио в волновод. Это происходит вследствие несогласованности
юлновых сопротивлений свободного пространства и волновода.
Недостатки волноводного излучателя в значительной степени
?страняют путем присоединения рупора к концу волновода. За счет
ого что площадь раскрыва рупора больше площадки отверстия
юлновода, направленность антенны увеличивается. Кроме того, ру-
юр, имея поперечное сечение, постепенно увеличивающееся к кон-
гу, создает плавный переход волнового сопротивления от волновода
< свободному пространству.
На практике применяются рупорные антенны следующих типов:
векториальные, пирамидальные и конические (рис. 48).
Щелевые антенны. Отверстие длиной А./2, соответствующим обра-
зом вырезанное в волноводе, представляет собой щелевую антенну.
Если по волноводу распространяется электромагнитная энергия,
эна будет излучаться через щель в окружающее пространство. Ха-
рактер излучения такой щели аналогичен полуволновому симмет-
ричному вибратору, за исключением того, что электрические сило-
вые линии заменяются магнитными и наоборот. Эта разница объяс-
няется тем, что электрические силовые линии ориентированы в на-
правлении, перпендикулярном щели, а магнитные — вдоль длины
щели.
Антенна, содержащая одну щель, имеет слабую направленность.
Для получения большого коэффициента направленного действия и
более острой диаграммы направленности применяют многощелевые
антенны. Такие антенны представляют собой отрезки волновода, на
широкой стенке которого вырезают соответствующим образом не-
сколько щелей, при этом магнитные поля, возбуждающие щели, до-
лжны быть в фазе.
Антенны с параболическим рефлектором. В качестве судовых
радиолокационных антенн этот тип антенн широко применяют, так
как их конструкция проста. Антенна состоит из параболического
рефлектора и излучателя, помещаемого в фокусе первого. Рефлек-
тор представляет собой отражающую поверхность в виде параболо-
ида вращения или параболического цилиндра; делают их иногда не
сплошными, а решетчатыми, что позволяет уменьшить массу и па-
74
русность антенны. В качестве излуча-
телей обычно применяют рупоры и
щели.
Антенны для радиопеленгаторов.
Определить направление на станцию,
передающую радиосигналы, можно при
помощи полуволнового симметрично-
го вибратора, обладающего направ-
ленными свойствами. Поворачивая та-
кой вибратор, можно добиться исчез-
новения радиосигналов, в этот момент
направление на радиомаяк будет сов-
падать с направлением нулевого излучения
(см. рис. 45, б). Судо-
вые радиопеленгаторы работают в диапазоне до 3 МГц.
С целью уменьшения габаритов антенны применяют рамочную
антенну, которая представляет собой несколько витков провода
квадратной или круглой формы. Когда плоскость рамки расположе-
на в направлении на передающую станцию,' в противоположных по-
ловинках каждого витка ее наводится э. д. с. с некоторым фазовым
сдвигом. Их разность определяет результирующую э. д. с. в вит-
ке. Наводимая в рамочной антенне э. д. с. повышается по мере уве-
личения размеров рамки и числа витков в ней. Когда плоскость рам-
ки перпендикулярна направлению на радиостанцию, в обеих поло-
винах каждого витка наводятся одинаковые э. д. с., действующие на-
встречу друг другу. Результирующая э. д. с. в каждом витке и в
рамке в целом равна нулю.
Диаграмма направленности рамочной антенны (рис. 49) имеет
вид двух лепестков в виде окружностей.
§ 28. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Атмосфера Земли является неоднородной средой. Давление,
плотность, температура, влажность и другие параметры в разных
объемах воздушного слоя Земли имеют разные значения. В атмо-
сфере содержатся в большом количестве нейтральные и заряжен-
ные частицы. По этим причинам скорости распространения радио-
волн не одинаковы и зависят от длины волны. Наблюдается пре-
ломление и отражение волн на границах слоев атмосферы с раз-
ными параметрами, рассеяние (отклонение волн во все стороны по
отношению к первоначальному направлению распространения),
поглощение электромагнитной энергии, увеличивающееся с увели-
чением концентрации заряженных частиц.
Радиоволны подвержены дифракции (огибание препятствий, со-
измеримых с длиной волн) и интерференции (взаимодействие двух
и более волн одинаковой длины).
Толщина земной атмосферы равна десяткам тысяч километров
и делится условно на три основных слоя: тропосферу — приземный
слой атмосферы, простирающийся до высот 10—-14 км, стратосфе-
75
— слой атмосферы до 60—80 км, ионосферу — ионизированный
здушный слой малой плотности над стратосферой, переходящий
задиационные пояса Земли.
В тропосфере и стратосфере давление воздуха, содержание вла-
и коэффициент преломления уменьшаются по мере подъема
ерх.
Состав воздуха меняется мало. Температура воздуха до высот
рядка 20 км понижается, до высот около 50 км несколько возра-
ает, затем опять понижается и т. д.
Верхние слои атмосферы подвергаются воздействию солнечного
лучения, потока заряженных космических частиц, ультрафиоле-
вого излучения некоторых звезд и космической пыли, что вызы-
ет расщепление (ионизацию) нейтральных молекул на электро-
I и ионы, концентрация которых зависит от высоты.
На высотах 60—90 км в зимнее время днем образуется слой D
тизкой концентрацией электронов, не более 103 эл./см3. Ночью он
спадается вследствие рекомбинации ионов и электронов.
Над слоем D располагается слой Е, имеющий на высоте ПО—
0 км концентрацию электронов от 104 эл/см3 в зимнее время, до
5 эл./см3 в летнее время днем. Иногда на высоте 95—125 км об-
зуется слой с концентрацией электронов в несколько раз выше,
м в слое Е. Его называют спорадическим слоем Es.
Над слоем Е имеется слой F, который в летнее время расщеп-
ится на слой F\ с максимумом ионизации на высоте около 200—
0 км и слой F2 с максимумом ионизации на высоте 350 км. Сте-
нь ионизации слоя F2 различна в летнее и зимнее время и изменя-
ся в течение суток.
Степень ионизации верхних слоев атмосферы сильно зависит от
:тивности Солнца.
В последние годы с помощью искусственных спутников были об-
щужены радиационные пояса Земли — области пространства во-
yr нее, содержащие движущиеся с большими скоростями заря-
гнные частицы. Внутренний пояс находится на расстоянии около
Ю—1600 км от Земли в области низких широт и простирается до
1соты около 9000 км на более высоких широтах. Он состоит в ос-
®ном из протонов. Внешний пояс радиации начинается на высо-
около 13 000 км и простирается до высот, равных нескольким ра-
усам Земли. В нем преобладают электроны.
Земная поверхность, тропосфера и ионосфера оказывают силь-
>е влияние на распространение радиоволн. Распространяющиеся
' передатчиков волны разделяют на поверхностные и пространст-
нные (рис. 50).
Поверхностные волны распространяются вблизи поверхности
гмли, огибают ее вследствие дифракции, преломления и рассея-
1я в тропосфере.
Пространственные волны — это волны, излучаемые под разными
'лами к поверхности Земли, они попадают в ионосферу, претерпе-
1ют в ней преломление и отражение на границах с ионосферными
^однородностями.
Рис. 50
Километровые волны (Х=-
= 104-1 км) распространяются в
виде поверхностных и простран-
ственных волн. Поверхностные
волны хорошо огибают поверх-
ность Земли, поглощаются срав-
нительно слабо атмосферой, но
• очень сильно поверхностью Зем-
ли и препятствиями. Радиосвязь
на поверхностных волнах осуще-
ствляется на сравнительно не-
больших расстояниях.
Пространственные волны этого диапазона отражаются от ионо-
сферных слоев D (днем) и Е (ночью), попадают на поверхность
Земли, отражаются, опять попадают в ионосферные слои и т. д.
Условия распространения почти не зависят от сезона, уровня
солнечной активности, мало влияет на них время суток. Для пере-
дачи на расстояние свыше 5000 км требуются мощные передатчики
и антенны больших размеров.
Гектометровые волны (% = 14-0,1 км) в виде поверхностных волн
сильно поглощаются почвой и распространяются на расстояние, не
превышающее 1000 км. Пространственная волна днем поглощается
слоем D, вечером и ночью отражается от слоя Е, при этом даль-
ность связи сильно увеличивается.
Декаметровые волны (Х= 1004-10 м) распространяются в виде
поверхностных волн на расстояния, измеряемые лишь десятками
километров, и практического значения не имеют, волны хорошо пог-
лощаются почвой и препятствиями. Пространственные волны дека-
метровых волн распространяются на любые земные расстояния
при сравнительно малой мощности передатчика и широко использу-
ются для дальнейшей морской радиосвязи.
. При работе на декаметровых волнах проявляются нежелатель-
ные явления: замирание сигналов и радиоэхо, нарушение связи в
результате ионосферных возмущений, появление зоны молчания.
Зоны молчания (мертвые зоны)—это зоны, расположенные на
Г небольшом расстоянии от передатчика, в которые не попадают по-
верхностные и пространственные волны (см. рис. 50). Явление
радиоэха происходит из-за прихода сигналов передатчика к
приемнику двумя путями — кратчайшим и обогнув земной шар
(рис. 51, а).
Замирание объясняется сложением волн, приходящих в пункт
приема разными путями с разными фазами (рис. 51, б). Беспрерыв-
но изменяются высота и степень ионизации ионосферы, длина пути
волн, а следовательно, и их фаза. В результате происходит перио-
дическое ослабление (когда волны в противофазе) и усиление сиг-
нала «(когда волны в фазе )в месте приема. Для ослабления влия-
ния замирания и радиоэха применяются направленные антенны.
Волны, короче 10 м ионосферой не отражаются, а пронизывают
ее насквозь и уходят в космос, цоэтому для связи используются
77
Рис. 51
только поверхностные волны, ко-
торые не в состоянии огибать пре-
пятствия в виде гор и даже боль-
ших зданий. Они распространя-
ются в пределах прямой видимос-
ти (рис. 52, а) на расстояние
£>кМ = 3,57(/ЛН- У^),
где lit и Л2 — высота антенн, м.
За счет небольшой рефракции
дальность связи можно несколь-
ко увеличить (рис. 52, б).
Иногда возможны такие состояния атмосферы, при которых ко-
•фициент преломления по мере подъема вверх изменяется в боль-
;й степени, чем в нормальных условиях. Это явление называется
ерхрефракцией. Радиоволны могут распространяться на рассто-
1ия в десятки раз больше расстояния прямой видимости.
На распространение радиоволн санти- и миллиметрового диа-
конов оказывают влияние метеорологические условия. Они погло-
аются и рассеиваются в атмосфере, особенно во время дождя или
мана.
Преимуществом волн короче 10 м является полное отсутствие
мираний и помех при их приеме. При малых размерах антенны
еспечиваются большая направленность излучения и приема.
Глава V
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ
§ 29. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
Приборы, действие которых основано на использовании движе-
1я свободных электрических зарядов в вакууме или разряженных
зах под влиянием электрических и магнитных полей, называются
[ектровакуумными.
Электровакуумные приборы, использующие поток электронов в
1кууме, называются электронными лампами, а электровакуумные
шборы, использующие поток электронов и ионов в среде разря-
енного газа, называются газоразрядными, или ионными, Прибо-
IMU.
Рис. 52
Принцип работы электровакуумных приборов основан на излуче-
нии электронов нагретым электродом, называемым катодом, и дви-
жении их под действием электрического поля к положительно за-
ряженному металлическому электроду— аноду.
В электронных лампах носителями электрических зарядов яв-
ляются только электроны, излучаемые катодом. Носителями элек-
трических зарядов в газоразрядных лампах наряду с электронами
являются ионы — положительно заряженные частицы, образующие-
ся в процессе ионизации газа внутри баллона лампы.
Электронные приборы ко назначению и области применения
классифицируются на:
выпрямительные лампы, предназначенные для преобразования
переменного тока в постоянный;
приемно-усилительные лампы, предназначенные для усиления и
преобразования колебаний высокой частоты в приемниках и для
усиления колебаний низкой частоты в приемниках и усилителях;
генераторные и модуляторные лампы, предназначенные для ге-
нерирования колебаний высокой частоты, усиления этих колебаний
по мощности и для модуляции; ЭЛТ и электронные индикаторы на-
стройки (трубки применяются в РЛС, телевизионных приемниках
и электронных осциллографах; индикаторы настройки — в приемни-
ках и другой измерительной аппаратуре).
В зависимости от количества электродов, помещенных в балло-
не лампы, электронные лампы разделяют на: двухэлектродные (ди-
оды), имеющие два электрода — катод и анод; трехэлектродные
(триоды), имеющие, кроме катода и анода, управляющую сетку,
четырехэлектродные (тетроды), имеющие катод, анод, управляющую
и экранизирующую сетки; пятиэлектродные (пентоды), имеющие
катод, анод, управляющую, экранирующую и защитную сетки; ше-
сти- и семиэлектродные (дексоды и гептоды); комбинированные,
представляющие собой сочетание в одном баллоне (и более) оди-
наковых или разных ламп (например, двойной диод, двойной три-
од, двойной триод — пентод и т. д.).
Газоразрядные лампы классифицируют по типу разряда, про-
исходящего в газе, наполняющем баллон, на лампы: с тлеющим
разрядом (неоновые); с дуговым разрядом и холодным катодом
(газонаполненные разрядники, стабилитроны); с дуговым разря-
дом и накапливаемым катодом (газотроны, тиратроны).
По материалу баллона электронные лампы делят на стеклянные
и металлические. Внешний вид некоторых типов ламп показан на
рис. 53.
§ 30. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ,
КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ЛАМП
Электрон является отрицательно заряженной частицей, обла-
дающей зарядом е, численно равным 1,602-10-19 Кл, и массой те,
которая при обычных скоростях равна 9,107- Ю-31 кг.
79
й
S'
Рис. 53
Связанный электрон находится в зоне действия сильных элект-
ических полей ядра атома, которые связывают его с конкретным
гомом или системой атомов.
Свободный электрон может на каком-то участке свободно rtepe-
ещаться, оторвавшись от атома под действием внешних сил. В сво-
дном состоянии электрон может находиться в вакууме или силь-
э разреженном газе, где атомы вещества располагаются на отно-
зтельно больших расстояниях друг от друга и вероятность попа-
ания электронов в поле атомных ядер невелика.
Полусвободными называются оторвавшиеся от атомов электро-
ы, которые свободно перемещаются внутри вещества, но не могут
яйти за пределы поверхности тела, так как это нарушило бы Элек-
зическую нейтральность атомов.
На электрон в электрическом поле напряженностью Е действует
зла
? = е£.
Направление силы противоположно направлению электрического
зля, и электрон летит к положительному электроду (аноду) со
соростыо
и= I/
1 Ше
При напряжении между электродами t/a=100 В скорость элект-
эна в момент соприкосновения с анодом
v = 1/2-1,602-10-19-100 = 5 93 Ш6 t = 5930
г 9,107-10-31 7 ‘
Сила F, действующая на движущийся со скоростью и электрон
магнитном поле с индукцией В, равна произведению е, v, В на си-
/с угла а между векторами v и В:
F = evB sin а.
Эта сила направлена перпендикулярно плоскости, в которой ле-
жат векторы и и В, и определяется по правилу буравчика. При
вращении ручки буравчика по кратчайшему пути от В и v его по-
ступательное движение совпадает с направлением силы F.
Отсюда следует, что электрон, влетевший в магнитное поле в
направлении, параллельном линии индукции магнитного поля
(ct = O, sina=0), никакой силы со стороны этого поля не испыты-
вает и направление движения не изменяет. Если а=90°, электрон
движется по окружности, если а<90°, электрон движется по винто-
вой линии вдоль вектора В.
Электронная эмиссия. Свободные электроны, необходимые для
работы электронных ламп, получают в результате электронной
эмиссии, т. е. излучения электронов с поверхности твердых и жид-
ких тел в вакуум или газ.
В качестве эмиттирующего вещества берут металл, так как он
содержит большое количество полусвободных электронов (до 1023
эл./см3). Электронная эмиссия происходит только в том случае, ес-
ли электрон под воздействием внешних сил совершит работу про-
тив сил притяжения проводника, называемую работой выхода.
Различают четыре вида электронной эмиссии: термоэлектрон-
ная возникает при получении электронами дополнительной энергии
в результате нагрева проводника (обычно путем пропускания по
нему тока); вторичная электронная проявляется, если на поверх-
ность вещества падает поток электронов, имеющих большую ско-
рость: фотоэлектронная возникает в результате облучения некото-
рых веществ светом, сообщающим электронам дополнительную
энергию; электростатическая возникает на поверхности холодного
вещества под действием сильного электрического поля.
В электронных и некоторых ионных приборах широко исполь-
R, зуют термоэлектронную эмиссию.
Источник свободных электронов — катод — может быть прямого
(прямонакальный) или косвенного накала (подогревной).
Прямонакальные катоды изготовляют из проволоки круг-
лого сечения или ленты, закрепленных внутри лампы (рис. 54, а,
б, в), нагреваемых постоянным током и непосредственно эмигриру-
ющих электроны. В качестве материала
фрам, молибден, тантал, никель и
их сплавы. Для уменьшения работы Ду
выхода электронов поверхности ка-
тодов оксидируют, т. е. покрывают
слоем окислов металлов (например,
окислами бария, стронция, калия),
что обеспечивает получение доста-
точной эмиссии при невысокой тем-
пературе катода.
Подогревные катоды состоят из
подогревательного элемента (нити
’йакала) и собственно катода, пред-
для них используют воль-
Рис. 54
кнн
81
я ставляющего собой никелевый цилиндр, на
tfg/ngo внешнюю поверхность которого наносится ок-
рД сидный слой (рис. 54, г). Тепловая инерция
Шть накала катода косвенного накала больше прямона-
кального, поэтому подогреватель можно питать
переменным током.
Рис- 55 К важнейшим параметрам катода отно-
сятся:
рабочая температура — для катодов из чистого металла дости-
гает 2400° С, для оксидированных — 600—1000° С.
эффективность катода показывает, какая сила тока эмиссии при-
ходится на 1 Вт мощности, затраченной на разогрев катода; в сов-
ременных лампах равна 2—10 000 мА/Вт;
максимальная плотность катодного тока (удельная эмиссия ка-
года) —это максимальное значение эмиттированного с единицы по-
верхности катода силы тока; для современных ламп равна 0,1 —
10 А/см2.
Срок службы- катода определяет срок службы всей лампы; в
зависимости от типа ламп равен 200—2000 ч.,
Схематическое изображение катодов прямого и косвенного на-
кала показано на рис. 55.
Аноды ламп находятся относительно катода под положительным
тотенциалом и являются коллекторами (собирателями) электро-
нов. Падающие на анод электроны, обладающие большой скоро-
:тью и энергией, вызывают их нагрев. Поэтому аноды электронных
памп изготовляют из тугоплавких металлов (стали, молибдена, ни-
келя и т. д.) или графита. В паспорте лампы указывают допусти-
мую мощность, рассеиваемую на аноде, превышать которую
нельзя.
Для управления анодным током ламп между катодом и анодом
устанавливают одну или несколько сеток, которые могут быть плос-
кими, в виде спиралей или рамок, наматываемых на траверсы.
§ 31. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ДИОД)
*
Диод (рис. 56) содержит два электрода — катод и анод, поме-
ченные в стеклянный или металлический баллон. Катоды могут
>ыть прямонакальные и подогревные. Анод обычно имеет цилин-
(рическую или прямоугольную форму.
Когда катод лампы разогрет, электроны вылетают из него с раз-
гыми скоростями. Если напряжение между катодом и анодом от-
утствует, вылетевшие электроны образуют электронное облако с
порицательным зарядом, распределенным в некотором простран-
стве вокруг катода. Этот заряд называется пространственным.
Электрическое поле между катодом и электронным облаком пре-
штствует вылету электронов. Электроны, имеющие при вылете из
сатода большую скорость, могут достигать анода, но их мало и
>бусловленная ими сила тока незначительна.
2
Рис. 56
При подаче на анод положительного напряжения относительно
напряжения катода возникает электрическое поле, ускоряющее дви-
жение электронов от катода к аноду. Зависимость анодного тока
от анодного напряжения при постоянном напряжении накала на-
зывается анодной характеристикой диода (рис. 57). Сила тока на-
сыщения 7„ас определяется эмиссионными возможностями катода.
При подаче на анод отрицательного напряжения относительно
катода анодный ток отсутствует, так как электрическое поле для
электронов будет тормозящим. Это свойство односторонней прово-
димости диода позволяет использовать его' в качестве выпрями-
теля переменного тока.
По назначению диоды разделяют на высокочастотные (детек-
торные), применяемые для детектирования высокочастотных коле-
баний, и диоды для выпрямления переменного тока (кенотроны),
применяемые в выпрямителях.
§ 32. ТРЕХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ТРИОД)
Триод (рис. 58) состоит из катода (прямого накала или подо-
гревного), анода и управляющей сетки, расположенной между ка-
тодом и анодом.
Сетка расположена ближе к катоду, чем анод, поэтому оказы-
вает более сильное действие на анодный ток. Зависимость анодного
тока от напряжения на управляющей сетке при постоянном напря-
жении на аноде называется анодно-сеточной характеристикой. Ха-
рактеристики, снятые при нескольких значениях анодного напря-
жения, образуют семейство характеристик (рис. 59, а). Зависимость
анодного тока от анодного напряжения при неизменном напряжении
на сетке называется анодной характеристикой (рис. 59, б).
83
Сила тока анода зависит также от
температуры катода, которая в основном
определяется напряжением накала. В про-
цессе эксплуатации лампы напряжение
накала поддерживается неизменным,
обычно равным номинальному: 17н=
= ^н.ном, и зависимость силы анодного
тока от напряжения накала не учиты-
вают.
По характеристикам можно опреде-
лить основные параметры лампы. Число,
показывающее, во сколько раз сеточное
напряжение действует сильнее на анод-
ный ток, чем анодное напряжение, назы-
вается статическим коэффициентом уси-
ления ц:
;лД = hUa/AUc при /а = const.
Например, из заштрихованного треуголь-
ника (см. рис. 59, а) видно, что уменьше-
ние сеточного напряжения на 2 В при на-
[ряжении анодного питания 120 В вызовет уменьшение силы анод-
юго тока на 6 мА. Так же уменьшится сила анодного тока, если
[ри напряжении на сетке 2 В снизить анодное напряжение со 120
.о 100 В (на 20 В). Отсюда следует, что в данном случае коэффи-
циент усиления
ДС/а/дг/с = 20/2 = 10.
Крутизна анодно-сеточной характеристики S показывает, на
колько меняется сила анодного тока при изменении напряжения
а сетке на 1 В, ели анодное напряжение постоянно:
S = Д/а/Днс при Ua = const.
Для нашего случая при t/a= 120 В
16— 10
= 3 мА/В.
5=-----------
(_2)-(-4)
Внутреннее (дифференциальное) сопротивление триода Кг по-
азывает, на сколько вольт требуется повысить анодное напряже-
ие, чтобы получить увеличение силы анодного тока на 1 мА:
Rl = Диа/Д/а при Uc = const.
В нашем примере ис = — 2 В,
120— ГОР
16 — 10
«3,3
кОм.
[араметры лампы приведены в справочниках и относятся к прямо-
инейному участку характерйетики лампы.
Л) 1а,1с,мА ff) 1а',1с,мА
Рис. 59
Между собой эти параметры связаны внутренним уравнением,
триода:
Электроды триода представляют собой проводники, разделен-
ные разреженным пространством, т. е. попарно образуют своеобраз-
ные конденсаторы. У триода различают межэлектродные емкости:
выходная (емкость анод — катод); проходная (емкость анод — сет-
ка); входная (емкость сетка — катод).
Зависит емкость от размеров электродов, их конструкции, рас-
стояния между ними. Значение межэлектродных емкостей состав-
ляет единицы и десятки ппкофарадов.
На высоких частотах межэлектродные емкости (особенно про-
ходная) оказывают вредное влияние на работу устройства, что яв-
ляется большим недостатком триода. Желание уменьшить проход-
ную емкость привело к созданию многосеточных ламп.
§ 33. МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЕ ЛАМПЫ
Для уменьшения проходной емкости между управляющей сет-
кой и анодом вводят четвертый электрод, называемый экранизиру-
ющей сеткой .(рис. 60). Полученная лампа называется тетродом (от
греческого слова «тетра», что означает четыре). Экранирующая
сетка соединяется с катодом через конденсатор достаточно боль-
шой емкости, обладающий малым сопротивлением переменному то-
ку. Такое подключение ослабляет действие электрического поля
анода в промежутке катод —экранирующая сетка, что равнознач-
но уменьшению проходной емкости лампы.
При нулевом потенциале экранирующей сетки анодный ток че-
рез лампу практически не проходит, поэтому на сетку подводят по-
ложительное напряжение от отдельного источника или использу-
ют часть напряжения анодной батареи (рис. 61, а, б).
85
Электрическое поле экрани-
рующей сетки ускоряет вылетев-
шие из катода электроны. Часть
этих электронов сеткой притяги-
вается и создает ток экранирую-
щей сетки /С2, а большинство элек-
тронов попадают в электричес-
Рис- 60 кое поле анода и создают анод-
ный ток.
Крутизна характеристики у тетродов бывает в тех же преде-
лах, что и триодов (1—20 мА/B), коэффициент усиления значитель-
но выше (от нескольких десятков до нескольких сотен). Внутрен-
нее сопротивление больше, чем у триодов (сотни килоом).К недо-
статку относится так называемый динатронный эффект, суть кото-
рого заключается в том, что электрон, ударяющийся об анод, выби-
вает из него несколько электронов, называемых вторичными. Если
напряжение на аноде меньше, чем на экранирующей сетке, то бо-
льшая часть вторичных электронов устремляется к экранирующей
:етке, что приводит к резкому уменьшению анодного тока. В харак-
теристике анодного тока появляется провал, в усилителе, собранном
на таком тетроде, появляются искажения.
Для устранения динатронного эффекта между экранирующей
:еткой и анодом помещают третью, защитную или антидинатронную
сетку, которая соединена с катодом и создает для электронов вто-
Рис. 62
6
ричной эмиссии тормозящее поле.
Третья сетка реже второй.и подсо-
единена к катоду внутри лампы, но
может иметь самостоятельный вы-
вод (рис. 62). Такая лампа называ-
ется пентодом. Помимо пентодов,
значительное распространение по-
лучили так называемые лучевые
тетроды. В них поток электронов,
вылетающих из катода, делится на
узкие потоки — лучи. Высокая кон-
центрация электронов в пучках рав-
носильна большому отрицательному
заряду, который отталкивает об-
сетка
Рис. 63
ратно на анод все вторичные элек-
троны, тем самым устраняя дина-
тронный эффект.
Фокусировка электровоз осуще-
ствляется расположением витков
управляющей и экранирующей се-
ток друг против друга (рис. 63) и
применением экранов Э, и Э2, "со-
единенных с катодом. Для преобразования частоты сигнала созда-
ны специальные многосеточные лампы. Одной из ламп такого типа
является гептод — лампа с пятью сетками. На первую и третью
управляющие сетки подаются два независимых сигнала. Вторая и
четвертая экранирующие сетки соединены между собой, к ним под-
ведено положительное напряжение (относительно катода) поряд-
ка 100 В. Пятая сетка — защитная. Управление анодным током
двойное — под действием первой и второй управляющих сеток.
§ 34. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЛАМПЫ,
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
С целью уменьшения габаритов радиоаппаратуры, ее стоимости
ц расхода энергии сконструированы комбинированные лампы, со-
держащие в одном баллоне две и больше независимо друг от друга
работающие лампы.
К ним относятся двойные диоды (рис. 64, а), применяемые для
выпрямления переменного тока (кенотроны 6Ц4П, 6Ц5С) и детек-
тирования сигналов (6Х2П, 6Х7Б), двойные триоды (рис. 64, 6)
(6Н1П, 6Н24П).
В телевизионной аппаратуре применяют трпод-пентоды типов
6Ф1П, 6ФЗП и 6Ф5П. Триод-гептод — это сочетание триода, кото-
рый используют в гетеродинах, и гептода — в преобразователях
сигнала. В радиоприемниках применяют лампы типа 6И1П.
Для отображения информации в счетно-решающих устройст-
вах, измерительных приборах и вычислительной технике широко
87
применяются цифровые и
буквенные люминесцент-
ные вакуумные индика-
торы. Условно их можно
разделить на универсаль-
ные (цифро-буквенные),
символьные, цифровые
(одно- и многоразряд-
ные).
Индикатор представ-
ляет собой электронную
лампу — триод с положи-
тельным потенциалом на
сетке (рис. 65). Раска-
ленная нить прямого на-
кала испускает электро-
ны, которые, пролетев
сквозь сетку, бомбарди-
руют анод. На поверхность анодов-сегментов нанесен слой катодо-
тюминофора, который под воздействием потока электронов начина-
ет светиться зеленым цветом.
Аноды-сегменты расположены в баллоне в одной плоскости. Ши-
рина светящейся части анода — 2—4 мм. Форма сегментов и их раз-
меры подобраны так, чтобы при минимальном числе сегментов мо-
•кно было качественно отобразить заданный набор цифр или знаков.
На рис. 65 показан индикатор ИВ 12, изображающий цифру 2.
1апряжение подано на аноды-сегменты, имеющие выводы 16, 9,
!, 3 и 4.
§ 35. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ ДЛЯ МЕТРОВЫХ, ДЕЦИМЕТРОВЫХ
И САНТИМЕТРОВЫХ ВОЛН
Время пролета электронов от катода к аноду лампы зависит от
асстояния между ними и в обычных конструкциях ламп состав-
яет 10~8—10~9с. Это время на длинных, средних и коротких вол-
ах составляет ничтожно малую долю пе.риода переменных напря-
сений, действующих между электродами. Поэтому на этих волнах
ампа является безынерционным прибором, в котором при измене-
ии напряжения между электродами изменения'анодного тока про-
сходят без запаздывания во времени.
При частоте переменного напряжения 10s Гц и более длитель-
ость периода становится равной или меньше времени пролета эле-
тронов. За время пролета электронов переменное напряжение на
яектродах успеет существенно изменить свою фазу. При этом из-
енения анодного тока будут запаздывать во времени по отношению
изменениям сеточного напряжения. Следовательно, с повышени-
VI частоты (с укорочением длины волны) обычно электронные лам-
ы перестают быть безынерционными приборами и теряют управ-
ение электронным потоком.
Другой причиной ухудшения работы электронных ламп на уль-
травысоких частотах является резко возрастающее влияние емко-
стей между электродами и индуктивностей вводов. Как известно, с
повышением частоты емкостное сопротивление уменьшается, а ин-
дуктивное увеличивается. Вследствие этого на СВЧ индуктивности
выводов представляют большие сопротивления, а междуэлектрод-
ные емкости — малые сопротивления для переменного тока и силь-
но влияют на цепи, к которым подключена лампа, нарушая их нор-
мальную работу.
Кроме того, в радиоаппаратуре междуэлектродные емкости и
индуктивности выводов электродов лампы входят в состав колеба-
тельного контура. Поэтому резонансная частота колебательного
контура ограничивается значениями междуэлектродных емкостей
и индуктивностей выводов ламп.
Конструкция ламп, предназначенных для работы в диапазоне
СВЧ, должна обеспечивать малое время пролета электронов, мини-
мальные междуэлектродные емкости и минимальные индуктивности
выводов электродов. Этим требованиям в диапазоне метровых волн
удовлетворяют миниатюрные пальчиковые лампы, лампы т-ипа «же-
хлудь» и сверхминиатюрные лампы. Они имеют бесцокольную кон-
струкцию и отличаются миниатюрными размерами, что позволяет
уменьшить время пролета электронов от катода к аноду и обес-
печить наименьшую величину емкостей между электродами и ин-
дуктивностей вводов. С такими лампами удается генерировать и
усиливать колебания с длиной волны до 40 см.
В диапазоне более коротких дециметровых волн пришлось отка-
заться от применения пентода и возвратиться к значительно ре-
конструированному триоду. Это объясняется тем, что время про-
I лета электронов от катода к аноду можно снизить, уменьшив рас-
; стояния между электродами, что легче достичь в триоде, а также
тем, что триоды создают меньшие шумы, чем многоэлектродные
: лампы.
К специальным лампам для усиления в диапазоне наиболее ко-
ротких волн относятся так называемые маячковые лампы ( напоми-
нающие по внешнему виду башню маяка). Внешний вид и устрой-
ство маячковой лампы показаны на рис. 66, а, б. Анод, сетка и ка-
тод лампы имеют плоскую небольшую поверхность, что позволяет
сделать зазоры между ними очень малыми и значительно сократить
время пролета электронов.
Конструкция вводов анода, сетки и катода уменьшает их индук-
тивность и делает лампу удобной для соединения с коаксиальными
колебательными контурами. На рис. 66, в схематически показано
устройство усилителя на маячковой лампе с коаксиальными
колебательными контурами, собранного по схеме с заземленной
сеткой.
Колебательными контурами являются три концентрических ци-
линдра, образующих две короткозамкнутые линии. Короткое замы-
кание этих линий обеспечивается кольцевыми поршнями, переме-
щаемыми \при настройке. Связь линий с входными и выходными
89
3)
i: 'гоп
Изолятор
Маячковая
лампа
' Поршень
выходного
контура
Выховной
контур -
Вход
Поршень
входнога
контура
входной
контур-
Рис. 66
цепями осуществляется контактным способом или при помощи не-
больших витков связи.
Анодное напряжение подается через дроссель высокой частоты
по внутреннему изолированному проводу. Внутренний цилиндр ли-
нии соединен с анодом лампы только через разделительный кон-
денсатор, поэтому постоянное анодное напряжение на этот цилиндр
не подается. Катод лампы соединен с внешним цилиндром через
слюдяную шайбу. Образующаяся при этом между катодом и внеш-
ним цилиндром емкость, около 30 пФ, вполне достаточна для шун-
тирования катодного сопротивления, включаемого для того, чтобы
создать необходимое смещение на сетке.
Коаксиальный цилиндр, являющийся входным контуром, под-
ключен к сетке и катоду, а коаксиальный цилиндр, являющийся»
выходным контуром, — к аноду и сетке. Наружная часть выходно-
го коаксиального цилиндра, соединенная с сеткой, заземлена.
В диапазоне сантиметровых волн маячковые лампы не дают удо-
влетворительных результатов. Для генерирования колебаний в этом
циапазоне волн применяют специальные электронные приборы: в
передатчиках — магнетроны, а в приемниках (как гетеродины) —
клистроны, а для усиления колебаний в приемниках —лампы с бе-
гущей волной.
§ 36. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ
Назначение и типы ЭЛТ. Принцип действия ЭЛТ, которые яв-
ляются электровакуумными приборами, основан на использова-
нии остросфокусированного потока электронов (электронного лу-
га), отклоняемого от начального положения с помощью электриче-
ского или магнитного поля.
Наиболее распространенным типом являются приемные ЭЛТ
(кинескопы). Они предназначены для преобразования электриче-
)0
ских сигналов в видимое изо-
I бражение и их широко применя-
I ют в широковещательном и спе-
I циальном телевидении, радиоло-
i нации, осциллографах и фототе-
J леграфных аппаратах.
Наряду с ЭЛТ широко, ис-
пользуют специальные типы тру-
бок с наколением зарядов. Они
' предназначены для записи и за-
поминания пространственной по-
следовательности событий и пре-
: образований этой информации в
последовательность электричес-
ких сигналов. Примером ЭЛТ с
накоплением зарядов может слу- Рис 67
жить передающая телевизионная
трубка. В ней свет от объекта па-
дает на экран, состоящий из мельчайших светочувствительных эле-
ментов. Эти элементы в зависимости от их освещенности приобре-
тают различный по величине заряд. Электронный луч, последова-
тельно обегая элементы экрана трубки, разряжает их. При этом
создается временная последовательность электрических сигналов,
которая вновь может быть преобразована в визуальное изображе-
ние с помощью приемной трубки. Другим примером ЭЛТ с накоп-
лением заряда может служить потенциалоскоп, используемый в
счетно-решающих и радиолокационных устройствах в качестве опе-
ративного запоминающего устройства.
По способу фокусировки и отклонения луча приемные ЭЛТ де-
лятся на два типа:
трубки с электростатическим управлением, в которых для фоку-
сировки и отклонения луча используется электрическое поле;
трубки с магнитным управлением, в которых для фокусировки ..
отклонения луча используется магнитное поле.
ЭЛТ с электростатическим управлением. На рис. 67 изображе-
но устройство трубки с электростатическим управлением и приведе-
на упрощенная схема питания.
Трубка состоит из трех основных частей: электронной пушки, со-
здающей узкий электронный луч, направленный вдоль трубки; от-
клоняющей системы, служащей для отклонения электронного лу-
ча от оси трубки; флуоресцирующего экрана, обеспечивающего ин-
дикацию положения луча.
В состав пушки входят: катод К, управляющий электрод УЭ,
первый А1 и второй А2 аноды.
Катод К служит для создания потока электронов. Управляющий
УЭ электрод предназначен для регулировки яркости светящегося
пятна. На него подается небольшое, отрицательное относительно»
катода напряжение. Изменяя это напряжение с помощью потен-
циометра П1, можно регулировать количество электронов в луче
91
(ток луча) и, следовательно, изменять яркость пятна на экране.
Первый анод Я 7 представляет собой цилиндр с двумй или тремя ди-
афрагмами. На него подается несколько сот вольт положительного
напряжения, регулируемого с помощью потенциометра 772. Изме-
нением потенциала на первом аноде А1 достигается фокусировка
луча. Второй анод А2 выполнен также в виде цилиндра, на кото-
рый подастся более высокое напряжение (1000-4-20000 В).
Электронный луч, направленный вдоль оси трубки, попадает на
экран, образуемый слоем люминесцирующего вещества, покрываю-
щего внутреннюю поверхность почти плоского дна стеклянной кол-
бы. В месте попадания луча на экран Э возникает светящаяся точ-
ка (пятно) за счет частичного превращения кинетической энергии
электронов в световую. Вторичные электроны, выбираемые из ма-
териала экрана Э, улавливаются проводящим графитовым слоем
(аквадаго), нанесенным на внутреннюю поверхность баллона. Слой
соединен со вторым анодом Л2 трубки и вместе с ним заземлен.
Это обеспечивает безопасность работы и предохраняет электрон-
ный луч от воздействия внешних электрических полей.
На пути к экрану луч проходит между двумя парами взаимно
перпендикулярных отклоняющих пластин XX и УУ. Пластины XX
называются горизонтально отклоняющими, а УУ—вертикально от-
клоняющими.
При подаче напряжения на пластины XX луч будет отклонять-
ся в горизонтальной плоскости в сторону положительно заряжен-
ной пластины. Если на эту пару пластин подать переменное напря-
жение, то луч будет двигаться по экрану слева направо и справа
налево, оставляя на экране светящуюся линию. Аналогичный след
появится на экране в вертикальной плоскости, если подать напря-
жение на вертикально отклоняющиеся пластины.
Если одновременно подавать напряжение на обе пары пластин,
то луч будет прочерчивать на экране некоторую линию,' форма
которой будет зависеть от напряжения на пластинах XX и УУ.
Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением
используется в осциллографах для получения на экране разверну-
тых диаграмм исследуемого напряжения.
ЭЛТ с магнитным управлением. Устройство и схема питания
ЭЛТ с магнитным управлением показана на рис. 68. В такой труб-
ке роль анода, управляющего электрода УЭ и экрана Э та же, что
и в трубке с электрическим управлением.
На первый анод А1 обычно подается положительное напряже-
ние порядка нескольких сот вольт. Второй анод А2 является уско-
ряющим электродом, и его роль обычно выполняет аквадаг. На ак-
вадаг подается высокое напряжение 4000—20 000 В от специально-
го выпрямителя.
Для фокусировки луча используется фокусирующая катушка
ФК, которая надевается на горловину трубки и питается постоян-
ным током.
92
к Направление силы,
\ действующей на'
' электрон
5ц Направление
движения
электрона
Пап рабпен и в силовых
линий магнитного поля
Рис. 69
Отклоняющая система трубки состоит либо из одной враща-
ющейся, либо из двух взаимно перпендикулярных пар неподвиж-
ных катушек О Л", расположенных на горловине трубки.
Отклонение луча осуществляется однородным магнитным по-
лем, создаваемым током, протекающим по этим катушкам. Направ-
ление отклонения луча под действием магнитного поля определя-
ется по правилу левой руки (рис. 69, а).
На рис. 69, б показано отклонение луча под действием силовых
линий магнитного поля.
Трубки с магнитным управлением широко используются в теле-
видении для приема изображений (кинескоп) и в радиолокации.
Применение такой трубки рассмотрим на примере индикатора кру-
гового обзора (ИКО) судовой РЛС (рис. 70).
На электроды трубки подаются три вида напряжений: питаю-
щие, развертки и сигнальные — импульсы сигналов, отраженные от
окружающих РЛС объектов. Питающие напряжения обеспечивают
формирование, фокусировку и регулировку яркости электронного
луча. Если на трубку поданы только питающие напряжения, элек-
тронный луч неподвижен и попадает в центр экрана.
В ИКО используется радиально-круговая развертка, при кото-
рой электронный луч смещается по радиусу от центра к краям эк-
рана. Повторный радиальный ход развертки смещен относительно
предыдущего на некоторый угол, равный углу поворота антенны.
Радиально-круговая развертка осуществляется с помощью отклоня-
ющей катушки-развертки, надетой на горловину трубки, которая
вращается синхронно с вращением антенны.
При каждом пуске передатчика РЛС одновременно срабаты-
вает генератор развертки и через отклоняющую катушку разверт-
ки протекает ток пилообразной формы. Внутри катушки образуется-
магнитное поле, напряженность которого изменяется пропорцио-
нально силе тока, протекающего через катушку. Под действием на-
растающего по пилообразному закону магнитного поля происходит
отклонение (смещение) электронного луча от центра к периферии
экрана с постоянной скоростью.
93
За время между предыдущим
и последующим срабатываниями
станции антенна и отклоняющая
катушка повернутся на некоторый
угол. Следовательно, на такой же
угол повернутся силовые линии
магнитного поля и угловое на-
правление радиального хода раз-
вертки. Таким образом, угловое
направление развертки будет сов-
падать с угловым положением
антенны в пространстве.
Если на трубку подаются пи-
тающие напряжения и напряже-
zoo'jgo'igo 1701Б0 ние развертки, то на экране вид-
на радиальная черта, которая
вращается со скоростью враще-
Рис- 70 ния антенны. При подаче на
управляющий электрод отражен-
ных сигналов на экране возникают контуры береговой черты, от-
метки от судов, знаков навигационной обстановки.
Рассмотрим формирование изображения на экране трубки. Из-
лучение импульса энергии антенной передатчика и радиальная раз-
вертка луча начинаются одновременно. За время пробега радио-
волны до цели и обратно луч переместится по радиусу на некото-
рый отрезок. В момент прихода отраженного импульса на управля-
ющий электрод поступит положительный импульс, вследствие чего
плотность потока электронов, а значит, и яркость засветки экрана
возрастут. Поэтому на линии развертки появляется более яркая
по сравнению с фоном отметка от цели. Сумма отметок образует
радиолокационное изображение окружающей надводной обстанов-
ки в полярной системе координат, так как радиальное положение
отметки зависит от расстояния до цели, а угловое положение — от
азимута цели.
На рис. 70 представлено изображение участка береговой чер-
ты на экране РЛС как результат последовательного облучения бе-
рега при вращении антенны.
§ 37. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ
Действие ионных электровакуумных (газоразрядных) приборов
основано на электрическом разряде в газе или парах металла. Бал-,
доны таких приборов наполнены газами (неоном, аргоном, ксено-
ном, криптоном, гелием и водородом) или парами ртути, натрия и
тезия. Для ионизации атомов этих веществ требуется небольшая
жорость ионизирующих электронов. В баллоне смонтировано два
(катод и анод) или больше электродов. Катоды могут быть горя-
тими (накаливаемыми) или холодными.
94
Рассмотрим наиболее распространенные в судовых радиоуст-
ройствах ионные приборы.
Неоновая лампа. Такая лампа имеет вид стеклянного баллона,
наполненного неоном, в котором помещены два электрода круглой
или прямоугольной формы (рис. 71). При подключении лампы к
источнику напряжения неон ионизируется и в ней начинает проте-
кать ток. В цепи постоянного напряжения неон светится оранжево-
розовым светом около электрода, находящегося под отрицатель-
ным потенциалом, а в цепи переменного тока свечение наблюдает-
ся около обоих электродов. Свечение неоновой лампы начинается
при определенном напряжении на электродах и называется напря-
жением зажигания. Лампа гаснет, когда напряжение меньше, чем
напряжение зажигания.
Неоновая лампа используется как индикатор максимального
значения напряжения, а также как индикатор резонанса в цепях
высокой частоты, например в антенне маломощного шлюпочного
передатчика.
Газонаполненные разрядники. Применяют разрядники для за-
щиты радиоприемников от воздействия грозовых разрядов, а также
в качестве антенных переключателей РЛС, использующих одну и
ту же антенну для передачи и приема импульсных сигналов.
Разрядник (рис. 72), служащий для защиты радиоприемника от
воздействия грозовых разрядов, представляет собой стеклянную
трубку, наполненную аргоном. Внутри трубки помещены две пла-
стинки, которые являются электродами. При появлении грозовых
разрядов в антенне наводится высокое напряжение, которое зажи-
гает разрядник. Сопротивление
разрядника резко падает, а антен-
на замыкается на земле, помимо
приемника.
Стабилитрон (стабилизатор
напряжения). Стабилитрон
(рис. 73) состоит из стеклянного
баллона, наполненного аргоном,в
котором находятся два электро-
да: анод и катод. Катод выполнен
в виде цилиндра, а анод — в ви-
де металлического штырька, за-
крепленного в отверстиях слю-
Рис. 73
9&
°) ^Ьал
В,Ц,
Рис. 74
। Обметь j
шмОи/ш- I
I зации Ут
Vucnil Vucn2
-0-
дяных дисков. Стержень облег-
чает зажигание стабилитрона.
На рис. 74 показаны схема
включения стабилитрона и диа-
грамма напряжения, поясняю- .
щая работу схемы. Здесь питае-
мая радиоаппаратура (например,
анодные цепи приемника) экви-
валентна сопротивлению /?н.
Между стабилитроном и источником стабилизируемого напряже-
ния включается такое балластное сопротивление Гбал, которое при
среднем значении напряжения источника через стабилитрон опре-
деляет прохождение среднего тока нормального напряжения на на-
грузке. Тогда в случае повышения напряжения источника возраста-
ет сила проходящего через стабилитрон тока и увеличивается па-
дение напряжения на балластном сопротивлении t/бал, а напряже-
ние на нагрузочном сопротивлении Ua остается постоянным. При
понижении напряжения источника падение напряжения на сопро-
тивлении Гбал будет уменьшаться, и таким образом достигается
стабилизация напряжения на нагрузке Rtt. Стабилитрон с несколь-
кими электродами может выполнять роль делителя напряжения.
Газотрон. Этот прибор представляет собой двухэлектродную
лампу, наполненную парами ртути или инертным газом (рис. 75).
При нагревании катода он излучает электроны, которые, устре-
мись к аноду, ионизируют пары ртути или газа.
В результате наличия внутри баллона газотрона большого коли-
чества ионов внутреннее сопротивление его значительно меньше,
чем у кенотрона. Поэтому анодный ток в газотроне при том же на-
пряжении, приложенном к участку анод — катод, во много раз бо-
льше, чем в кенотроне, и может достигать десятков ампер.
Газотроны широко применяют в выпрямительных схемах, так
как они имеют более высокий к. п. д. по сравнению с кенотронами.
Во избежание разрушения катода и порчи газотрона при его вклю-
чении необходимо сначала прогреть катод (в течение 3—5 мин)
и только после этого подавать анодное напряжение.
Рис. 75
Рис. 76
96
Выключать газотрон необходимо в обрат-
ном порядке.
Тиратрон. Он представляет собой напол-
ненную газом лампу, в которой, кроме катода
и анода, имеется управляющая сетка. Роль по-
следней — управлять моментом зажигания ти-
ратрона. Чем больше отрицательное напряже-
ние на сетке, тем при более высоком анодном
напряжении зажигается тиратрон. Чтобы по^
гасить тиратрон, необходимо уменьшить на-
Рис. 77
пряжение на аноде до нуля. На рис. 76 изобра-
жен маломощный тиратрон типа ТП-0,1/0,3. Шифр ТП-0,1/0,3
означает: тиратрон с газовым наполнителем, наибольшая сила вы-
прямленного тока 0,1 А, наибольшее допускаемое обратное напря-
жение 0,3 кВ.
Тиратроны применяют в управляемых выпрямителях, где тре-
буется регулировка выпрямленного напряжения, а также в схемах
автоматического управления приборами.
Знаковый индикатор. В цифровой измерительной аппаратуре,
в электронных вычислительных машинах и различных автомати-
ческих устройствах знаковые индикаторы широко используют. Ин-
дикатор работает совместно с десятичным счетчиком импульсов и
предназначен для высвечивания цифр десятичной системы счисле-
ния. Принцип устройства индикатора показан на рис. 77. Индикатор
представляет собой стеклянный баллон, наполненный неоном. Вну-
три баллона находится анод и десять катодов, выполненных из тон-
кой проволоки и имеющих конфигурацию цифр 0, 1,2, ..., 9. Питаю-
щее напряжение может быть приложено между анодом и любым из
катодов. Поверхность работающего катода светится.
В работающем индикаторе высвечивается одна из десяти ци<?>р
в зависимости от того, каким катодом индикатор подключен к цепи.
Некоторые типы индикаторов, кроме цифр, имеют «запятую». Это
облегчает индикацию цифр, имеющих целую и дробную части.
§ 38. МАРКИРОВКА ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
Приемно-усилительные и маломощные выпрямительные лампы.
Принятие в СССР обозначения, или, иначе, маркировка, приемно-
усилительных ламп содержит, следующие четыре элемента:
-первый — число, показывающее напряжение накала в вольтах
(округленное до целого значения);
второй — буква русского алфавита, указывающая тип лампы:
Д — диод; X — двойной диод; Ц —кенотрон; С —триод; Н — двой-
ной триод; Ж — пентод-с короткой характеристикой; К —пентод с
переменной крутизной; Ф — триод-пентод и т. д.
третий — число, определяющее порядковый номер разработки;
четвертый — буква, характеризующая конструктивное оформле-
ние лампы: С — лампа со стеклянным баллоном и восьмиштырько-
4—1725
97
вым (октальным) или специальным цоколем; П — стеклянная лам-
па пальчиковой серии; Б — сверхминиатюрная стеклянная лампа
с диаметром баллона 10 мм; А — с диаметром баллона 6 мм; Ж —
лампа типа «желудь».
Для некоторых ламп добавляют пятый элемент наименования
в виде буквы русского алфавита: В—лампа с повышенной меха-
нической прочностью и надежностью; Е — лампа с большим сро-
ком службы; И — лампа, работающая в импульсном режиме; К —
лампа с высокой виброустойчивостью.
Обозначение 6Ж45Б-В расшифровывается так: шестивольтовый пентод с ко-
роткой характеристикой, сверхминиатюрный, повышенной надежности.
Генераторные лампы. В обозначении генераторных ламп на пер-
вом месте стоит буква Г, на втором — буква, определяющая, для
какого диапазона предназначена лампа или характер ее работы:
К — до 25МГц; У — до 600 МГц; С — для сантиметрового; М —
для модуляторных ламп; И — для импульсной работы'; на треть-
ем число, указывающее порядковый номер разработки.
Электронно-лучевые трубки. Маркировка содержит четыре эле-
мента: '
первый — число, показывающее диаметр экрана круглой фор-
мы или длину диагонали экрана прямоугольной формы в санти-
метрах;
второй — две буквы, указывающие способ отклонения электрон-
ного пучка и назначение трубки; ЛМ — осциллографическая трубка
с магнитным управлением; ЛО — осциллографическая трубка с
электростатическим управлением; ЛК — кинескоп с магнитным уп-
равлением;
третий — цифра, которая определяет номер разработки;
четвертый —буква, указывающая цвет свечения и длительность
его после превращения действия электронного пучка; А — короткое
послесвечение, синий цвет; И — среднее послесвечение, желто-зе-
леный цвет; Б — белое свечение; Ц — цветное свечение и т. д.
Пример, трубка 59ЛК2Ц является цветным кинескопом с диагональю экра-
на 59 см.
Ионные приборы. Обозначение основных типов стабилитронов
состоит из трех элементов: первый — буквы СГ (стабилитрон газо-
наполненный); второй — порядковый номер прибора; третий — бук-
ва, определяющая конструкцию стабилитрона; С — стеклянный; П—
миниатюрный (стеклянный); Б — сверхминиатюрный; К—в кера-
мической оболочке.
Маркировка тиратронов тлеющего разряда в качестве первого
элемента обозначения содержит буквы ТХ —тиратрон с холодным
катодом; второго — цифру, присвоенную тиратрону данного типа;
третьего — букву, указывающую конструкцию баллона: Г — диа-
метр баллона свыше 10 мм; Б — до 10 мм (сверхминиатюрное ис-
полнение) .
Например, ТХ4Б — тиратрон с холодным катодом, четвертый, сверхминиа-
тюрное исполнение.
98
мощные тиратроны маркируют следующим образом: первый
элемент — буквы: ТР — тиратрон с ртутным наполнением; второй —
номер прибора; третий — дробь, в числителе которой среднее зна-
чение силы выпрямленного тока в амперах, в знаменателе — макси-
мальное обратное напряжение в киловольтах.
Глава VI
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
§ 39. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Полупроводники условно выделяют из других веществ по удель-
ному электрическому сопхротивлению р. Считают, что полупровод-
никам свойственны удельные сопротивления 10~3—109 Ом-см. Ве-
щества в большим удельным сопротивлением относят к диэлектри-
кам, с меньшим — к металлам. Такое разделение весьма условно,
особенно применительно к полупроводникам и диэлектрикам, ме-
жду которыми, по существу, нет принципиальных различий. Между
полупроводниками и металлами различия более принципиальные.
Например, сопротивление проводников при нагреве увеличивает-
ся, а сопротивление чистых полупроводников с ростом температу-
ры сильно уменьшается. Добавление к металлу примеси другого
металла приводит к увеличению удельного сопротивления сплава
по сравнению с удельным сопротивлением входящих в него метал-
лов. Добавление примесей к чистому полупроводнику уменьшает
в сотни раз его удельное сопротивление.
Количество известных в настоящее время полупроводниковых
материалов превышает количество металлов и диэлектриков, но
наибольшее распространение получили германий и кремний. Ато-
мы, входящие в их состав, располагаются в определенном порядке
в узлах кристаллической решетки, имеющей форму тетраэдра. Рас-
стояние между смежными атомами около 0,25 нм. Связь атомов в
кристаллической решетке кремния и ряда других полупроводников
обусловлена специфическими обменными силами, возникающими в
результате попарного объединения валентных электронов у смеж-
ных атомов. Такая связь (при которой каждый из атомов оста-
ется нейтральным) называется ковалентной, или просто валент-
ной.
В металлах валентные электроны слабо связаны с ядрами ато-
мов и легко перемещаются под действием слабого электрического
поля. В чистом полупроводнике валентные электроны достаточно
прочно связаны с ядрами атомов, но слабее, чем в диэлектрике, и
при получении валентными электронами дополнительной энергии в
результате нагрева кристалла, под действием света или рентгенов-
ских лучей они могут выходить из связи и начать беспорядочно дви-
гаться внутри кристалла.
4
99
• Атом полупроводника
Атом примеси /
Избыточны'"
электро/
* / J '*
Атом примеси ' Атом
е в полупроводника
Рис. 78
Заряд атома, покинутого электроном, становится положительным
I называется «дыркой». Это незаполненная связь (дырка) быстро
занимается одним из валентных электронов смежного атома. На
несте этого электрона образуется новая дырка, и этот процесс пов-
еряется. Следовательно, дырка ведет себя подобно частице с поло-
жительным элементарным зарядом. Она, как и свободный элект-
)он, совершает хаотическое движение в течение некоторого време-
1и, называемого временем жизни, после чего рекомбинирует’(объе-
диняется) с одним из свободных электронов.
Беспримесный и бездефектный полупроводник с идеальной кри-
зталлической решеткой называют собственным полупроводником.
Электроны и дырки в собственном -полупроводнике всегда об-
разуются и рекомбинируют парами, т. е. их количество всегда оди-
наково. Проводимость собственного полупроводника, обусловлен-
ную парными носителями теплового происхождения, называют соб-
ственной проводимостью.
Если ввести в кремний атом пятивалентного элемента (напри-
лер, фосфора, сурьмы или мышьяка), то четыре из пяти валент-
ных электронов этого элемента вступят в связь с четырьмя элек-
гронами соседних атомов кремния (рис. 78, а) и образуют устойчи-
зую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон в этой ком-
бинации оказывается слабо связанным с ядром пятивалентного
элемента; он легко отрывается при комнатной температуре (15-?-
-?-25°С) и делается свободным. При этом примесный атом превра-
цается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом.
Свободные электроны примесного происхождения добавляются
с собственным свободным электронам. Поэтому проводимость по-
лупроводника становится преимущественно электронной. Такие по-
лупроводники называют электронными, или n-типа (от слова nega-
tive— отрицательный). Примеси, обусловливающие электрон-
ную проводимость, называют донорными («отдающими» электро-
ны) . —------
Если ввести в кремний атом трехвалентного элемента (напри-
мер, бора галлия или алюминия), то все три его валентных электро-
на вступят в связь с четырьмя электронами соседних атомов крем-
100
ния (рис. 78, б). Для образования устойчивой восьмиэлектронной
оболочки нужен дополнительный электрон, который отбирается от
ближайшего атома кремния. В результате у этого атома образуется
незаполненная связь — дырка, а атом примеси превращается в не-
подвижный ион с единичным отрицательным зарядом.
Дырки примесного происхождения добавляются к собственным
дыркам, так что проводимость полупроводника становится преиму-
щественно дырочной. Такие полупроводники называют дырочными
цли р-типа (от слова positive — положительный). Примеси, создаю-
щие дырочную проводимость, называют акцепторными («захваты-
вающими» электроны).
Поскольку в примесных полупроводниках концентрация элек-
тронов и дырок резко различны, принято называть носители пре-
обладающего типа основными, а носители другого типа — неоснов-
ными. В полупроводнике /г-типа основные носители электроны, в
полупроводнике р-типа — дырки.
Принцип работы большинства полупроводниковых приборов ос-
нован на явлениях, имеющих место на границе раздела полупро-
водников с различными типами проводимости, полупроводников и
металлов, полупроводников и диэлектриков.
Электронно-дырочные переходы. Структура из двух скомбини-
рованных полупроводниковых слоев с разным типом проводимо-
сти (рис. 79, а) имеет выпрямляющие или вентильные свойства: го-
раздо лучше пропускает ток в одном направлении, чем в другом.
Полярность напряжения, соответствующая большим токам, назы-
вается прямой, а меньшим— обратной. Обычно пользуются терми-
нами прямое и обратное напряжение, прямой и обратный ток.
Выпрямительные свойства рассматриваемой структуры позво-
ляют использовать ее в качестве полупроводникового диода. На
рис. 79, б показаны символическое обозначение диода, направле-
ние прямого тока и полярность прямого напряжения.
Поверхность, по которой контактируют слои р и п, называется
металлургической границей, а прилегающая к ней область объем-
ных зарядов — электронно-дырочным переходом или /7-п-переходом.
Другие (два внешних) контакты в диоде — невыпрямляющие, по-
этому их называют омическими.
По соотношению концентрации примесей в р- и n-слоях перехо-
ды. делят на симметричные, несимметричные и односторонние.
В полупроводниковой технике наиболее распространены несим-
метричные переходы, у которых концентрации не одинаковы.
р - п - переход
Металлургическая
граница
Рис. 79
U
101
0) n-C/10d
©+©®©ф
© 0 © ©_©
© фф©©
©_® © © ©
© © © ©+©
© ©©©©
ртслой
© Акцептор © Донор
+ Дырка - Электрон
6) п-слои ^ыдпр^ р-слои
®+®@ © ©© © ©© ©-ФФ © ©@ © ©© © © © © © © © © © © © © 000 000 ©0© ©©© ©0© Ф+Ф Ф© ёф ©.0
Переход
Рис. 80
На рис. 80 показаны элек-
трическая структура р-п-пере-
хода и ее происхождение. По-
скольку концентрация элект-
ронов в слое п значительно
больше, чем в слое р, часть
электронов диффундирует из
слоя п в слой р. Казалось бы,
что электроны, перешедшие из
области п в область р, будут
рекомбинировать с дырками в
этой области, а дырки, прони-
кающие в область п, с электро-
нами, и через некоторое время
концентрация электронов и
дырок в обеих областях вырав-
няется. На самом деле это не
так. Слева от металлургичес-
кой границы «обнажаются»
нескомпенсированные поло-
жительные заряды донорных
атомов, от которых ушли элек-
троны (рис. 80, б).
Аналогичные рассуждения
можно провести для дырок, ко-
орые диффундируют из слоя р в слой п.
Образовавшиеся объемные заряды и связанные с ними поля
репятствуют прохождению электронов-из области п в область р
: дырок из области р в область п (уместно напомнить, что заряды
кцепторных и донорных атомов перемещаться не могут, так как
ши прочно связаны кристаллической решеткой).
• Область объемных зарядов называется обедненным слоем из-
а резко пониженной концентрации подвижных носителей в обеих
е частях. ;
Переход в целом нейтрален: положительный заряд в левой ча-
ти равен отрицательному заряду в правой части. Однако плотно-
ти зарядов резко отличаются (из-за различия в концентрациях
[римесей). Поэтому разные и протяженности обедненных слоев: в
лое с меньшей концентрацией примеси (в нашем случае в р-слое)
область объемного заряда значительно шире. Как говорят, несим-
1етричный переход сосредоточен в высокоомном слое. На рис. 80, б
шдно, что внутри р-п-перехода свободные носители отсутствуют,
юэтому область перехода является диэлектриком. В реальном пе-
>еходе небольшое количество свободных носителей образуется,
ю удельное сопротивление в этой области на несколько порядков
1ревышает удельное сопротивление нейтральных п- и р-обла-
:тей.
Следует отметить, что электронно-дырочный переход представ-
1яет собой своеобразный конденсатор, характеризующийся опре-
02
Рис. 81
деленной емкостью, зависящей от ширины и площади р-п-перехо-
да, и составляет единицы-десятки пикофарад.
Если п-слой соединить с отрицательным полюсом батареи, а
р-слой — с положительным (рис. 81, а), внешнее поле практически
окажется приложенным к р-п-переходу, так как его сопротивление
во много раз больше сопротивления остальных областей полупро-
водника. Направление поля оказывается противоположным внут-
реннему полю. Суммарное поле уменьшится и электронам из обла-
сти п легче будет переходить в область р, значит, через переход бу-
дет проходить ток. Напряжение обратной полярности создает вне-
шнее поле, которое складывается с внутренним полем (рис. 81, б).
Ширина р-п-перехода увеличится. Ток через переход возможен то-
лько за счет неосновных носителей тока (дырок в области п и эле-
ктронов в области р), концентрация которых крайне мала. Сила
обратного тока незначительная.
Вольт-амперная характеристика диода (рис. 82) в области пря-
мых напряжений имеет круто восходящий участок ОА. Прямое на-
пряжение в десятые доли вольта в значительной мере компенсиру-
ет внутреннее электрическое поле. Основные носители тока в со-
стоянии проникать через р-п-переход. Повышение температуры вы-
зывает увеличение концентрации дырок и электронов в полупро-
воднике, а также прямого тока.
Прямая ветвь настолько крутая, что получить нужный ток, за-
давая напряжение, очень трудно: малейшее изменение напряже-
ния вызывает существенное изменение силы тока. Поэтому для р-
n-переходов характерен режим заданного прямого тока. Прямое
напряжение открытого перехода изменяется незначительно, и его
можно считать своего рода пара-
метром, называемым напряжени-
ем открытого перехода (U*).
Напряжение открытого крем-
ниевого перехода при комнатной
температуре составляет 0,7—0,5 В,
германиевого — 0,25—0,15 В.
При увеличении температуры, а
также площади перехода прямое
напряжение уменьшается.
Одним из важнейших пара-
метров прямой ветви вольт-ам-
перной характеристики является
дифференциальное сопротивле-
103
Рис. 83
Радио-
приемник
ние гр -п, определяемое как отно-
шение приращений напряжения
на переходе к вызвавшему его
малому приращению силы тока:
Гр-п
Для кремниевого перехода
типичным значением является
гр.п =25 Ом, соответствующее то-
ку /=1 мА. В микрорежиме (ког-
да ток через переход составляет
доли и единицы микроампер) со-
противление перехода резко воз-
эастает и измеряется в килоомах. Это свойство р-п-перехода можно
1спользовать для защиты входных цепей в судовых радиоприемни-
ках (рис. 83).
При работе своего передатчика, антенна которого находится ря-
ЮМ с приемной, в последней наводится значительный ток. В зави-
шмости от полярности наведенной э. д. с. открывается один из дио-
1,ов, сопротивление открытого диода шунтирует входную цепь ра-
[иоприемника. Напряжение, поступающее на вход приемника,
[уть больше прямого напряжения открытого перехода и составляет
ц>ли вольта.
При приеме дальних станций в антенне наводятся токи, состав-
[яющие единицы микроампер, диоды работают в' микрорежиме,
[ифференциальные сопротивления открытых переходов диодов ве-
шки, и наведенная в антенне э.д.с. почти полностью поступает
ia вход приемника.
В области обратных напряжений ток обусловлен неосновными
гасителями, концентрация которых незначительна. Сила обратного
юка небольшая, обратное напряжение может достигать сотен вольт.
2 увеличением обратного напряжения сила обратного тока возра-
жает. Причинами являются повышение температуры перехода в
>езультате прохождения тока, расширение перехода и увеличение
мела появляющихся в нем носителей тока, ударная ионизация
[томов полупроводника и др. При достаточно большом обратном
[апряженин происходит пробой перехода, характеризующийся рез-
ким возрастанием обратного тока.
Различают тепловой и электрический (лавинный или туннель-
[ый) пробои р-п-перехода. Тепловой пробой происходит в резуль-
ате нагрева перехода, когда количество выделяемой в переходе те-
плоты больше количества теплоты, отводимой от него в окружаю-
цую среду. Повышение температуры в свою очередь приводит к
величению концентрации носителей тока и уменьшению сопротив-
[ения перехода. В результате р-и-переход разрушается.
Режим электрического пробоя используется в работе некоторых
юлупроводниковых приборов, но при этом электрический пробой
ie должен переходить в тепловой.
04
§ 40. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ диоды
Полупроводниковым диодом называют прибор с одним элект-
ронно-дырочным переходом и двумя электродами.
По способу создания р-л-перехода различают точечные и пло-
скостные диоды.
___Точечный диад, тлеет точечный переход (рис. 84, а). Электрон-
но-дырочный переход в этих диодах образуется в месте контакта
заостренной металлической иглы 2 с пластинкой германия или
кремния 3. Второй невыпрямляющий омический контакт создается
с помощью свинцово-оловянистого припоя.
Примером может служить точечный диод, у которого базой слу-
жит пластинка германия n-типа, а игла выполнена из бериллиевой
бронзы. Через образовавшийся контакт при электрической формов-
ке пропускают мощные короткие импульсы тока. При этом проис-
ходит местный разогрев контакта, и кончик иглы сплавляется с
полупроводником. При этом бериллий диффундирует в кристалл и
является акцептором. Под точечным контактом образуется полу-
сферическая микрообласть 1 с дырочной, проводимостью.
Площадь перехода мала, и точечный диод пропускает ток лишь
в несколько миллиампер, но зато емкость р-л-перехода незначитель-
на, что позволяет использовать их на очень высоких частотах,
вплоть до тысяч мегагерц. Внешний вид точечного диода дан на
рис. 84, б.
П лоскостный* диод — это полупроводниковый диод с плоскост-
ньТЛ"переходом."Методами сплавления, диффузии и эпитаксии в
них получают р-л-переходы. На рис. 85, а, б показаны основные
элементы полупроводникового германиевого диода, изготовленно-
го методом сплавления, и его внешний вид. Для изготовления та-
кого диода на пластинку германия 4л-типа накладывают таблетку
индия 3. В процессе последующей термической обработки таблетка
расплавляется и частично проникает внутрь кристалла германия.
На границе между германием и индием образуется тонкий слой гер-
мания 1 с акцепторной примесью. Между слоями германия с п- и
р-проводимостью образуется р-л-переход. Наружные выводы 2
сделаны в виде ленточек.
105
Диффузионный метод заключается в том, что полупроводник,
[агретый до температуры, близкой к точке плавления, помещают
! атмосферу нейтрального газа, содержающую пары примеси,
федназначенной для формирования нужного типа проводимости.
Процесс эпитаксии применительно к кремнию состоит в том, что
ia сравнительно толстой подложке, играющей роль несущей кон-
:трукции, при высокой температуре (около 1200° С) осаждается
шбтый слой кремния при прохождении над ней потока водорода,
юдержащего небольшую примесь тетрахлорида кремния. Если к
тарам тетрахлорида кремния добавить пары соединений бора или
фосфора, эпитаксиальный слой будет иметь уже не собственную, а
соответственно дырочную или электронную проводимость, посколь-
ку в ходе реакции в осаждающийся кремний будут внедряться ак-
цепторные атомы бора или донорные атомы фосфора. Достоинство
эпитаксиального метода — получаются тонкие (1—10 мкм) одно-
родные слои.
Плоскостные и точечные диоды герметизируются в корпуса (ме-
таллические, стеклянные, металлокерамические) или заливаются
эпоксидными смолами. Внешний вид диодов показан на рис. 84, б
и 85, б.
Независимо от технологии изготовления диоды по назначению
делят на следующие основные группы: выпрямительные, высокоча-
стотные, сверхвысокочастотные, импульсные, стабилитроны, вари-
капы, туннельные, фотодиоды и светодиоды.
Выпрямительные диоды используют для преобразования пере-
менного тока в постоянный', необходимый для питания радиоаппа-
ратуры. Это плоскостные диоды с относительно большой площадью
р-м-перехода.
В качестве основных материалов для производства выпрями-
тельных диодов используют германий, селен и кремний. Наиболее
перспективны выпрямительные диоды из кремния, они допускают
большой перегрев, имеют низкое значение обратного тока и выдер-
живают более высокие обратные напряжения.
Высокочастотные диоды применяют для детектирования, моду-
ляции, преобразования частоты, а также в маломощных измери-
тельных схемах. В качестве высокочастотных диодов обычно ис-
пользуют точечные диоды, имеющие емкость перехода около 1 пФ
и диапазон рабочих частот в несколько сотен мегагерц.
Импульсные диоды отличаются малой длительностью переход-
ных процессов и их применяют в импульсных режимах работы.
Сверхвысокочастотные диоды предназначены для детектирова-
ния или преобразования СВЧ сигнала и имеют специальные кон-
струкции, рассчитанные на подключение к коаксиальному кабелю
или волноводу. Предельная частота СВЧ — диодов доведена до
500 ГГц за счет использования перехода Шоттки.
Диод Шоттки имеет выпрямительные свойства, основанные на
взаимодействии металла и обедненного слоя полупроводника. Пере-
ход Шоттки образуется на границе металл — полупроводник. После
«соприкосновения» часть электронов перейдет из металла в полу*
106
проводник p-типа. Появление дополнительных электронов в при-
поверхностном слое полупроводника приводит к усиленной реком-
бинации. В результате уменьшается количество основных носите-
лей — дырок и вблизи границы с металлом «обнажаются» неском-
пенсированные отрицательные ионы акцепторов. Появляется эле-
ктрическое поле, которое препятствует дальнейшему притоку эле-
ктронов. Область объемных зарядов имеет протяженность 0,1—
0,2 мкм.
Важнейшей особенностью перехода Шоттки по сравнению с
р-п-переходом является отсутствие инжекции неосновных носите-
лей. Отсюда следует, что у диодов Шоттки отсутствует диффузион-
ная емкость, связанная с накоплением и рассасыванием неоснов-
ных носителей, что существенно повышает быстродействие дио-
дов.
Стабилитроны — это диоды, в которых используется явление ла-
винного пробоя электронно-дырочного перехода в области доста-
точно больших обратных напряжений. Вольт-амперная характери-
стика стабилитрона (рис. 86, а) в области обратных напряжений
имеет крутой участок. Он соответствует большим изменениям об-
ратного тока при малых изменениях обратного напряжения. Это
свойство диода используется для стабилизации напряжения на на-
грузке. Стабилитрон в схему стабилизации обычно включают так,
чтобы р-п-переход был смещен в обратном направлении (рис. 86, б).
Принцип стабилизации заключается в том, что при повышении
напряжения источника Ui ток через балластный резистор д ста-
билитрон увеличивается, падает напряжение на резисторе Rq, а на-
пряжение на стабилитроне, а значит, и на нагрузке Сп — EH — R3l
остается практически неизменным. Для стабилизации малых на-
пряжений (С « 1 -ь 1,5 В) используют кремниевые диоды, вклю-
ченные в прямом направлении.
Варикапы — диоды с управляемой емкостью р-п-перехода. Ем-
кость электронно-дырочного перехода зависит от его ширины. Уп-
равлять ею можно регулированием подводимого к переходу напря-
107
жения, следовательно, любой ди-
од может быть использован в ка-
честве варикапа. Отличаются ва-
рикапы от других типов диодов
более линейной зависимостью ем-
кости от приложенного напряже-
ния. Такие диоды используют в
качестве конденсаторов с управ-
ляемой емкостью в схемах авто-
матической подстройки частоты,
частотной и фазовой модуляции,
в схемах параметрических усили-
елей. Варикапы, применяемые в диапазоне СВЧ в параметричес-
их усилителях, называют параметрическими диодами.
Вольт-фарадная характеристика варикапа приведена на рис. 87.
(ля уменьшения потерь варикап работает при обратно смещен-
ом р-п-переходе.
Туннельные диоды отличаются от обычных полупроводниковых
иодов. В них применены полупроводниковые материалы с очень
ольшим содержанием примесей. Области с п- и р-проводимостью
з-за этого имеют малое удельное сопротивление. Ширина элект-
онно-дырочного перехода в туннельных диодах составляет около
,01 мкм.
Когда к туннельному диоду подведено небольшое напряжение
доли вольта) из-за малой ширины р-п-перехода в нем создается
ильное электрическое поле. Носители тока легко могут переходить
з одной области полупроводника в другую. Диод одинаково хо-
ошо проводит ток в обоих направлениях. Особенностью вольт-ам-
ерной характеристики туннельного диода (рис. 88) является на-
ичие в ней падающего участка АБ. На этом участке положитель-
эму приращению напряжения соответствует отрицательное при-
ащение тока, т. е. диод представляет собой «отрицательное» со-
ротивление. Если туннельный диод включить в колебательный
онтур, сопротивление потерь в контуре будет компенсировано «от-
ицательным» сопротивлением диода (напряжение на нем должно
вменяться от щ до и2) и возникнут незатухающие колебания.
Разновидностью туннельных диодов являются обращенные duo-
bi, в которых вследствие туннельного эффекта при обратном на-
ряжении проводимость значительно больше, чем при прямом.
Вольт-амперная характеристика принимает вид, приведенный
а рис. 89. При прямом включении участок с отрицательным со-
ротивлением исчезает. Обращенные диоды используются как де-
биторы и смесители. Их преимущество перед точечными диодами
включается в более высокой чувствительности (в 10—20 раз), обу-
товленной большой нелинейностью в области нулевого смещения.
<роме того, у них низкий уровень шума.
Светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор о одним
ереходом, в котором осуществляется непосредственное преобра-
эвание электрической энергии в энергию светового излучения.
Действие светодиодов основано на том, что в некоторых полупро-
водниковых материалах рекомбинация неосновных носителей
(электронов, инжектируемых в p-область, и дырок, инжектируемых
в гс-область) с основными носителями заряда в этих областях соп-
ровождается выделением энергии в виде света.
Переход должен быть смещен в прямом направлении. Световые
импульсы наблюдаются и при обратном включении, но интенсив-
ность их незначительна. Достоинством светодиодов является их
малая инерционность (10-8—10-9 с), поэтому они могут работать
на частотах до 100 МГц.
Низкое напряжение питания индикатора на светоизлучающих
диодах (около 5 В) позволяет подключать их непосредственно к
интегральным микросхемам. Преимущество таких индикаторов по
сравнению с ламповыми — малые габариты и масса, высокое
быстродействие, продолжительный срок службы.
Для обозначения полупроводниковых диодов, разработанных
после 1964 г. используют четыре элемента:
первый — буква или цифра, определяющие исходный материал
диода: Г или 1 — германий; К или 2 — кремний; А или 3 — арсенид
галлия-;
второй — буква, указывающая класс или группу приборов:
Д —выпрямительные, универсальные, импульсные диоды (рис. 90);
А — сверхвысокочастотные диоды (рис. 90, а);. С — стабили-
троны (рис. 90, б); И — туннельные диоды (рис. 90, в); В — вари-
капы (рис. 90, а); Ц — выпрямительные столбы или блоки; Л —
светоизлучающий диод (рис. 90, б); Ф —фотодиод (рис. 90, е).
Стрелки в условных изображениях диодов указывают прямое нап-
равление тока диода;
третий — число, определяющее назначение или электрические
.свойства прибора в соответствии с условными обозначениями;
Рис. 90
109
четвертый — буква, определяющая разновидность типа из дан-
»й группы приборов.
Например, КД202 А — кремниевый выпрямительный диод, 202, разновид-
стъ А.
Полупроводниковые диоды в судовой радиоаппаратуре в нас*
'Ящее время полностью вытеснили электровакуумные.
§ 41. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Транзисторами называют полупроводниковые приборы, способ-
ов усиливать электрическую мощность. Транзисторы имеют мно-
конструктивно-технологических разновидностей, но по принципу
шствия их делят на два основных класса: биполярные и унипо-
фные.
Биполярный транзистор представляет собой совокупность двух
тречно включенных взаимодействующих р-/г-переходов. Взаимо-
:йствие переходов обеспечивается тем, что они расположены дос-
рочно близко друг от друга (около 1 мкм).
Схематическое устройство и условное обозначение транзистора
ina п-р-п, у которого крайние области обладают электронной про-
щимостыо, а средняя — дырочной, приведено на рис. 91, а. Триод
ша р-п-р изображен на рис. 91, б. Физические процессы, протека-
щие в транзисторах обоих типов, аналогичны.
.В реальных транзисторах эмиттер имеет меньшую площадь и в
:м больше содержится примесей. Коллектор имеет большую пло-
адь, чем эмиттер. Средний слой называется базой. Электронно-
ярочный переход между эмиттером и базой называется эмиттер-
ям, между базой и коллектором — коллекторным.
При нормальном включении транзистора на эмиттерном перехо-
j действует прямое напряжение, а на коллекторном — обратное,
ри этом электроны инжектируются из эмиттера в базу, проходят
! почти без рекомбинации (поскольку ширина базы мала) и бес-
эепятственно. попадают в коллектор, находящийся под положитель-
ям потенциалом (рис. 92). Таким обоязом, при нормальном вклю-
шии коллектор собирает поступившие в базу неосновные носите-
1 (откуда и его название). Ясно, что при указанной полярности
шряжелчя коллектор способен собирать только электроны. 11о-
юму эмиттер легируют значительно сильнее, чем базу, и его ток
•держит в основном электронную составляющую.
В нормальном включении токи коллектора и эмиттера почти
гинаковы с точчостью до небольшого тока базы. Последний ком-
шсирует убыль основных носителей (дырок) в базе в результате
^комбинации, а также в результате инжекции дырок из базы в
литтер.
Сопротивление обратносмещенного коллекторного перехода
1ень велико — несколько мегом. Поэтому в цепь коллектора мож-
) включать весьма большие сопротивления нагрузки, не изменяя
му коллекторного тока. Соответственно в цепи нагрузки может
выделяться значительная мощность. Сопротивление прямосмещен-
ного эмиттерного перехода, напротив, весьма мало (при токе 1 мА
оно составляет около 25 Ом). Поэтому при почти одинаковых то-
ках мощность, потребляемая в цепи эмиттера, оказывается несрав-
ненно меньше, чем мощность, выделяемая в цепи нагрузки. Следо-
вательно, транзистор способен усиливать мощность, т. е. является
усилительным прибором.
Несмотря на асимметрию транзистора, эмиттер и коллектор в
принципе можно поменять ролями: задать на коллекторный пере-
ход прямое напряжение, а на эмиттер — обратное. Такой режим
работы называют инверсным включением. Передача тока при ин-
версном включении значительно хуже, чем при нормальном. Это
объясняется, во-первых, слабым легированием коллектора, из-за
чего мала электронная составляющая коллекторного тока; во-вто-
рых, значительно большей площадью реального коллектора, чем
площадь эмиттера. Поэтому на эмиттер попадает лишь небольшая
часть электронов, инжектированных коллектором.
Особое место в работе транзистора занимает режим двойной
инжекции или режим насыщения. Этот режим характерен тем, что
на обоих переходах — эмиттерном и коллекторном — действуют
прямые напряжения. При этом и эмиттер, и коллектор инжекти-
руют носители в базу навстречу друг другу и одновременно каж-
дый из них собирает носители, дошедшие от другого.
Все сказанное относилось к транзисторам типа п-р-п, получив-
шим в настоящее время, особенно в микроэлектронике, наиболь-
шее распространение. Для транзисторов со структурной р-п-р на-
пряжение на переходах должно иметь другую полярность.
До сих пор задавались напряжения на эмиттере и коллекторе
относительно базы (см. рис. 92). Такое включение транзистора на-
зывают включением с общей базой, или схемой с общей базой.
Прямое напряжение на р-п-переходе практически задать невоз-
можно, поэтому для включения с общей базой характерна задан-
ная сила тока эмиттера. Схема с общей базой обладает малым
входным сопротивлением (равным сопротивлению эмиттерного
перехода) и не обеспечивает усиления тока, поэтому применяется
редко.
Рнс. 93
Главную роль в транзисторной технике играет другое включе-
е — с общим эмиттером, для которого характерна заданная си-
тока базы. Включение с общей базой транзистора типа п-р-п
казано на рис. 93,='а, типа р-п-р — на рис. 93, б. На рис. 93, в и
, г приведены схемы с общим эмиттером.
Связь между коллекторным и эмйттерным током можно запи-
сь в виде
/к = I I
а — коэффициент усиления эмиттерного тока.
Один этот коэффициент из основных параметров транзистора.
: особенно удобен в схеме с общей базой. Коэффициент а близок
щинице (0,94-0,999). Связь между коллекторным током и током
вы можно установить, подставив в предыдущую зависимость
зчение /э =/к+/6. Тогда /к= —----------/6=^б>
1 — а
а
Р = j—- — коэффициент усиления базового тока.
Этот параметр широко используется в транзисторной электро-
де в схемах с общим эмиттером. Коэффициент р находится в
; делах 100—150.
Режим транзистора в любой схеме включения определяется то-
ии и напряжениями на входе и выходе схемы. Зависимость вход-
'0 тока от входного напряжения называют входной характерис-
:ой транзистора.
Выходная характеристика транзистора показывает зависимость
вы выходного тока (тока коллектора) от выходного напряжения.
Входная характеристика транзистора, включенного по схеме с
цим эмиттером (рис. 94, а) при мк.э=0, представляет собой
[ьт-амперную характеристику электронно-дырочного перехода,
(юченного в прямом направлении. При увеличении обратного
[ряжения на коллекторном переходе снижается сила тока базы,.
: как уменьшается толщина базы и рекомбинация в базовой об-
:ти, а входная характеристика смещается вниз и вправо.
Выходная характеристика р-п-р транзистора, включенного по
ме с общим эмиттером, приведена на рис. 94, б. Когда цепь ба-
разомкнута (t6 = 0), в выходной цепи протекает начальный ток
[лектора. Он является обратным током коллекторного перехода
авен десяткам — сотням микроампер. Значение его зависит ог
температуры и определяется концентрацией неосновных носителей
тока в полупроводнике, т. е. дырок в базе и электронов в коллек-
торе.
Увеличение тока базы приводит к увеличению тока коллектора,,
так как возрастает количество инжектированных из эмиттера в-
базу дырок.
Во многих электронных схемах транзистор работает в таком
режиме, при котором на фоне сравнительно больших постоянных
токов и напряжений действуют малые переменные составляющие.
Постоянные и переменные составляющие анализируют и рассчи-
тывают раздельно. Для анализа переменных составляющих широ-
ко используют так называемые //-параметры.
Входное сопротивление Ли определяется как отношение измене-
ния входного -напряжения йлц к вызванному им изменению входно-
го тока Aii при неизменном выходном напряжении U-2.
Для схемы с общим эмиттером
• Лцэ = Auj/AZi = Либ.э/Д/’б ПРИ «к.э = const.
Входное сопротивление можно определить по входной характе-
ристике. Очевидно, значение параметра Ли зависит от выбора участ-
ка характеристик, на котором этот параметр определяют.
Коэффициент обратной связи по напряжению Л12 показывает,
как напряжение коллектора влияет на ход входной характеристи-
ки. Его определяют как отношение изменения входного напряже-
ния Awt к такому изменению выходного напряжения Ди2, при кото-
ром изменение входного тока является одинаковым по значению,
но противоположным по знаку.
Для схемы с общим эмиттером
Л21э = Д«б.э/Д“к.э при /б = const.
Выходная проводимость транзистора Л22 определяется как отно-
шение изменения выходного тока Д/2 к вызвавшему его изменению
выходного напряжения Ди2 при неизменном входном токе Д. Для
схемы с общим эмиттером
Л22э = Дгк/Дик,э при /6 = const.
Рис. 94
113
Коэффициент передачи тока h2i есть отношение изменения си«
1ы выходного тока iAt2 к вызвавшему его изменению силы входного
•ока At] при неизменном напряжении U2. Когда транзистор вклю-
[ен по схеме с общим эмиттером.
А21э = Д*’к/Дг6 при Кк.э = const.
Значения h2ia близки к значениям р.
Параметры транзистора зависят от его типа, а для транзисторов
ханного типа — от выбора участка характеристики и температу-
)ы. Входное сопротивление транзисторов, включаемых по схеме с
)бщим эмиттером, равна сотням ом или единицам килоом, коэффи-
хиент передачи тока имеет значения от десяти до нескольких со-
тен. Выходная проводимость транзистора составляет 104—105 См,
<оэффициент обратной связи по напряжению— 10~3—10~4. На низ-
<ой частоте (в основном 270 и 1000 Гц) измеряют /г-параметры.
Для оценки работоспособности транзисторов на высоких часто-
тах в справочных данных указаны: предельная частота fT коэффи-
циента усиления по току (частота, при которой модуль А21э= 1;
граничная частота f2i6 коэффициента передачи по току в схеме с
эбщей базой; граничная частота коэффициента передачи по то-
ку в схеме с общим эмиттером.
Граничные частоты определяются значением частоты, при ко-
торой коэффициент усиления по току уменьшился в 1,41 раза по
сравнению с его значением, измеренным на низкой частоте. Они
указывают область частот, в которой можно считать, что малосиг-
нальные параметры транзистора соответствуют с достаточным
приближением значениям, измеренным на низкой частоте. Гра-
ничная частота в схеме с общим эмиттером примерно в h2ia раз
ниже, чем в схеме с общей базой, что является ее недостатком.
Усилительные свойства транзистора ухудшаются с увеличением
частоты, во-первых, из-за инерционности диффузионного процес-
са, обусловливающего движение носителей тока через базу к кол-
лектору, во-вторых, из-за емкости коллекторного перехода.
Транзисторы можно разделить по материалу, из которого они
изготовлены, особенностям конструкции, характеру движения не-
основных носителей тока в базе, электрическим и эксплуатацион-
ным параметрам, способу изготовления и назначению.
В начальный период развития полупроводниковой электроники
транзисторы изготовлялись только из германия. В настоящее вре-
мя проблема очистки кремния решена и в основном выпускают
кремниевые транзисторы, у которых характеристики лучше.
Схематическое устройство сплавного транзистора р-п-р показа-
но на рис. 95. Базой такого триода служит тонкая пластинка гер-
мания типа п, на которую с двух сторон наплавлены кусочки ак-
цепторного вещества (обычно индия). При этом вблизи границ
сплавления в толще германия образуются два слоя с прово-
димостью типа р, представляющие собой эмиттер и коллектор
триода.
п
Рис. 95
Конструкция плоскостного германиевого триода в увеличен-
ном виде показана на рис. 96.
Точечные транзисторы не стабильны в работе, промышленность
их не выпускает.
Транзисторы классифицируют: по технологии изготовления —
на сплавные, диффузионные, диффузионно-сплавные, планарные,
планарно-эпитаксиальные, меза-планарные и т. д.;
по механизму движения неосновных носителей тока в базе —
на дрейфовые и бездрейфовые. В дрейфовых транзисторах распре-
деление примесей и, следовательно, неосновных носителей тока в
базе является неравномерным. Поэтому в ней существует электри-
ческое поле, ускорящее движение попадающих из эмиттера носи-
телей тока. Уменьшается время их движения в базе и улучшаются
частотные свойства транзистора. Бездрейфовые транзисторы харак-
теризуются равномерным распределением примесей в базе и отсут-
ствием электрического поля в ней. Попадающие в базу из эмит-
тера носители тока движутся лишь в результате Диффузии.
Классификацию транзисторов по электрическим параметрам
ведут в первую очередь по максимально допустимой мощности на
коллекторе и предельной частоте коэффициента передачи тока.
Маркировка. Система обозначений транзисторов подобна той,
которая принята для диодов, и состоит из четырех элементов:
первый — буква или цифра, обозначающая полупроводниковый
материал;
Таблица 2
Мощность рассеяния, Вт
Малая, до 0,3
Средняя, до 1,5
Большая, свыше 1,5
Низкочастотные, до 3 МГц Среднечастотные, до 30 МГц Высокочастотные», свыше 30 МГц
101 — 199 201—299 301—399
401—499 501—599 601—699
701—799 801—899 901—999
115
второй — буква Т (транзистор биполярный с проводимостью
р-п-р или п-р-п) или П (полевой транзистор с каналом типа р
или п);
третий — число, указывающее электрические свойства транзис-
тора (табл. 2):
четвертый — буква, обозначающая разновидность типа из дан-
ной группы приборов.
Например, ГТ310А *-германиевый маломощный высокочастотный транзистор,
разновидность типа А.
§ 42. УНИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Термин «биполярный» подчеркивает роль обоих типов носите-
лей заряда (электронов и дырок) в работе этого класса транзис-
торов: инжекция неосновных носителей в базу сопровождается ком-
пенсацией их заряда основными носителями.
Работа униполярных транзисторов основана на использовании
только одного типа носителей — основных (или электронов, или
дырок). Основным способом движения носителей в таких транзис-
торах является дрейф в электрическом поле.
Для того чтобы управлять током в полупроводнике при посто-
янном электрическом поле, необходимо менять либо удельную
проводимость полупроводникового слоя, либо его площадь. В осно-
ве обоих способов лежит эффект поля, заключающийся в измене-
нии концентрации носителей (а значит, и проводимости) в припо-
верхностном слое полупроводника под действием электрического
поля? Поэтому униполярные транзисторы обычно называют поле-
выми транзисторами.
Проводящий слой, по которому проходит рабочий ток, называют
каналом. Отсюда еще одно название такого класса транзисторов —
канальные транзисторы.
Полевой транзистор с р-п-переходом (рис. 97) представляет со-
бой кристалл германия с электронной проводимостью, на верхнее
л нижнее ребра которого нанесены тонкие слои полупроводника с
дырочной проводимостью. На границах между полупроводниками
разных типов образуются р-п-переходы. Между верхним и нижним
переходами проходит узкий канал.
К торцам кристалла присоедине-
ны выводы, называемые истоком
и стоком. Из истока в проводя-
щий канал втекают носители за-
ряда, через сток они вытекают из
канала. Отводы от полупроводни-
ка типа р соединены между со-
бой общий вывод назвали затво-
ром.
0 — + 0-
Рис. 97
116
Подводимое между стоком и истоком напряжение Ес.п вызывает
движение электронов полупроводника в канале и прохождение то-
ка через транзистор в направлении от стока к истоку. Напряже-
ние Е3.и приложено к р-п-переходу в обратном направлении. Чем
•оно больше, тем шире переходы. Канал становится уже, его сопро-
тивление возрастает и сила тока в цепи стока уменьшается. Напря-
жение между истоком и затвором можно изменять, управляя то-
. ком в цепи стока. Так как р-л-переход включен в обратном направ-
лении, ток в цепи затвора является небольшим (единицы микроам-
пера).
Входное сопротивление полевого транзистора достигает единиц
мегаом, что является его большим преимуществом перед биполяр-
ньщи транзисторами.
Еще большее входное сопротивление имеют униполярные тран-
зисторы с изолированным затвором. Их называют МДП-транзисто-
рами, так как они имеют структуру металл-диэлектрик—полупро-
водник. Если в качестве диэлектрика применяют окисел (двуокись
кремния), используют название МОП-транзисторы.
В транзисторах с изолированным затвором проводящий канал
может быть встроенным или индуцированным.
Устройство прибора со встроенным каналом показано на
рис. 98. Основой служит пластинка слаболегированного кремния
о электропроводностью p-типа. Области стока и истока обладают
• электропроводностью п+-типа (индекс « + » указывает на большую
концентрацию примесей, а значит, и основных носителей). Их сое-
I диняет узкая слаболегированная область кремния с электропровод-
ностью и-типа— встроенный канал. Затвор представляет собой ме-
, таллический слой,, изолированный от канала тонким диэлектри-
• ком.
При отрицательном напряжении на затворе электроны прово-
, димости оттесняются из области канала в объем полупроводника
| p-типа электропроводности. Канал обедняется носителями заряда,
| и его проводимость уменьшается. При подаче на затвор положи-
тельного напряжения объем канала обогащается электронами,
и его проводимость возрастает. Таким образом, изменение напря-
жения на затворе вызывает изменение проводимости канала, а
значит, и тока, протекающего через этот канал.
117
В отличие от полевого транзистора с управляющим р-«-перехо-
хом транзистор со встроенным каналом может работать с нуле-
вым, отрицательным или положительным смещением.
У МДП-транзисторов с индуцированным каналом (рис. 99) от-
сутствует проводящий канал между областями стока и истока при
гапряжении между затвором и истоком, равным нулю. Подложка
гранзистора с индуцированным каналом представляет собой сла-
Золегированный кремний с электропроводностью p-типа, а сток и
веток — сильнолегированные области с электропроводностью п+-
гипа (транзистор с каналом «-типа). Металлический затвор отде-
1ен от кристалла тонким слоем изолятора. Пусть затвор соединен
: истоком, т. е. /7э« = 0- При этом канал отсутствует и на пути
иежду стоком и истоком оказываются два встречно-включенных
т-«+-перехода. Поэтому при подаче напряжения Uc.n сила тока в
хепи стока будет ничтожно мала. При подаче на затвор отрица-
гельного напряжения относительно истока приповерхностный слой
збогатится дырками, так как электроны оттесняются из области
гадала в объем полупроводника, при этом сила тока в рабочей
хепи мало изменяется.
При подаче на затвор положительного напряжения относитель-
го истока поверхностный слой полупроводника, лежащий под зат-
зором, окажется обогащенным электронами. Их концентрация пре-
зысит концентрацию дырок, и поверхностный тонкий слой полупро-
зодника изменит свою электропроводность с дырочной на элект-
эонную.
В результате «-области стока и истока замкнутся тонким кана-
том полупроводника с электропроводностью того же типа. Чем
Зольше будет подано положительное напряжение между затвором
1 истоком, тем сильнее будет обогащен канал электронами и тем
зыше будет проводимость индуцированного под влиянием эффек-
та поля канала.
Исток и сток в принципе можно поменять местами, но исток
збычно соединяют с основной пластиной полупроводника, которую
{азывают подложкой (77 на рис. 99).
В настоящее время полевые транзисторы изготовляют по пла-
1арной технологии. Исходным материалом служит слабол.егиро-
занный кремний p-типа электропроводности, в который проводят
щффузию акцепторной примеси через вытравленные в окисном
злое окна для образования областей стоков и истоков, затем выра-
цивают окисел для защиты р-«-перехода и изоляции затвора (в
ЧДП-транзисторе с индуцированным каналом «-типа) и наносят
металлизирующее покрытие алюминия для электродов стока, зат-
вора и истока.
Полевые транзисторы с повышенной предельной частотой изго-
ювляют обычно с каналами «-типа, так как электроны имеют бо-
iee высокую подвижность, чем дырки.
На рис. 100 приведены графические обозначения полевых тран-
шсторов: а — с р-«-переходом и p-каналом; б — с р-«-переходом и
i-каналом; в — МДП с встроенным p-каналом; г —МДП с встроен-
18
Рис. 100
ним n-каналом; д — МДП с индуцированием p-каналом; е — МДП
•с индуцированным /г-каналом.
Кроме высокого входного сопротивления, к преимуществам
униполярных транзисторов перед биполярными следует отнести
слабую зависимость параметров от температуры и относительно
простую'технологию изготовления.
§ 43. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ ПРИБОРЫ
Тиристор (переключающий диод)—это полупроводниковый
прибор, представляющий собой структуру с чередующимися р-п-р-
слоями. Если диод имеет выводы только от крайних слоев, его на-
зывают диодным тиристором или динистором (рис. 101, а). Если
-сделан дополнительный вывод от одного из средних слоев, диод на-
зывают триодным тиристором или тринистором (рис. 101, в)-.
Динистор можно представить
в виде сочетания двух транзисто- а) ТИШ
ров типов р-п-р и п-р-п (рис.
101, б). Если полярность напря-
жения на динисторе соответству-
ет указанной на рис. 101, а, пере-
ходы I и III оказываются смещен-
ными в прямом направлении и су-
щественного сопротивления про-
теканию тока через прибор не
окажут. Средний переход II будет
смещен в обратном направлении.
Следовательно, эмиттеры обоих
транзисторов (pi и рг) будут ин-
жектировать неосновные носите-
ли в области базы (ni и рг).
» При небольшом напряжении
на динисторе количество этих но-
сителей невелико и они рекомби-
нируют в базовых областях с ос-
новными носителями заряда, не
достигая коллекторного перехода.
При повышении напряжения часть
неосновных носителей (дырок в
области п-! и электронов в области
Рг) достигает коллекторного
Рис. 101
119
[ерехода II и полем перехода затягивается в область коллектора..
к!ожно сказать, что количество носителей, доходящих до коллекто-
>ного перехода из эмиттеров, обусловлено коэффициентами пере-
дачи эмиттерного тока си и а2, зависящими в свою очередь от при-
ложенного напряжения. Ток, проходящий через коллекторный пе-
реход 1п, состоит из трех составляющих: первая /оер— это обычный
)братный ток р-га-перехода //; вторая Тэ1а\—коллекторный ток
ранзистора VI, который .равен эмиттерному току 1Э} (т. е. потоку
.ырок из области в область «]), умноженному на коэффициент
ередачи эмиттерного тока cti (/3i«i). Аналогично, третья составля-
ющая— /Э]а2.
Итак,
I п = /обр + + 1э2гаг.
Токи, втекающий в динистор /8ь протекающий через него и вы-
екающий из динистора /э2, равны между собой и равны прямому
оку динистора Iav, т. е. можно записать
Т,,р = / обр + AipOl + / пра2 >
после преобразований
, ^обр
< — («!-+- а2)
Из.этого выражения видно, что пока сумма ai+a2 значительно
еньше единицы, ток, проходящий через прибор, мало отличается
г /Обр, а сопротивление его достигает нескольких мегаом — участок
А вольт-амперной характеристики на рис. 102.
По мере увеличения приложенного напряжения растет сумма
। + а2 и при (Xi + а2= 1
/обр
=------------- =00.,
1 1 — («I + а2)
е. наступает переключение, при котором ток, проходящий через
юибор, скачком (по условному участку АБ вольт-амперной харак-
‘.ристики) увеличивается. Прибор переходит в открытое состояние
/часток БВ), в котором ток должен ограничиваться сопротивле-
ние. 102
Рис. 103
нием нагрузки в его цепи. При этом прямое падение напряжения
на приборе меньше, чем сумма падений напряжений на трех р-п-
переходах, в связи с тем, что на среднем переходе за счет избыточ-
ной концентрации носителей в областях щ и действует ускоря-
ющее поле. В этом состоянии оба условных транзистора, входя-
щих в состав тиристора, насыщены, и в первом приближении можно
считать, что базовый ток каждого транзистора равен его коллек-
торному току.
Если к /?-/г-р-/г-структуре приложить обратное напряжение,
т. е. минус на pi и плюс на пг, то центральный переход 11 будет
смещен в прямом направлении, а крайние переходы I и III — в об-
ратном. Вольт-амперная характеристика тиристора при обратном
напряжении аналогична обратной характеристике полупроводни-
кового диода (см. участок ОГ на рис. 102).
Одна из схем, с помощью которой можно включить динистор,
показана на рис. 103. При подаче отрицательного импульса увели-
чивается напряжение, приложенное к динистору, находящемуся
до этого в непроводящем состоянии.
Суммарное напряжение питания и импульса превышает напря-
жение включения динистора (17вк.л), поэтому он переходит в прово-
дящее состояние и остается в этом состоянии после прекращения
импульса. Выключить динистор, т. е. перевести его вновь в непрово-
дящее состояние, можно, уменьшив силу тока, проходящего через
него, до значения, меньшего, чем /вкл- Для этого необходимо сни-
зить напряжение, действующее в схеме, или увеличить сопротивле-
ние нагрузки, или на короткий промежуток времени зашунтировать
динистор.
Значительно расширяется область использования тиристоров,
снабженных управляющим базовым электродом (см. рис. 101, в),—
тринисторов. Ток, протекающий через анодный и катодный выво-
ды, называют основным, а ток через управляющий электрод — уп-
121
равляющим. При токе управления,
равном нулю, характеристики
динистора и тринистора совпада-
ют. Если подать на управляющий
электрод положительный потенци-
ал относительно катода, то по
переходу р2-п2 потечет ток управ-
ления, смещающий данный пере-
ход в прямом направлении и
создающий условия, облегчаю-
щие процесс переключения трини-
стора.
Чем больше ток управления 1У, тем при меньшем напряжении
происходит переключение тиристора (рис. 104). При некотором
значении силы тока управления-участок отрицательного дифферен-
циального сопротивления на вольт-амперной характеристике исче-
зает, и она становится сходной с прямой ветвью вольт-амперной
характеристики обычного диода. Такой ток управления называют
гоком спрямления /у.Спр, и его значения указаны в справочниках.
Важным преимуществом тиристоров перед транзисторами яв-
пяется низкое сопротивление включенного прибора. Это позволяет
пропускать через него токи в десятки раз большего значения, чем
через транзистор. Тиристоры применяют в судовой радиоаппарату-
ре, а также в силовой преобразовательной технике и электропри-
воде.
Простейшая схема управления тринистором приведена на
рис. 105.
Во время положительного полупериода напряжения сети £/сети
конденсатор С заряжается через резисторы R1 и R2 до напряжения
включения тринистора Ур Меняя постоянную времени заряда с по-
мощью резистора R1, можно изменить момент включения тринисто-
ра, а значит, и мощность на нагрузке RH.
Основными параметрами тиристоров являются: /Вкл — ток
включения (точка А на рис. 102 и .104); UBKJl — напряжение вклю-
чения, которое представляет собой максимальное прямое напряже-
ние на тиристоре; /ВЫКл — ток выключения — это минимальный пря-
мой ток через тиристор при управляющем токе, равном нулю.
Изготавливают тиристоры обычно из кремния теми же метода-
ми, что и транзисторы.
Маркировка тиристоров соответствует маркировке диодов, но
зторым элементом обозначения являются буквы, обозначающие:
Н— неуправляемый тиристор; У — управляемый тиристор.
Например, КУ202Н — кремниевый управляемый тиристор (тринистор) 202,
эазновидность Н.
Условное графическое обозначение динистора приведено на
эис. 101, г, тринистора — на рис. 101, д.
22
§ 44. УСИЛИТЕЛИ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРАХ
Усилителями называются устройства, предназначенные для уве-
личения мощности поступающих на их входы сигналов. Именно уси-
ление мощности (а не порознь напряжния или тока) есть тот кри-
терий, по которому прибор можно отнести к усилительным. Напри-
мер, трансформатор усиливает напряжение (за счет тока) или ток
(за счет напряжения), но не увеличивает мощность, и поэтому не
относится к усилительным приборам. Увеличение мощности и энер-
гии переменного тока в нагрузке усилителя по сравнению с мощ-
ностью и энергией входного сигнала происходит за счет энергии
источника питания усилителя (выпрямителя или батареи).
Транзистор в усилителе управляет током источника питания,
протекающим по нагрузке усилителя, и обеспечивает преобразо-
вание энергии постоянного тока источника в энергию переменного
тока. Принцип такого преобразования энергии рассмотрим на при-
мере простейшего транзисторного усилителя, собранного по схеме
с общим эмиттером (рис. 106).
К источнику питания с напряжением 12 В подключены после-
довательно соединенные резистор нагрузки /?к сопротивлением
600 Ом и транзистор марки МП39Б. В цепь базы транзистора
включен источник постоянного напряжения 1,5 В, потенциометр R
и источник переменной э. д. с. — генератор G.
При помощи потенциометра R на базе можно установить любое
напряжение от 0 до— 1,5 В.
Допустим, напряжение база — эмиттер иб.э.г=0,28 В (рис. 107, а). Сила
тока базы /о.п = 0,6 мА, коллектора /к.п=10 мА. Ток коллектора создает на
резисторе нагрузки падение напряжения, и напряжение коллектора (напряжение
между коллектором и общей точкой усилителя)
-цк.„= — £k + W?k = —12 + 1040-3.600 = —6 В.
При подаче на вход усилителя си-
нусоидального напряжения с амплитудой
Ubx.m (рис. 107, б) ток базы изменяется
от 1б.мин ДО «в.макс (см. рис. 107, а) по
синусоидальному закону (рис. 107, в).
Ток коллектора (рис. 107, а) изменяется
также по синусоидальному закону, сов-
падая по фазе с током базы.
Предположим, что в результате по-
явления на входе усилителя переменного
напряжения потенциал базы понижается
на 0,02 В и становится равным — 0,30 В.
В результате сила тока коллектора уве-
личивается до 11 мА. Напряжение на
коллекторе
— Ик1 = — Дк + А<7?к — — 12 +
+ 1140-3.600 = —5,4 В.
123
S) LK
с к. макс
I/ai
lk.muh
о
Рис. 107
Изменение коллекторного напряжения составляет 0,6 В, значит сигнал уси-
ливается по напряжению в 30 раз, т. е.
К = Дик/Диб = 0,6/0,02 =30.
Раньше было показано, что коэффициент передачи тока в схе-
ме с общим эмиттером гораздо больше единицы. Значит усиление
мощности есть, и каскад на транзисторе (см. рис. 106) является
усилителем.
Режим работы усилителя, при котором форма входного сигна-
ла не изменяется, называется режимом А, или режимом I рода.
Если точка покоя 17 (см. рис. 107, а) будет располагаться в начале
входной характеристики, то положительные полупериоды создадут
ток базы, а отрицательные — не создадут.
Коллекторный ток будет иметь форму косинусоидальных им-
пульсов. Такой режим работы усилителя с отсечкой коллекторного-
(или анодного) тока называют режимом II рода.
В зависимости от коллекторной нагрузки различают усилители
резисторные, трансформаторные, резонансные, полосовые и т. д.
По абсолютным значениям и ширине диапазона частот усили-
ваемых сигналов различают усилители: низкой частоты (работают
на частотах от десятков герц до 20 кГц); высокой частоты (рабо-
ют на частотах свыше 100 кГц); постоянного тока (в них возмож-
но усиление медленно меняющихся сигналов); широкополосные
(работают в диапазоне частот от десятков герц до единиц мега-
герц); резонансные (имеют сравнительно узкую полосу частот
124
усиливаемых сигналов); полосовые (дают примерно одинаковое
усиление в некоторой полосе частот) и др.
Каждый усилитель характеризуется следующими определенны-
ми параметрами:
входное напряжение подводится ко входу усилителя. Например,,
входное напряжение радиоприемного устройства составляет едини-
цы микровольт; на вход УНЧ от микрофона подается напряжение
0,5—2 мВ;
входное сопротивление — сопротивление переменному току меж-
ду входными зажимами усилителя;
выходное напряжение — напряжение на нагрузке усилителя;.
номинальная выходная мощность — максимальная выходная
мощность при оговоренной величине искажений формы сигнала.
Диапазон усиливаемых частот — область частот, в пределах ко-
торой коэффициент усиления меняется не больше чем задано тех-
ническими условиями (обычно не больше чем на 13—30% по срав-
нению с номинальным);
частотная характеристика определяет зависимость коэффициен-
та усиления каскада от частоты усиливаемых сигналов;
нелинейные искажения характеризуются изменением формы
кривой выходного напряжения по сравнению с формой кривой на-
пряжения на входе. Они вызваны наличием в усилителе нелиней-
ных элементов — транзисторов, катушек с сердечниками и т. дд
фазовые искажения характеризуются наличием сдвига фаз меж-
ду входным и выходным напряжениями. Обусловлены наличием в
усилителе реактивных элементов — конденсаторов и катушек.ин-
дуктивности;
коэффициент полезного действия характеризует потери подво-
димой к усилителю энергии:
1) = Р вых/Л),
где Рвык — полезная мощность, развиваемая усилителем в нагрузке;
Ро — подводимая к усилителю мощность от источника постоянного тока.
Полупроводниковые приборы по сравнению с электровакуум-
ными имеют ряд преимуществ: большой срок службы, высокую ме-
ханическую прочность, малые размеры, малую потребляемую мощ-
ность от источников питания, высокий коэффициент полезного дейст-
вия. В настоящее время в новой судовой радиоэлектронной аппа-
ратуре полупроводниковые приборы почти полностью вытеснили
электронные лампы.
Г лава VII
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
§ 45. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Микроэлектроника — это раздел электроники, охватывающий
исследования и разработку качественно нового типа электронных
приборов — интегральных микросхем и принципы их применения.
125
Интегральной микросхемой (ИС) называется совокупность не-
скольких взаимосвязанных компонентов (транзисторов, диодов,
конденсаторов, резисторов и т. п.), изготовленных в едином техно-
логическом цикле (т. е. одновременно) на одной и той же несущей
конструкции — подложке и выполняющих определенную функцию
преобразования информации.
Термин «интегральная схема (ИС)» отражает факт объедине-
ния (интеграции) отдельных деталей — компонентов в конструк-
тивно единый прибор, а также факт усложнения выполняемых этим
прибором функций по сравнению с функциями отдельных компо-
нентов.
Компоненты, входящие в состав ИС, не могут быть выделены
из нее в качестве самостоятельных изделий и называются интег-
ральными элементами, в отличие от обычных транзисторов, резис-
торов и т. д., которые изготовлены в виде конструктивно обособлен-
ных единиц, они называются дискретными элементами. Схемы, по-
строенные на основе дискретных компонентов называют дискрет-
ными схемами.
Улучшение качественных показателей судовых радиоэлектронных систем
я расширение их возможностей привело к значительному усложнению и увели-
чило количество компонентов. Допустим, требуется построить компактное элект-
ронное устройство, содержащее 108 компонентов. При использовании дискретных
элементов, характеризуемых средней мощностью 15 мВт, средним размером (с
учетом соединений) 1 см3, средней1 массой 1 г, средней ценой 50 коп. и вероят-
ностью отказа (выхода из строя) 10~г' ч-1, результат будет следующим: мощ-
ность, рассеиваемая устройством, 1,5 МВт, габариты 100 м3, масса 100 т, стои-
мость (без учета труда) 50 млн. руб.
Устройство получилось не компактным, потребляет огромную мощность,
стоимость его высокая. Но самый главный недостаток устройства — средняя час-
тота отказов (10~5108) оказывается равной 103 ч-1, т. е. около 1 отказа за 3 с,
что говорит о неработоспособности устройства.
Очевидно, поставленную задачу решить на основе дискретной транзисторной
техники невозможно. Ее можно решить на качественно новой основе, используя
такую элементную базу, которая обеспечила бы гораздо меньшую вероятность
отказов и стоимость, а также небольшие габариты и пр. Такой элементной базой
и явились интегральные схемы.
Идея интеграции состоит в том, что на исходной пластине вме-
сто отдельных транзисторов одновременно изготавливают множе-
ство «комплектов», каждый из которых содержит все компоненты,
необходимые для построения функционального узла: транзисторы,
диоды, резисторы и т. д. (рис. 108, а). Компоненты соединены не
проволочками и пайкой, а короткими тонкими металлическими по-
лосками, напыляемыми на поверхность пластины.
Таким образом, каждый «комплект» представляет собой гото-
вую ИС (рис. 108, б). Все ИС регулярно расположены на поверх-
ности пластины. Остается разрезать пластину на отдельные крис-
таллы и поместить их в корпуса.
При разработке электронной аппаратуры на основе ИС отпа-
дает необходимость в многочисленных паяных соединениях — ос-
новном источнике ненадежности, резко уменьшаются габариты и
масса (за счет отсутствия корпусов и внешних выводов у каждого
126
ИС
Рис. 108
элемента ИС), снижается стоимость аппаратуры, так как исключе-
но множество сборочных и монтажных операций.
Интегральная микросхема относится к разряду электронных
приборов, однако по сравнению с диодом, транзистором и другими
ИС является качественно новым типом прибора.
Основные особенности ИС как электронного прибора:
первая — самостоятельно выполняет законченную, часто весьма
сложную функцию, элементарные же электронные приборы осу-
ществляют аналогичную функцию только в ансамбле с другими
компонентами;
вторая — повышение функциональной сложности этого прибора
по сравнению с элементарными не сопровождается ухудшением ос-
новных показателей (надежность, стоимость и т. п.). Более того,
все эти показатели улучшаются;
третья — предпочтительность активных элементов перед пассив-
ными— принцип, диаметриально противоположный тому, который
присущ дискретной транзисторной технике. В последней активные
компоненты, особенно транзисторы, наиболее дорогие, и поэтому
оптимизация схемы при прочих равных условиях состоит в умень-
шении количества активных компонентов. В ИС дело обстоит ина-
че: у них задана стоимость не элемента, а кристалла, поэтому це-
лесообразно размещать на кристалле как можно больше элементов
с минимальной площадью. Минимальную площадь имеют актив-
ные элементы — транзисторы и диоды, а максимальную — пас-
сивные. Следовательно, оптимальная ИС — это ИС, у которой све-
дены к минимуму количество и номиналы резисторов и, особенно,
конденсаторов;
четвертая — смежные элементы расположены друг от друга на
расстоянии всего 50—100 мкм. На таких малых расстояниях раз-
личие электрофизических свойств материала маловероятно, следо-
вательно, маловероятен и значительный разброс параметров у
смежных элементов.
В процессе развития микроэлектроники появилось немало спе-
цифических элементов ИС, которые не имеют аналогов в транзис-
торной схемотехнике и не выпускаются в качестве дискретных по-
лупроводниковых приборов (например, многоэмиттерный транзис-
тор, приборы с зарядовой связью и др.), поэтому не могут быть
даже промоделированы на дискретных компонентах.
127
§ 46. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
По способу изготовления и получаемой при этом структуре раз-
личают два принципиально разных типа интегральных схем: полу-
проводниковые и пленочные.
Полупроводниковая ИС — это микросхема, элементы которой
выполнены в приповерхностном слое полупроводниковой подлож-
ки (рис. 109); эти схемы составляют .основу современной микро-
электроники.
Пленочная ИС — это микросхема, элементы которой выполнены
в виде разного рода пленок, нанесенных на поверхность диэлектри-
ческой подложки. В зависимости от способа нанесения пленок и свя-
занной с этим их толщиной различают тонкопленочные (толщина
пленок до 1—2 мкм) и толстопленочные ИС (толщина пленок от
10—20 мкм и выше).
Поскольку до сих пор никакая комбинация напыленных пленок
не позволяет получить активные элементы типа транзисторов, пле-
ночные ИС содержат только пассивные элементы (резисторы, кон-
денсаторы и т. п.). Поэтому функции, выполненные чисто пленоч-
ными ИС, крайне ограничены. Чтобы преодолеть эти ограничения,
пленочную ИС дополняют активными дискретными компонентами,
располагая их на той же подложке и соединяя с пленочными эле-
ментами. Тогда получается смешанная — пленочно-дискретная ИС,
которую называют гибридной.
Совмещенная ИС — это микросхема, у которой активные эле-
менты выполнены в приповерхностном слое полупроводникового
кристалла (как у полупроводниковой ИС), а пассивные нанесены
в виде пленок на предварительно изолированную поверхность того
же кристалла (как у пленочной ИС).
Рис. 109
128
Совмещенные ИС используют тогда, когда необходимы высокие
номиналы и высокая стабильность сопротивлений и емкостей; эти
требования легче обеспечить с помощью пленочных элементов, чем
полупроводниковых.
Во всех типах ИС соединения элементов осуществляют с по-
мощью тонких металлических полосок, напыленных или нанесен-
ных на поверхность подложки и в нужных местах контактирую-
щих с соединяемыми элементами.
По функциональному назначению ИС делят- на два класса:
цифровые (логические) и линейно-импульсные (аналоговые).
Цифровые микросхемы используют в устройствах дискретной
обработки информации, электронно-вычислительных машинах, си-
стемах автоматики.
Аналоговые микросхемы применяют для усиления сигналов низ-
кой и высокой частоты в качестве генераторов, смесителей, детек-
торов и других устройств, где активные элементы работают в ли-
нейном режиме или осуществляют нелинейные преобразования.
§ 47. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
В настоящее время различают два класса полупроводниковых
ИС: биполярные ИС и МДП ИС. Технология полупроводниковых
ИС обоих классов основана на легировании полупроводниковой
(кремниевой) пластины поочередно доопорными и акцепторными
примесями, в результате чего, под поверхностью образуются тонкие
слои с разным типом проводимости, а также р- и n-переходы на
границах слоев. Отдельные слои используются в качестве резисто-
ров, а р- и /г-переходы — в диодных транзисторных структурах.
Легирование осуществляется с помощью специальных масок с
отверстиями, через которые атомы примеси проникают в пластину
на нужных участках. При изготовлении полупроводниковых ИС
роль маски обычно играет пленка двуокиси кремния SiO2, покры-
вающая поверхность кремниевой пластины. В этой пленке специ-
альными методами гравируется необходимая совокупность отвер-
стий или, как говорят, необходимый рисунок.
Основным элементом биполярных ИС является п-р-п-транзис-
тор — на его изготовление ориентируется весь технологический
цикл. Все другие элементы должны быть изготовлены, по возмож-
ности, одновременно с этим транзистором, без дополнительных
технологических операций. Так, резисторы изготавливают одно-
временно с базовым слоем п-р-п-транзистора и поэтому имеют ту-
же глубину, что и базовый слой. В качестве конденсаторов исполь-
зуют обратносмещенные р-п-переходы, в которых слои п соответст-
вуют коллекторному слою и-р-/г-транзистора, а слой р — базовому.
Основным элементом МДП ИС является МДП-транзистор с ин-
дуцированным каналом. Роль резисторов выполняют транзисторы,
включенные по схеме двухполюсника, а роль конденсаторов —
МДП-структуры, у которых слой диэлектрика получается одновре-
5—1725 129
менно с подзатворным слоем транзистора, а полупроводниковая
обкладка — одновременно со слоями истока и стока.
Элементы биполярной ИС необходимо тем или иным способом
изолировать друг от друга для того, чтобы они не взаимодейство-
вали через кристалл. Элементы МДП ИС не нуждаются в специ-
альной изоляции, так как взаимодействие между смежными МДП-
транзисторами не имеет места и их можно располагать на мини-
мальном расстоянии друг от друга. В этом — одно из главных пре-
имуществ МДП ИС по сравнению с биполярными.
Характерная особенность полупроводниковых ИС состоит в
том, что среди их элементов отсутствуют катушки индуктивности
и тем более трансформаторы. Это объясняется тем, что до сих пор
не удалось использовать в твердом теле какое-либо физическое яв-
ление, эквивалентное электромагнитной индукции. Поэтому при
разработке ИС стараются реализовать необходимую функцию без
использования индуктивностей, что в большинстве случаев удается.
Если же катушка индуктивности или трансформатор принципи-
ально необходимы, их приходится использовать в виде навесных
компонентов.
Размеры кристаллов у современных полупроводниковых ИС ле-
жат в пределах от 1,5Х 1,5 до 6X6 мм. Функциональную сложность
ИС принято характеризовать степенью интеграции, т. е. количест-
вом элементов (чаще всего транзисторов) на кристалле. В настоя-
щее время степень интеграции достигает 104—105 элементов на
кристалле. Кроме степени интеграции используется еще такой по-
казатель, как плотность упаковки — количество элементов на еди-
ницу площади кристалла, который в настоящее время составляет
до 500—1000 элементов/мм2. Повышение степени интеграции, а
вместе с ней и сложности функций, выполняемых ИС, — одна из
главных тенденций в микроэлектронике.
§ 48. ГИБРИДНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Как уже отмечалось, пленочные, а значит и гибридные ИС в
зависимости от технологии изготовления делят на толсто- и тонко-
пленочные.
Толстопленочные гибридные ИС изготовляют весьма просто. На
диэлектрическую пластинку-подложку площадью в несколько
квадратных сантиметров наносят пасты разного состава. Характер-
ная особенность этого метода состоит в том, что пленка сразу при-
обретает заданную толщину. Проводящие пасты обеспечивают меж-
соединения элементов и образуют обкладки конденсаторов и вы-
воды к штырькам корпуса; резистивные — получение резисторов,
диэлектрические — изоляцию между обкладками конденсаторов и
общую защиту поверхности готовой ИС. Каждый слой должен
иметь свою конфигурацию, свой рисунок. Поэтому при изготовле-
нии каждого слоя пасту наносят через свою маску — трафарет с
отверстиями (окнами) в тех местах, куда должна попасть паста
130
данного слоя. После изготовления пленочной части на заранее от-
веденные «пустые» места или на защитный диэлектрический слой
приклеивают навесные элементы и соединяют их выводы с контак-
тными площадками, предусмотренными в проводящих слоях.
«Механический» способ нанесения паст не позволяет делать
толщину пленок менее 10—20 мкм (типичные значения 50—
100 мкм), отсюда названия — «толстопленочная технология» и
«толстопленочные ИС». Достоинство такой технологии в ее отно-
сительной простоте, доступности и низкой стоимости изделий; не-
достаток—нельзя обеспечить достаточно малых допусков на но-
миналы резисторов и конденсаторов, т. е. прецизионность элемен-
тов.
Тонкопленочные гибридные ИС изготавливают по более слож-
ной технологии, чем толстопленочные, причем используют специ-
фическое оборудование, обычно весьма дорогое, поэтому стои-
мость тонкопленочных ИС выше, чем толстопленочных.
Тонкопленочная технология характерна тем, что пленки осаж-
даются на подложку из газовой фазы. При этом пленки приобре-
тают свою конечную толщину не сразу (как после нанесения пас-
ты), а постепенно — один мономолекулярный слой за другим. Вы-
растив очередную пленку, меняют химический состав газа и тем
самым электрофизические свойства следующей пленки. Таким обра-
зом, поочередно получают проводящие, резистивные и диэлектри-
ческие слои. Конфигурация (рисунок) каждого слоя определяется
либо трафаретом, наложенным на подложку, либо маской; выра-
щенной на поверхности подобно окисной маске в полупроводнико-
вых ИС.
Осаждение пленок проводят в вакууме. Поскольку пленки рас-
тут со сравнительно небольшой скоростью, получение пленок тол-
щиной более 1 мкм требует много времени; кроме того, напылен-
ные пленки толщиной более 1—2 мкм легко отслаиваются от под-
ложки. Характерная толщина пленок составляет 0,5—1 мкм, отсю-
да названия — «тонкопленочная технология» и «тонкопленочные
интегральные схемы».
Достоинство тонкопленочной технологии заключается в воз-
можности получения малых допусков на номиналы сопротивлений
и емкостей, т. е. прецизионность элементов. Это объясняется тем,
что при небольшой скорости роста пленок можно сравнительно лег-
ко регулировать их толщину.
§ 49. ЛОГИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Логическими элементами называют электронные схемы, выпол-
няющие простейшие логические операции.
Логические функции и логические операции над ними — предмет
алгебры логики или булевой алгебры. В основе алгебры логики ле-
жат логические величины, которые обозначены А, В, С и т. д. Ло-
гическая величина характеризует два взаимоисключающих поня-
5*
131
тия: «есть» или «нет», «включено» и «выключено» и т. п. Если одно
из значений логической величины обозначают через А, то вто-
рое— через А (не А). Для операций с логическими величинами
удобно использовать двоичный код, полагая А — 1, А = 0, или, на-
оборот, А = 0, А = 1. При этом одна и та же схема может выполнять
как логические, так и арифметические операции (в двоичной сис-
теме счисления).
Если понятие «не А» обозначить особой буквой, например В,
связь между значениями В и А будет иметь вид: В—А.
Это простейшая логическая функция, которую называют отри-
цанием, инверсией или функцией НЕ. Схему, обеспечивающую вы-
полнение такой функции, называют инвертором или схемой НЕ.
Ее условное графическое обозначение показано на рис. ПО, а.
Функция инверсии характеризуется кружком на выходной стороне
прямоугольника.
Функция отрицания является функцией одного аргумента (од-
ной переменной).
Основными логическими функциями двух аргументов являют-
ся:
логическое сложение, дизъюнкция или функция ИЛИ:
С=А^В.
Эта функция определяется следующим образом: С=1, если
А = 1, или В=1 или А=1 и В = 1. Обозначение схемы показано на
рис. 110, б;
логическое умножение, конъюнкция или функция И:
С=АВ.
Эта функция определяется следующим образом: С=1, только ес-
ли одновременно и А = 1, и В=1. Обозначение схемы И показано
на рис. 110, в.
Сочетание функции ИЛИ с инверсией (рис. НО, г) приводит к
комбинированной функции ИЛИ — НЕ:
С=А+В.
Аналогично, сочетание функции И с инверсией (рис. ПО, д)
приводит к комбинированной функции И — НЕ:
С= АВ.
Функции ИЛИ — НЕ и И — НЕ самые распространенные, так
как на их основе можно реализовать любую другую логическую
132
функцию. При этом количество
аргументов, а значит и количест-
во входов у соответствующих
схем может быть равно трем, че-
тырем и более.
В схемах, реализующих логи-
ческие функции, т. е. в логичес-
ких элементах, логические нули и
единицы обычно представлены
разными значениями напряже-
ния; напряжением или уровнем
нуля U° и напряжением или уров-
нем единицы и1. Разность уровней
Рис. 111
единицы и нуля называют логическим перепадом:
ил=и\ — ио.
Естественно, чем больше логический перепад, тем выше помехо-
устойчивость схемы (случайные помехи не «превратят» один уро-
вень в другой).
Схемные варианты интегральных логических элементов (ИЛЭ)
принято называть транзисторными логиками и обозначать буква-
ми ТЛ с некоторыми дополнениями, характеризующими специфи-
ку того или иного варианта.
Простейший, исторически первый вариант ТЛ — транзисторная
логика с непосредственной связью (ТЛНС) —показан на рис. 111.
Нетрудно убедиться, что схема выполняет функцию ИЛИ — НЕ.
Действительно, если на оба входа А и В подан низкий уровень
1/°а*0, оба транзистора заперты, ток течет через резистор RI; в ба-
зу V3 и на выходе ИЛЭ, обозначенного сплошными линиями, полу-
чается напряжение
£/т = U*.
Если же на одном из входов ИЛЭ действует высокий уровень
U1, соответствующий транзистор открыт, а при достаточно большом
токе базы — насыщен. Тогда на выходе ИЛЭ получим низкий уро-
вень, равный остаточному напряжению,
6/о=Сост.
Такой же уровень получается при отпирании обоих транзисто-
ров. Таким образом удовлетворяется формула
С=~А + В.
Учитывая приведенные выше значения логических уровней,
можно записать логический перепад для схемы ТЛНС в виде
ил = и*-и0„.
Для нормального токового режима и для микрорежима логиче-
ский перепад невелик и составляет соответственно 0,6—0,5 В.
В настоящее время в логических схемах чаще используют МДП-
транзисторы с окисным диэлектриком SiO2 (МОП —транзисто-
133
ът). На рис. 112 показаны два типовых варианта ИЛЭ, выполнен-
ных на МОП-транзисторах с л-каналом. В обоих вариантах ис-
ользуется динамическая нагрузка, так как применение нагру-
ючных резисторов приводит к резкому увеличению площади и ли-
пает МОП ТЛ одного из ее основных преимуществ — высокой сте-
[ени интеграции.
ИЛЭ, показанный на рис. 112, а, построен по тому же принци-
пу, что и ТЛНС (рис. 111): логические транзисторы Vi и V2 вклю-
ены параллельно, отпирание каждого из них приводит к снижению
(ыходного уровня, т. е. схема выполняет функцию ИЛИ — НЕ.
В открытом состоянии остаточное напряжение на транзисторах
U0 = Ua„ «0,1В.
В закрытом состоянии выходное напряжение близко к напря-
кению питания Ес (цепь затвора следующего транзистора тока не
ютребляет):
Ui = ЕС.
Соответственно, логический перепад составляет 5—10 В, что
[амного превышает значения, свойственные схемам ТЛ на бипо-
[ярных транзисторах. ИЛЭ, показанный на рис. 112, б, характерен
ie параллельным, а последовательным включением логических
?ранзисторов. Поэтому протекание тока в цепи, а значит, и низкий
фовень U° выходного напряжения возможны только при отпира-
1ии всех (в данном случае обоих) логических транзисторов. Это
шеет место при подаче уровня U1 на все логические входы. Отсю-
ia ясно, что данный ИЛЭ выполняет функцию И — НЕ.
К основным параметрам логических элементов относятся:
средняя потребляемая мощность
Л,ог.ср = (^т+^от)/2>
де ^пот и — мощности, потребляемые ИЛЭ соответственно в состоянии
готического нуля и логической единицы;
среднее время задержки распространения сигнала
G.ip.cp = ( ^здр + •
134
.1,0 .0,1
гДе ‘здр ’ Gap — времена задержки между фронтами выходного и входного
импульсов при включении (когда 11ВЪ1К меняется от U1 до U°) и при выключении
(когда- t/вых меняется от U' до U0), измеренные либо на уровне 0,5 от полной
амплитуды импульса, либо на уровне порога чувствительности.
При этом считают, что данный ИЛЭ нагружен входной цепью та-
кого же ИЛЭ.
Коэффициент объединения по входу Коб — число логических
входов ИЛЭ.
Коэффициент разветвления по выходу Краз— допустимое число
нагрузок, подключаемых к выходу данного ИЛЭ. Под каждой на-
грузкой понимается вход такого же ИЛЭ. При необходимости уве-
личить коэффициенты Коб и Краз к ИЛЭ подключают специальные
буферные каскады, которые называют расширителями по входу и
выходу. «Рекордные» параметры современных ИЛЭ следующие:
Рпот.ср=0,01 мВт; /зд,ср=0,7 мс; Коб=5; Краз=200.
На основе двухвходной схемы ИЛИ —НЕ можно собрать триг-
геры, которые в свою очередь являются основой делителей частоты,
счетчиков цмпульсов, запоминающих устройств и т. д.
Наибольшая степень интеграции свойственна однородным струк-
турам— запоминающим устройствам и составляет в настоящее
время около 105 элементов на кристалле. Такие ИС называют
сверхбольшими.
§ 50. АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Аналоговые устройства по сравнению с цифровыми характерны
большим разнообразием по виду сигналов, по выполняемым функ-
циям, а также по назначению и внутренней структуре. Поэтому
унификация элементной базы в области аналоговых устройств воз-
можна только на основе многофункциональных узлов.
В настоящее время основными аналоговыми функциями при-
нято считать: усиление, сравнение, ограничение, перемножение и
частотную фильтрацию сигналов. Каждая из этих функций выпол-
няется особым классом аналоговых ИС. Однако все эти специали-
зированные ИС, как правило, происходят от основного, наиболее
универсального и многофункци-
онального узла — операцион-
ного усилителя (ОУ).
Операционным усилителем
принято называть усилитель
постоянного тока с дифферен-
циальным входом и однотакт-
ным выходом, характерный вы-
соким коэффициентом усиле-
ния, а также большим вход-
ным и малым выходным сопро-
тивлениями. Условное графи-
ческое обозначение ОУ показа-
но на рис. ИЗ. В зависимости
135
г полярности сигналов на входе и выходе один из входов называ-
т инвертирующим, а другой неинвертирующим.
Инвертирующий вход обозначается кружком, как в логических
<емах. Помимо входных и выходных зажимов ОУ имеет два за-
:има для подачи напряжений двуполярного питания, один для за-
гмления, а остальные (/—4) для подключения вспомогательных
тешних цепей.
На практике ОУ чаще всего бывает охвачен цепью глубокой
братной связи. Именно в совокупности с цепями обратной связи
'У выполняет разнообразные операции.
Типичная схема ОУ с активной отрицательной обратной связью
оказана на рис. 114, где сопротивление 7?i включает в себя сопро-
ивление источника сигнала Rr. В таком варианте ОУ выполняет
ункцию стабильного усиления.
Идеализируем ОУ, положив >?1.х = о° и #вых—0. тогда можно
читать /вх = 0 и УВЬ1Х= — Ki)l/n]L. Токи R и /2 оказываются одинако-
ыми. Запишем равенство 6=42 в виде
(4?г — ^вх)//?1 = (^их ^я,„х)/4?2-
Подставляя Увх= — и„ых/К0, деля обе части на Ег и проведя
ростые преобразования, получим коэффициент усиления схемы
к = гг ,Р = __________fy/Ri_____
"НХ/ 'Г [1+(1+/?2//?1)]//<0 ’
Если коэффициент усиления ОУ достаточно велик, то вторым
латаемым в знаменателе можно пренебречь, тогда
К — — R2/Rx.
Это выражение является фундаментальным для ОУ. Оно пока-
>ывает, что при определенных условиях коэффициент усиления схе-
ш зависит от параметров цепи обратной связи и не зависит от
шраметров самого ОУ. В частности, коэффициент усиления схемы
ie зависит от температуры, напряжений питания, изменений коэф-
фициентов р, какими бы причинами эти изменения не вызывались.
Заменяя активные сопротивления R2 и Ri комплексными, можно
36
(ДК) за ним следует либо
получить желательные переход-
ные и частотные характеристики,
по-прежнему не зависящие от па-
раметров ОУ.
Для этого коэффициент уси-
ления ОУ должен намного превы-
шать желательный коэффициент
усиления схемы. Например, если
желательно иметь /€=100, коэф-
фициент Ко должен быть больше
103—Ю4.
Для того чтобы ОУ имел диф-
ференциальный вход, его первый
'каскад должен быть дифференци-
альным усилителем. В зависимос-
ти от коэффициента усиления
первого дифференциального каск
второй ДК, либо другие промежуточные каскады, которые в конеч-
ном счете призваны связать ДК с мощным выходным каскадом,
построенным, как правило, по двухтактной схеме класса В.
Схема дифференциального усилителя (ДУ) показана на
рис. 115. Он состоит из двух одинаковых (симметричных) плеч,
каждое из которых содержит транзистор и резистор. В общей эмит-
терной цепи действует источник тока /о- Выходным напряжением
является разность коллекторных потенциалов, а входным —раз-
ность базовых потенциалов.
Использование источника тока /0 обеспечивает стабильность
рабочей точки — токов 1Э° и напряжений UK°-
В основе ДУ лежит идеальная симметрия обоих его плеч, т. е.
идентичность параметров транзисторов VI, V2 и равенство сопро-
тивлений Rki и Лк2- При этом в отсутствие сигнала токи и коллек-
торные потенциалы будут одинаковы, а выходное напряжение бу-
дет равно нулю.
В силу симметрии нулевое значение ивых сохраняется при од-
новременном и одинаковом изменении токов в обоих плечах, каки-
ми бы причинами такое изменение не вызывалось. Следовательно,
в идеальном ДУ дрейф выходного напряжения отсутствует, хотя в
каждом из плеч он может быть сравнительно большим.
Подадим'на базы одинаковые напряжения (At/ei = АС/бг)• Такие
сигналы называются синфазными. Под действием синфазных сиг-
налов потенциал эмиттеров изменится на такую же величину, как
и потенциал базТА1/э=АКб (поскольку напряжения на эмиттерных
переходах U* можно считать неизменными). Если источник тока Д
идеальный, т. е. /?, = оо, приращение А(7Э не вызовет изменения
токов в ветвях ДУ.
Коллекторные потенциалы не изменятся и выходное напряже-
ние останется равным нулю. Если Ri^=oo, то появится приращение
тока А7о, но оно поровну распределится между обеими ветвями
ДУ, и коллекторные потенциалы изменятся одинаково.
137
Соответственно и в этом случае (7Вых=0. Значит, в идеальном
(У синфазные сигналы не влияют на выходное напряжение.
Теперь подадим на базы напряжения равной величины, но
ротивоположных знаков: (лСб1 = — УЛй). Такие сигналы, называют
ифференциальными. Их разность, по определению, является вход-
ым сигналом ДУ:
U = Д— Д£/б2-
В силу симметрии сигнал Uвх поделится поровну между обоими
миттерными переходами: на одном из них напряжение U* увели-
чится на Двх/2, а на другом уменьшится на то же значение. Соот-
ютствеино приращения токов и коллекторных потенциалов в пле-
tax ДУ будут одинаковыми по величине, но разными по знаку.
3 результате появится выходное напряжение
Уаых =
Как видим, идеальный ДУ реагирует только на дифференциаль-
1ый сигнал, отсюда — название этого типа усилителей.
Наличие входного ДК предопределяет номенклатуру парамет-
)ов ОУ: она практически такая же, как у отдельного дифференци-
ального усилителя. К их числу, кроме напряжения питания Еа,
потребляемого тока /ПОт и. мощности Лют, относятся: коэффициент
усиления /Со, коэффициент ослабления (подавления) синфазной
юставляющей /Сос.сф, средний входной ток /вх.Ср и разность вход-
ГЫХ ТОКОВ Д/вх.
Входное и выходное сопротивления не всегда включают в чис-
ло основных параметров, но о них можно судить по значениям
входного и выходного токов.
Типичными параметрами современных универсальных ОУ мож-
но считать:
Еп = (±2)ч-(± 15) В;
Ко = 103 -х. 105;
К.с.сф=80 4-100 дБ;
/>пвт= 0,14-5 мВт;
/»х.ср = 5-8-10 нА;
Д/вх = I н- 10 нА.
На рис. 116 приведена схема простейшего ОУ серии К140. Здесь
используются транзисторы только одного типа (п-р-п) и резистор-
ные нагрузки. На схеме легко выделить первый и Второй ДК
(транзисторы VI, V2 и V4, V5). Транзисторы V3 и V6 выполняют
роль генераторов тока, V8 и V9 служат для согласования ДК с вы-
ходным каскадом, собранном на транзисторе V10 по схеме эмит-
терного повторителя, имеющей малое выходное сопротивление.
Как цифровые, так и аналоговые микросхемы разрабатывают,
как правило, в виде серий. Из микросхем одной серии можно соз-
дать отдельный тракт или законченное радиоэлектронное устройст-
во. Микросхемы одной серии имеют одинаковую конструкцию и
138
Рис. 116
технологию изготовления, согласованы по напряжению питания,
уровням сигналов, входным и выходным сопротивлениям и т. д.
Разрабатываемые и модернизируемые после 1974 г. интеграль-
ные микросхемы имеют условное обозначение, состоящее из четы-
рех элементов:
первый — цифра, указывающая конструктивно-технологическое
исполнение микросхемы: 1, 5, 7 — полупроводниковые; 2, 4, 6, 8 —
гибридные; 3 — прочие микросхемы; второй — две цифры, обозна-
чающие порядковый номер разработки серии (от 00 до 99);
третий —две буквы, отображающие функциональное назначе-
ние микросхемы: УН — усилители низкой частоты: НД — набор ди-
одов; НТ — набор транзисторов; УД — усилитель постоянного тока
(дифференциальный); ЛА — схема И — НЕ; НЕ — счетчик им-
пульсов и т. д.;
четвертый — порядковый номер разработки микросхем по функ-
циональному признаку в данной серии.
Первый элемент совместно со вторым (трехзнацное число) ука-
зывает номер серии микросхем. В обозначении микросхем, разрабо-
танных до 1974 г., в начале следует цифра (первый элемент нового
обозначения), затем две буквы (третий элемент), а за ними две
цифры (второй элемент). Кроме этих элементов, интегральные мик-
росхемы, разработанные для широкого применения, имеют в нача-
ле условного обозначения дополнительный индекс К. Разброс па-
раметров и предельные эксплуатационные параметры помечают
буквой (от А до Я) в конце обозначения.
Например, обозначение К2УС242 относится к микросхеме, выпускавшейся
до 1974 г., показывает, что эта микросхема гибридная, номер серии 224, пред-
139
iвлнет собой усилитель синусоидальных колебаний, порядковый номер разра-
гки среди микросхем данного функционального назначения 2.
Соединения элементов, обозначение выводов и параметры мик-
>схем указываются в справочной литературе.
Глава VIII
РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
§ 51. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиопередающие устройства предназначены для передачи ин-
ормации при помощи радиоволн. Под информацией понимается
;чь, телеграфные знаки, изображение и т. д.
Судовые радиопередатчики подразделяют на главные (навига-
ионные), работающие в диапазоне 405—525 кГц, резервные (ава-
ийные), работающие в том же диапазоне, но питающиеся от акку-
муляторов, эксплуатационные, работающие в диапазоне 1,6—
5,6 МГц, и специальные.
Главные и резервные передатчики должны допускать излучения
ina А1А, Н2А (Al, А2Н), эксплуатационные — А1А, Н2А, НЗЕ,
ЗЕ, J3E, FIB, GIB (Al, А2Н, АЗА, A3J, El, F9).
JМощность передатчика Правилами Регистра СССР ограничи-
ается только для диапазона 1605—2850 кГц и не должна превы-
1ать 400 Вт. Под мощностью передатчика понимают мощность Р~х,
одводнмую к фидеру антенны.
Коэффициент полезного действия передатчика определяется
ак отношение мощности, отдаваемой в антенну, к мощности, пот-
ебляемой передатчиком от источников питания. У маломощных
ередатчиков к. п. д. ниже и составляет единицы процентов, у мощ-
ых добиваются к. п. д. 40—60%.
Стабильность частоты колебаний — важная характеристика пе-
едатчика. Нестабильность частоты приводит к перебоям. Кро-
(е того, вторжение в соседние каналы связи создает взаимные по-
(ехи. Еще одна причина высоких требований к стабильности час-
оты современных однополосных судовых передатчиков — при
риеме однополосного сигнала с полностью подавленной несущей
J3E) в приемнике необходимо восстанавливать несущую с точ-
остью до единиц герц, иначе возникнут нелинейные искажения.
То Правилам Регистра СССР абсолютный уход частоты судовых
днополосных передатчиков не должен превышать 50 Гц.
Фильтрация побочных излучений, к которым прежде всего от-
юсят нежелательные гармонические и паразитные излучения на
астотах, расположенных за пределами отведенной для передачи
юлосы. На частотах, обстоящих от разрешенной на 8 кГц и боль-
ше, в режимах НЗЕ, РЗЕ и J3E мощность побочного излучения
юлжна быть на 43 дБ ниже уровня полной пиковой мощности и
ie превышать 50 мВт.
40
Рис. 117
Схема передатчика определяется его назначением и предъявляе-
мыми к нему требованиями. Современные судовые передатчики
имеют многокаскадную схему- (рис. 117), в которую входят следую-
щие элементы:
возбудитель — наиболее сложный блок современного передат-
чика, предназначенный для генерирования высокочастотных коле-
баний и получения различных видов излучений;
предварительный усилитель, обеспечивающий необходимое уси-
ление напряжения возбудителя и подавление нежелательных из-
лучений;
выходной усилитель (усилитель мощности) служит для получе-
ния в антенне заданной мощности. Для согласования выходного со-
противления усилителя мощности с входным сопротивлением антен-
ны ставят согласующее устройство или блок настройки антенны.
Информацию, подлежащую передаче, получают от микротеле-
фона (МТТ), буквопечатающей аппаратуры (БПА) или телеграф-
ного ключа (КД). Напряжения, необходимые для питания всех бло-
ков передатчика, поступают из блока питания.
Все каскады современных судовых передатчиков выполнены на
полупроводниковых приборах, за исключением усилителя мощности,
который в эксплуатационных передатчиках собран на лампах.
§ 52. ПРИНЦИП РАБОТЫ И СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРОВ
С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ (АВТОГЕНЕРАТОРОВ)
В состав возбудителей передатчиков входят генераторы высоко-
частотных гармонических колебаний, которые называют также ав-
тогенераторами. Энергия высокочастотного тока в автогенераторах
появляется в результате преобразования энергии источника пита-
ния. В состав автогенератора входит источник питания, колеба-
тельная система, нелинейный элемент и цепь обратной связи. В ка-
честве нелинейного элемента применяют транзисторы, диоды с па-
дающим участком вольт-амперной характеристики (туннельные
диоды) и другие приборы.
141
Рис. 118
Колебания, возникающие в
контуре, -состоящем из конден-
сатора и катушки индуктивно-
сти, через некоторое время за-
тухнут из-за затрат энергии в
основном на нагрев проводни-
ков. Для получения незатухаю-
щих колебаний необходимо
подзаряжать конденсатор в те-
чение каждого периода коле-
баний. Пополнение энергии в
контуре будет происходить, ес-
ли контур подключается толь-
ко в те моменты времени, ког-
да на пластине конденсатора,
гоединенной с положительным зажимом источника, будут скапли-
ваться положительные заряды. Только тогда источник будет под-
заряжать конденсатор.
Транзисторный автогенератор (рис. 118) содержит последова-
ельно включенные источник питания Ек, колебательную систему
виде контура L2C2 и транзистор V, являющийся регулятором по-
тупающей в контур от источника питания энергии. Посредством
атушки L1 создается обратная связь. Резисторы R.1 и R2 образу-
)т цепочку смещения. Напряжение смещения необходимо для об-
егчения пуска автогенератора. При нулевом или небольшом (при-
[ерно до 0,1 В) отрицательном относительно эмиттера потенциале
азы ток коллектора практически отсутствует, и для его появления
еобходимо иметь большое напряжение обратной связи, что не
сегда возможно. Конденсатор С1 нужен для того, чтобы подать
а базу напряжение обратной связи, но при этом изолировать базу
о постоянному току.
Рассмотрим процесс возникновения колебаний в автогенерато-
е. В момент включения источника питания через транзистор про-
одит ток и заряжает конденсатор С2. В контуре возникает коле-
ательный процесс. Частота колебаний определяется параметрами
онтура:
1__
2л VLC
Переменный ток контура проходит по катушке L2 и создает
экруг нее переменное магнитное поле, а в катушке L1 наводится
временная э.д.с. Снимаемое с катушки L1 напряжение обрат-
ой связи подводится к базе транзистора и управляет током кол-
ектора. Изменение тока коллектора должно способствовать под-
ержанию колебательного тока i в контуре. Направления токов в
энтуре показаны в схеме автогенератора: в одном направлении
мошной линией, в обратном — штриховой. Если ток в контуре
роходит в направлении, отмеченном на рисунке сплошной лини-
г, и возрастает, то должно происходить увеличение коллекторно-
12
го тока. Тогда сила тока i будет нарастать не только вследствие
колебательного процесса в контуре, но и в результате увеличения
силы тока коллектора iK. Если ток в контуре будет протекать в на-
правлении, отмеченном на схеме штриховой линией, должно воз-
никнуть уменьшение коллекторного тока.
Изменение тока коллектора iK можно связать с изменениями
напряжения на контуре икот. При отмеченной на схеме полярности
переменного напряжения на контуре и его увеличении ток в конту-
ре должен возрастать. Когда переменное напряжение на контуре
будет уменьшаться или изменить знак и будет возрастать, коллек-
торный ток под действием напряжения обратной связи должен
убывать.
Коллекторный ток в транзисторе типа р-п-р возрастает при по-
нижении потенциала базы. Следовательно, в те моменты времени,
когда напряжение на контуре отмеченной на схеме полярности воз-
растает, потенциал базы под действием напряжения обратной свя-
зи должен понижаться. Можно сделать вывод, что напряжение об-
ратной связи должно быть сдвинуто относительно переменного на-
пряжения коллектора на 180°.
Это первое условие самовозбуждения называется балансом
фаз. Оно говорит о том, что обратная связь должна быть положи-
тельной.
Необходимый фазовый сдвиг между напряжением обратной
связи Нобр.св и переменным напряжением на контуре создается пе-
реключением концов катушки обратной связи.
Чтобы потери в контуре компенсировать полностью и амплиту-
да контурного тока оставалась неизменной, изменения коллектор-
ного тока, восполняющего потери, должны быть достаточно боль-
шими. Для этого к базе транзистора необходимо подводить напря-
жение обратной связи достаточно большой амплитуды. При этом
коэффициент обратной связи Ко.с должен быть равен или больше
обратного значения коэффициента усиления по напряжению Ли-’
Ко.С = б^обр.св/б^км 1/Ку.
Это второе условие самовозбуждения называется балансом амп-
литуд. Выполнить условие баланса амплитуд в схеме автогенерато-
ра с трансформаторной (индуктивной) обратной связью (см. рис.
118) можно сближением контурной катушки и катушки связи или
увеличением числа витков в катушке связи L1.
Генерация легче возникает при выборе транзистора с большим
коэффициентом усиления. В рассматриваемом автогенераторе в
исходном состоянии, т. е. до подачи напряжения обратной связи,
потенциал базы отрицательный, и в цепи коллектора протекает по-
стоянный ток. В этих условиях даже при малых изменениях потен-
циала базы транзистора под действием напряжения обратной свя-
зи будет изменяться коллекторный ток. Если условия самовозбуж-
дения автогенератора выполняются, то при появлении небольших
напряжений обратной связи колебания возбудятся, и установится
определенная амплитуда. Такой режим самовозбуждения называ-
143
и6. о
Рис. 119
ют «лягкилг». Его достоинство в безотказ-
ности* возникновения генерации, недоста-
ток— в низком к.п.д., который указывает
на то, что большая часть мощности источ-
ника расходуется бесполезно, выделяясь
на коллекторе транзистора в виде тепла.
При этом транзистор разогревается, его
параметры изменяются, что приводит к
уходу частоты.
Возможен также «жесткий» режим возбуждения. Для этого в
ранзисторах не устанавливают напряжения смещения или подво-
,ят к базе запирающее напряжение (положительное в транзисто-
ах, отрицательное в транзисторах п-p-ri). До возникновения коле-
аний ток через транзистор не проходит. Генератор потребляет
нергию от источника лишь при возникновении колебаний и рабо-
ает с отсечкой анодного тока.
Достоинство такого возбуждения в высоком к. п. д., лучшем
епловом режиме работы транзистора и повышении стабильности
астоты, недостаток — самовозбуждение возможно только при на-
ряжении обратной связи, превышающем напряжение смещения,
апирающее транзистор. Для получения такого напряжения может
©требоваться многократное включение питания автогенератора (в
мягком» режиме генерация возникает сразу при подаче напряже-
ия Кк).
На практике схемы строятся так, чтобы возбуждение вначале
ыло «мягким», а по мере возрастания амплитуды колебаний авто-
атически становилось «жестким», и в установившемся режиме ав-
огенератор работал с отсечкой коллекторного тока, а значит с
ысоким к. п. д. Такой переход осуществляется за счет цепочки С1
2. При возникновении колебаний под действием переменного на-
ряжения обратной связи появляются импульсы тока базы, заря-
жающие конденсатор С1 в полярности, указанной на схеме. При
том плюс напряжения на конденсаторе приложен к базе, а минус
грез катушку связи L1 — к эмиттеру. Напряжение смещения, сни-
аемое с резистора R2, уменьшается. Генератор начинает рабо-
ать с отсечкой коллекторного тока. Изменения напряжений на
азе и коллекторного тока при том показаны на рис. 119.
14
При сильной обратной связи или неудачно подобранных эле-
ментах R2, С1 конденсатор С1 заряжается до напряжения, запи-
рающего транзистор; до тех пор пока конденсатор С/ не разрядит-
ся через резистор R2, генератор работать не будет. Такая генера-
ция называется прерывистой.
Напряжение обратной связи можно взять с части контурной ка-
тушки (рис. 120, а) или с конденсатора СЗ, специально включен-
ного в индуктивную ветвь контура вида III (рис. 120, б). Получен-
ные схемы автогенераторов называют соответственно схемами с
автотрансформаторной и емкостной обратными связями.
Контуры генераторов по переменному току соединяются с элек-
тродами в трех точках: Э, К и Б. Такие схемы часто называют трех-
точечными. Схему с автотрансформаторной обратной связью назы-
вают индуктивной трехрочкойг с емкостной обратной связью — ем-
костной трехточкой^Р асстазФв мгновенную полярность на элемен-
тах контуров для какого-то момента времени (см. рис. 120),
можно убедиться, что относительно эмиттера напряжения на кол-
лекторе и базе всегда противофазны, т. е. при таком подключении
контуров условие баланса фаз выполняется автоматически. Для
выполнения условия баланса амплитуд может потребоваться повы-
шение напряжения обратной связи. Этого добиваются увеличением
числа витков катушки обратной связи между точками Б и Э (см.
рис. 120, а) или уменьшением емкости СЗ в схеме емкостной трех-
точки (см. рис. 120, б). Для упрощения анализа работы схем гене-
раторов, работающих с отсечкой коллекторного тока, импульсный
ток представляют в виде суммы постоянной составляющей коллек-
торного тока /к.о и спектра гармоник с частотами, кратными час-
тоте повторения импульсов, и амплитудами, зависящими от ампли-
туды импульсов и длительности.
Постоянная составляющая в схеме с трансформаторной и авто-
трансформаторной обратной связью течет от плюса источника пи-
тания к минусу через транзистор и индуктивную ветвь контура. Ис-
точник питания, контур и усилительный элемент по постоянному
145
жу включены последовательно, поэтому такие генераторы назы-
иот генераторами с последовательным питанием.
В схеме емкостной трехточки постоянная составляющая коллек-
эрного тока через контур пройти не может, так как на ее пути
юят конденсаторы С2 и СЗ.
Источник питания, усилительный элемент и контур включены
араллельно, отсюда название — генератор с параллельным пита-
ем. Постоянная составляющая коллекторного тока /к.о постоян-
з течет от плюса источника питания к минусу через транзистор и
эоссель L1, называемый блокировочным. Последний прегражда-
' путь гармоническим составляющим коллекторного тока на ис-
)чник питания и через него на землю. Для того чтобы напряжение
эллекторного питания через контурную катушку L2 не попало на
ззу транзистора и не вывело его из строя, в схеме включен кон-
знсатор, называемый разделительным. При его помощи разделя-
тся постоянная /к.о и переменная iK составляющая коллекторного
жа, представляющая собой сумму всех гармоник.
Генератором гармоник принято считать усилительный эле-
ент — в данном случае транзистор. На зажимах генератора (эмит-
фе и коллекторе) напряжения гармоник меняются по синусои-
альному закону. Ток гармоник течет от мгновенного плюса к
гновенному минусу через разделительный конденсатор С1 и ко-
эбательный контур С2—СЗ—L2. Индуктивное сопротивление дрос-
;ля для переменного тока представляет большое
(противление, и поэтому в цепь источника питания пойдет лишь
^значительная часть гармоник.
Гармоника, частота которой совпадает с собственной резонан-
юй частотой контура, трансформируется в контурный ток. Гар-
оники, частоты которых ниже резонансной частоты контура, про-
эдят через индуктивную ветвь, высшие гармоники замыкаются
зрез емкость С2. Ток высших гармоник в индуктивной ветви кон-
фа L2 СЗ практически отсутствует, значит отсутствует и напря-
ение этих гармоник на конденсаторе СЗ, с которого снимается
апряжение обратной связи.
Отсюда следует, что опасность паразитного самовозбуждения
1 гармониках в схеме емкостной трехточки отсутствует. Этим
сема выгодно отличается от схемы с трансформаторной и авто-
эансформаторной обратной связью.
Вторым достоинством емкостной трехточечной схемы является
эзможность заземления ротора конденсатора настройки контура
2. При незаземленном роторе рука оператора влияет на частоту
элебаний, так как приближение руки влияет на емкость контура.
Токопрохождение гармоник в схемах на рис. 118 и 120, а сле-
/ющее: от мгновенного плюса, допустим на коллекторе, через
энтур (резонансная частота трансформируется в контурный ток,
лешие гармоники — через емкостную ветвь, не создавая на кон-
фе падения напряжения), через конденсатор СЗ, на корпус и на
гновенный минус на эмиттере. В следующий полупериод направ-
зние тока меняется на противоположное.
6
Конденсатор СЗ создает кратчайший путь для гармоник к эмит-
теру. Без него гармоники замыкались бы на эмиттер через источ-
ник питания Ек. Протекая по проводам, соединяющим источник
питания с автогенератором, гармоники могут создать нежелатель-
-дщ.е наводки в других каскадах передатчика.
В автогенераторах, собранных на транзисторах типа п-р-п по
схемам, приведенным на рис. 118, 120, необходимо поменять поляр-
ность источника питания коллектора.
Принцип работы автогенератора на туннельном диоде заключа-
ется в том, что «отрицательное» сопротивление туннельного диода
компенсирует сопротивление потерь в контуре, и колебания, воз-
никшие в контуре, не затухают. Одна из схем автогенератора по-
казана на рис. 121, а.
Туннельный диод подключается к контуру L1C2 через блоки-
ровочный конденсатор С1, шунтирующий по высокой частоте ре-
зистор R2, создающий совместно с резистором R1 начальное сме-
щение fc-
Напряжение смещения выбирается таким, чтобы рабочая точка
РТ находилась на падающем участке вольт-амперной характерис-
тики диода (рис. 121, б). Тогда увеличение (уменьшение) напря-
жения на диоде вызывает уменьшение (увеличение) силы тока,
проходящего через него, что позволяет формально считать тун-
нельный диод элементом, обладающим «отрицательным» сопротив-
лением.
§ 53. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ АВТОГЕНЕРАТОРА
По ряду причин, например из-за колебаний температуры, влаж-
ности, напряжения питания, вибрации и т. д., происходит измене-
ние параметров контура генератора, межэлектродных емкостей
усилительных элементов и отклонение частоты колебаний автоге-
нератора от заданной величины. Для повышения стабильности ча-
стоты передатчика применяют такие меры, как стабилизация пи-
тающего напряжения, жесткое крепление деталей контура, герме-
тизация, включение в контур компенсационных конденсаторов,
емкость которых с увеличением температуры не растет, а умень-
шается.
147
В особо ответственных случаях генератор помещают в термо-
стат, в котором поддерживается постоянная температура.
Для устранения влияния на автогенератор последующих каска-
дов после него включается буферный каскад, в качестве кото-
рого используют эмиттерный повторитель (транзистор, включен-
ий по схеме с общим коллекторным), обладающий большим
зходным сопротивлением. Связь генератора с буферным каскадом
то возможности уменьшают, а контур генератора экранируют.
Применение таких мер позволяет добиться относительной не-
стабильности частоты около 10~4. Относительной нестабильностью
1астоты St называют отношение абсолютного ухода частоты от
юминального (заданного) значения к номинальной частоте )н:
= ДГ//н.
Значит, частота 20 МГц может быть получена в таком автогенера-
оре с точностью д/ = $//„ = 104-20.106= 2000 Гц,ЧТОпри современных
'ребованиях к судовым радиопередатчикам (д/ < 40 ч- 100 Гц) явно
^достаточно.
Стабильность частоты автогенератора повышается с увеличе-
1ием добротности контура, так как при этом увеличивается запас
зеактивной энергии в нем и соответственно фиксирующая способ-
гость контура. Это можно объяснить аналогией с маховиком. Чем
золыие масса маховика, тем большую энергию он запасает и тем
груднее изменить частоту его вращения.
Одной из совершенных электромеханических систем, аналогич-
ных колебательному контуру, является кварцевый резонатор, пред-
ставляющий собой кварцевую пластинку, на противоположные
рани которой напылены металлические полоски для включения в
электрическую схему.
Если кварцевую пластину поместить в переменное электричес-
кое поле, в ней возникнут механические колебания. Амплитуда
этих колебаний будет максимальной при совпадении частоты элект-
эического поля и собственной частоты f0 МГц, механических коле-
эаний кварцевой пластинки, которая может быть определена как
/0 =2,84/4,
де b — толщина пластинки, мм.
Частота этих колебаний будет высокостабильной, так как доб-
эотность кварцевого резонатора достигает величины 5-104, в то
эремя как у обычного контура она не превышает 100—200.
Одна из схем кварцевого автогенератора показана йа рис. 122.
Это емкостная трехточечная схема, подобная схеме на рис.
20, б, в индуктивную ветвь которой включен кварцевый резона-
ор. Частота настройки контура С2 СЗ L2 должна совпадать с ре-
зонансной частотой кварца; при этом сила тока, проходящего через
шарц, максимальная. Схема вырабатывает высокостабильные ко-
[ебания. На частотах, отличных от резонансной, сила тока, прохо-
48
дящего через кварц, резко умень-
шается, что равносильно увели-
чению затуханий в колебательном
контуре L2 С2 СЗ — колеба-
тельный процесс прекращается.
При переходе на другую частоту
необходимо сменить кварц и пе-
рестроить контур.
По такому принципу можно
построить возбудитель главного
передатчика, ^который должен ра-
ботать всего на семи частотах.
Эксплуатационный судовой передатчик работает в диапазоне
1,6—25,6 МГц. Число частот, на которых разрешено работать су-
довым радиостанциям в этом диапазоне, достигает несколько де-
сятков тысяч. Поэтому основу возбудителя эксплуатационного пе-
редатчика составляет частотный синтезатор, формирующийся из
частоты опорного кварцевого генератора (обычно 5 МГц), имею-
щего относительную нестабильность 10~6—10-7, сетку частот с ин-
тервалом между соседними частотами в 100 Гц. Для этого частоту
5 МГц многократно делят, образующиеся при этом новые частоты
складывают соответствующим образом, вычитают и умножают.
Стабильность частоты, сформированной таким образом, зависит
только от стабильности частоты опорного генератора, но синтеза-
тор становится самой сложной и дорогостоящей частью передат-
чика.
§ 54. МАГНЕТРОННЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР
Магнетрон — прибор, предназначенный для генерирования мощ-
ных колебаний в сантиметровом диапазоне. В простейшем виде он
представляет собой двуэлектронную лампу, состоящую из катода
и цилиндрического анода (рис. 123, а). Электроды магнетрона рас-
положены между полюсами сильного постоянного магнита таким
образом, чтобы силовые линии магнитного поля были направлены
параллельно оси анода и катода.
Принцип действия описыбаемого прибора основан на одновре-
менном воздействии на поток электронов взаимно перпендикуляр-
ных электрического и магнитного полей, на основании чего он по-
лучил название магнетрон. Электроны, вылетевшие из катода, под
действием электрического поля анода устремляются к аноду по ра-
диусам, как показано на рис. 123, б (траектория 1). Однако под
действием магнитного поля, отклоняющего электроны в направле-
нии, перпендикулярном радиальному, путь электронов искривля-
ется. Отклонение электронов от прямолинейного пути будет тем
больше, чем сильнее напряженность магнитного поля Н постоян-
ного магнита и чем слабее напряженность электрического поля Е,
создаваемого постоянным анодным напряжением.
Траектория электронов для разных значений напряженности
магнитного поля (магнитное поле направлено от читателя за плос-
149
Рис. 123
кость — см. рис. 123, б). Траектория 2 соответствует случаю срав-
зительно слабого магнитного поля, при котором пути электронов
зскривляются, но все они попадают на анод. Траектория 3 соответ-
ствует так называемой критической напряженности магнитного по-
тя. При таком значении напряженности магнитного поля траекто-
рии электронов становятся касательными к поверхности анода.
Три дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля Н
1ути электронов искривляются настолько, что они, не долетев до
шода, возвращаются опять к катоду (траектория 4).
При определенных соотношениях между напряженностью элек-
рического и магнитного полей электроны будут совершать свои
ювороты в непосредственной близости от анода, образуя около не-
о непрерывный электронный поток. Энергия, сообщаемая движу-
цимся под таким двойным воздействием электронам, используется
(ля возбуждения колебаний в колебательной системе, являющей-
я составной частью магнетрона, которая может быть включена
1 анодную цепь магнетрона. Ввиду малого расстояния между элек-
ронным потоком и внутренней поверхностью анода время пролета
лектронов ничтожно мало, что обеспечивает возможность гене-
рирования очень коротких волн вплоть до миллиметровых.
Для генерирования мощных и устойчивых колебаний колеба-
штельную систему выполняют в виде объемных резонаторов — ка-
iep, выточенных в теле анода по его окружности и образующих
нодный блок магнетрона.
Устройство многокамерного магнетрона (без магнитов) показа-
о на рис. 124, а.
В центре анодного блока находится подогревный оксидный ка-
од, выполненый в виде никелевого цилиндра с оксидным покры-
ием. Внутри цилиндра помещен подогреватель (вольфрамовая
ить) с выводами. На концах катода установлены торцовые дис-
и, улучшающие структуру электрического поля в пространстве
50
между катодами и анодом. Вывод высокочастотной энергии из ко-
лебательной системы магнетрона осуществляется петлей связи, по-
мещенной в одном из резонаторов. Число резонаторов всегда чет-
ное и обычно бывает от 6 до 12. Магнетроны имеют воздушное ох-
лаждение. Для увеличения отвода тепла служит ребристый ради-
атор.
Магнетрон помещают между полюсами магнита таким образом,
.чтобы магнитное поле было направлено вдоль катода, и приклады-
вают между анодом и катодом высокое напряжение (при импуль-
сной работе — импульсы высокого напряжения). Плюс анодного
напряжения подается на анод — корпус магнетрона, который обыч-
но заземляется. Под влиянием постоянного электрического поля
между анодом и катодом магнетрона электроны, излучаемые ка-
тодом, движутся к аноду с большой скоростью. Под действием на-
пряженности магнитного поля траектория электронов искривляет-
ся. Для нормальной работы магнетронного генератора напряжен-
ность магнитного поля устанавливают несколько больше критиче-
ской. При таком значении напряженности магнитного поля электро-
ны пролетают вблизи анода и не попадают на него. Описывая пет-
левые траектории, электроны летят вдоль внутренней поверхности
анода и, пролетая мимо щелей резонаторов, наводят на их стенках
заряды. Это приводит к возникновению колебаний в резонаторах,
частота которых зависит только от размеров резонаторов.
За счет связи между резонаторами возникновение колебаний
в одном из них приводит к возникновению колебаний и во всех
остальных. Колебания, возникающие в резонаторах, образуют меж-
ду стенками щелей резонаторов переменные электрические поля,
которые разбивают электронный поток на сгустки электронов с
разной плотностью.
Вращающийся электронный поток в магнетроне при наличии
колебаний в резонаторах показан на рис. 124, б.
ВыВоЭк!
Рис. 124
151
Электронный поток неравномерной плотности, проходя вблизи
щелей резонаторов, когда их переменное электрическое поле являет-
ся для электронов тормозящим, отдает часть своей энергии, приоб-
ретенной под действием анодного источника, полю резонатора и
обеспечивает незатухающие колебания.
Таким образом, в пространстве между анодом и катодом,
называемом пространством взаимодействия, в результате взаимо-
действия электронного потока с высокочастотными электромагнит-
ными полями резонаторов, постоянным электрическим полем и
магнитным полем постоянного магнита энергия источника посто-
знного тока преобразуется в энергию колебаний высокой час-
тоты.
Наиболее эффективно магнетрон работает, когда разность фаз
колебаний в соседних резонаторах составляет 180°. Для обеспече-
ния указанного сдвига фаз все анодные сегменты соединены через
)дин короткими связками.
Многокамерные магнетроны применяются преимущественно в
ЭЛС для получения импульсных колебаний мощностью в сотни и
'ысячи киловатт.
§ 55. КЛИСТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
Клистрон в настоящее время широко применяют в радиоаппа-
ратуре сантиметрового диапазона как для генерирования колеба-
1ий, так и для их усиления. В основе работы клистрона лежит ме-
од получения электронного потока неравномерной плотности.
)лектроны группируются методом модуляции скоростей электро-
ов.
Для уяснения принципа действия клистрона рассмотрим его уп-
ощенную схему (рис. 125, а).
Электроны, эмиссированные катодом и сфокусированные при
омощи фиксирующего электрода в узкий пучок, разгоняются по-
ем ускоряющего электрода, находящимся под высоким положи-
ельным потенциалом относительно катода.
Под действием ускоряющего электрода электроны приобретают
екоторую определенную скорость и движутся к собирательному
лектроду — коллектору, проходя через две пары сеток. Обе пары
гток являются поверхностями двух объемных резонаторов.
Если к первому объемному резонатору подводят колебания, ко-
эрые нужно усилить, то появившееся между первыми двумя сет-
ами переменное напряжение заставит изменяться скорость дви-
ения электронов в пучке. Так, например, когда плюс напряже-
ия будет на сетке 2 (считая от кастода), а минус — на сетке /, то
зижение электронов будет ускоряться. -При обратном знаке на-
тяжения движение электронов будет замедляться. Так как на-
ряжение на сетках меняется с очень высокой частотой,_ то замед-
зние и ускорение электронов будут производиться с той же час-
)ТОЙ.
2
Таким образом, пролетев сетки первого объемного резонатора,
электроны пучка будут иметь разную скорость. Скоростная моду-
ляция электронного пучка приводит к группированию электронов
(рис. 125, б). В самом деле, электроны, движущиеся с большими
скоростями, догоняют электроны, имеющие меньшую скорость, в
результате чего образуется группа (сгусток) электронов. При даль-
нейшем движении электроны этой группы снова расходятся, так
как медленно движущиеся электроны отстанут от более быстрых.
Следовательно, на каком-то участке промежутка между сеткой 2
и коллектором плотность потока электронов будет наибольшей.
Объемный резонатор, между сетками которого осуществляется мо-
дуляция электронного пучка по скорости, называется группиру-
ющим.
В районе наибольшей плотности группирующих электронов раз-
мещается второй объемный резонатор с отверстиями в централь-
ной части с обеих сторон его. Этот резонатор называется улавли-
вающим.
Группы электронов, пролетая сквозь сетки <3 и 4 улавливающе-
го резонатора, возбуждают в нем электромагнитные колебания.
153
Рис. 126
Если частота следования отдельных групп электронов равна соб-
ственной частоте объемного резонатора, то в резонаторе возника-
ют незатухающие колебания. По выходе из резонатора электроны
попадают на собирательный электрод — коллектор, отдавая оста-
ток своей энергии на его нагревание. Мощность колебаний во вто-
ром резонаторе значительно больше, чем в первом, так как коле-
бания создаются электронным потоком, имеющим большую энер-
гию за счет анодного источника. Полезная энергия колебаний вы-
сокой частоты извлекается из второго резонатора при помощи пет-
ли связи и коаксиального кабеЛя.
Клистроны в зависимости от способа подачи переменного на-
пряжения высокой частоты к группирующему резонатору разделя-
ются на два типа. Если к группирующему резонатору переменное
напряжение высокой частоты подводится от задающего генерато-
ра, то такой клистрон является генератором с независимым воз-
буждением (усилителем). Если группирующий резонатор соединен
линией обратной связи с улавливающим резонатором, то такой
клистрон является генератором с самовозбуждением.
Так как мощность колебаний в клистронах невелика, то они
чаще всего применяются как маломощные гетеродины в радиопри-
емниках деци- и сантиметровых волн.
В настоящее время в качестве гетеродина сантиметрового диа-
пазона (особенно в приемниках РЛС) широко используют отража-
тельный клистрон, изобретенный в 1940 г. советским инженером
В. Ф. Коваленко.
В отражательном клистроне (рис. 126, а) имеется специальный
электрод, называемый отражателем, и только один резонатор, од-
новременно выполняющий роль группирователя и улавливателя.
Электроды фокусирующий, ускоряющий и вывода энергии выпол-
няют те же функции, что и в двухрезонаторном клистроне.
154
Электроны, эмиссированные катодом и сфокусированные в уз-
кий пучок при помощи фокусирующего электрода, под действием
ускоряющего электрода устремляются к резонатору. Между стен-
ками резонатора действует переменное высокочастотное напряже-
ние, возникающее в момент включения клистрона. Поток электро-
нов, модулируемый по скорости высокочастотным напряжением на
сетках резонатора, после пролета резонатора попадает в постоян-
ное тормозящее электрическое поле отражателя, так как он имеет
отрицательный относительно катода и резонатора потенциал. На
пути к отражателю электроны теряют свою скорость и, не долетев
до него, возвращаются к резонатору. Во время движения модули-
рованного по скорости пучка электронов от резонатора к отража-
телю и обратно происходит группирование электронов в простран-
стве между резонатором и отражателем. Возвращаясь в резонатор
уплотненными группами в моменты, когда напряжение на сетках
резонаторов является тормозящим, электроны отдают резонато-
ру свою энергию и поддерживают в нем незатухающие колебания.
Отражательные клистроны, выпускаемые промышленностью,
имеют стеклянную или металлическую оболочку.
Внешний вид отражательного клистрона с металлическим бал-
лоном (А, = 3 см) показан на рис. 126, б.
§ 56. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
ПЕРЕДАТЧИКОВ
Наибольшее распространение в передатчиках получил резонан-
сный усилитель, нагрузкой которого является колебательная систе-
ма в виде контура, настроенного на частоту входного сигнала. При
этом независимо от формы входного сигнала на выходе получается
синусоидальное напряжение, т. е. обеспечивается ослабление гар-
моник сигнала. Кроме того, резонансный усилитель имеет большой
к. п. д. Резонансные усилители передатчиков называют генерато-
рами с внешним (посторонним) возбуждением.
Промежуточные каскады современных судовых передатчиков
строят на транзисторах, в мощных выходных каскадах пока еще
применяют и лампы. Схема транзисторного резонансного усилите-
ля с неполным включением контура показана на рис. 127, а.
Такое включение необходимо для того, чтобы выходное сопро-
тивление транзистора не уменьшало добротность контура и не
ухудшало его фильтрующие свойства. Выходной каскад на лампе
изображен на рис. 127, б.
У лампового генератора различают следующие мощности: под-
водимую мощность Ро, получаемую от анодного источника пита-
ния; мощность потерь на аноде Ра> затрачиваемую на нагревание
анода генераторной лампы, и колебательную, или полезную, мощ-
ность Рк в контуре.
Подводимая мощность — мощность постояного тока
. — ^а^аО-
155
-£с +
Рис. 127
Так как подводимая мощность в работающем генераторе рас-
ходуется на создание колебательной мощности в контуре и на на-
грев анода,то
Ро=Рк + Рл.
Полезная мощность
Р к ” 7a,M£/a>M/2,
где /а.м — амплитуда анодного тока;
47».м— амплитуда напряжения на зажимах контура.
Отношение полезной мощности Рк к подводимой Ро называется
к. п. д. лампового генератора:
Рк 7а м47а-м
Р<1 М аО^а
Полезная мощность зависит от переменной составляющей анод-
ного тока. Для повышения полезной мощности и к. п. д. нужно
увеличить переменную составляющую анодного тока и уменьшить
постоянную составляющую. Чтобы увеличить переменную состав-
ляющую, необходимо использовать всю характеристику лампы от
нуля до тока насыщения. Уменьшение постоянной составляющей
можно добиться выбором режима работы лампы, подачей на ее
сетку отрицательного напряжения — смещения.
В генераторах высокой частоты с посторонним возбуждением
и с самовозбуждением возможны два режима работы лампы: без
отсечки и с отсечкой анодного тока.
Первый режим получается при сравнительно небольших посто-
янных отрицательных напряжениях на сетке лампы и небольших
амплитудах переменного напряжения. В ламповых генераторах
высокой частоты колебания этого вида называются колебаниями
первого рода, или режимом класса А.
156
Режим работы лампы колебаниями первого рода показан на
рис. 128, а. Основной недостаток этого режима — большое значе-
ние постоянной составляющей анодного тока До, что значительно
снижает к. п. д. генератора и приводит к излишнему разогреву
лампы вследствие выделения большой мощности потерь на ее ано-
де. Недостатки, свойственные колебаниям первого рода, заставля-
ют избегать применения этого режима работы в передатчиках. Ко-
лебания без отсечки широко используют в приемниках и УНЧ.
Для увеличения амплитуды колебаний анодного тока и сниже-
ния постоянной составляющей анодного тока увеличивают посто-
янное отрицательное напряжение на сетке Ес и амплитуду пере-
менного напряжения Есм (рис. 128, б). Изменение анодного тока
в этом случае происходит с отсечкой нижней части синусоиды.
Такие колебания в ламповых генераторах называются колебания-
ми второго рода. Колебания анодного тока при этом получаются
прерывистыми, в виде отдельных импульсов. Чем больше проме-
жутки между импульсами, тем меньше постоянная составляющая,
а значит, выше к. п. д. генератора. Половина длительности им-
пульса анодного тока называется углом отсечки. В зависимости от
величины угла отсечки различают режимы классов АВ, В и С.
Установление требуемого класса достигается выбором точки исход-
ного режима (ТИР) путем изменения смещения. Смещение, соот-
ветствующее началу идеализированной, т. е. спрямленной, харак-
теристики называется геометрическим смещением Ес'.
Режим класса АВ. По абсолютному назначению рабочее смеще-
ние меньше геометрического, поэтому ТИР находится на восходя-
щей части характеристики. Ток покоя не равен нулю. Угол отсечки
больше 90°. Длительность импульса больше интервала между им-
пульсами.
Режим класса В. Рабочее смещение равно геометрическому.
ТИР совпадает с началом характеристики. Ток покоя равен нулю,
угол отсечки —90°. Длительность импульса равна интервалу меж-
ду импульсами.
Режим класса С. Рабочее смещение больше геометрического.
ТИР находится слева от начала характеристики. Ток покоя равен
Рис. 128
157
1улю, угол отсечки меньше 90°. Длительность импульса меньше
-гнтервала между импульсами.
Усилитель может работать в режиме колебаний первого и вто-
рого рода. В автогенераторе же колебания первого рода возникают
з первый момент после включения. Затем колебания быстро нарас-
пают до появления отсечки, которая и является причиной, ограни-
швающей дальнейший рост колебаний. При каком-то угле отсечки
устанавливается равновесие.
При колебаниях первого рода к. п. д. лампового генератора
юегда ниже 50%, а при колебаниях второго рода к. п. д. достигает
г0% и даже больше. На этом основании режим второго рода мож-
го считать основным во всех каскадах передатчика.
Недостаток режима колебаний с отсечкой анодного тока заклю-
[ается в наличии большого количества гармоник. Анодный ток
енераторной лампы в этом режиме имеет форму отдельных, перио-
щчески повторяющихся импульсов. Такой анодный ток можно
тредставить суммой постоянной составляющей и ряда синусоидаль-
1ых переменных составляющих различных частот. Эти переменные
доставляющие анодного тока и называются гармониками. Первая,
1ли основная, гармоника имеет частоту, равную частоте собствен-
1ых колебаний контура. Все гармоники, кроме первой (основной),
{азываются высшими гармониками.
При работе генератора необходимо высшие гармоники отфильт-
ювать, чтобы они не попадали в антенну передатчика и не излуча-
[ись в пространство. Для этого в генераторах используют контуры
: высокой добротностью, настраиваемые в резонанс с частотой пер-
юй гармоники. 1
Колебательный контур, настроенный на частоту первой гармони-
:и анодного тока, оказывает этой гармонике наибольшее и при том
исто активнее сопротивление Roe, на котором выделяется значи-
ельное напряжение этой гармоники. Для второй гармоники и тем
олее для гармоник более высокого порядка контур оказывает ма-
ое сопротивление, имеющее емкостный характер, значение которо-
о определяется по формуле
______1
Zn ~ n2nfC ’
хе п — номер гармоники;
f — частота переменного напряжения на сетке лампы.
Способность колебательного контура выделять колебания той
астоты, на которую он настроен, называется фильтрацией контура.
>идьтрация высших гармоник зависит от числа контуров и их ка-
ества. Чем больше контуров и чем выше их добротность, тем лучше
ильтрация.
В передатчиках стремятся получить заданную мощность при
инимальном количестве усилительных каскадов, поэтому на сет-
у лампы подают напряжение большой амплитуды. В определен-
ые части периода потенциал сетки становится положительным,
этом случае в цепи сетки появляется сеточный ток, а анодный
ток уменьшается, в результате чего импульсы анодного тока име-
ют провал в средней части. Такой режим называют перенапряжен-
ным,. При малом напряжении возбуждения сеточный ток отсутст-
вует и импульсы анодного тока имеют строго косинусоидальную
форму. Этот режим называется недонапряженным. Граничный
(критический или оптимальный) режим лежит на границе недона-
пряжепного и перенапряженного режимов. Импульс анодного тока
имеет плоскую вершину. Мощность и к. п. д. в анодной цепи близ-
ки к максимальным, ток сетки, а значит и мощность возбуждения,
невелики. Поэтому усилительные каскады (особенно оконечный)
должны работать в критическом режиме.
§ 57,. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ
.Оконечный усилитель мощности, нагруженный на антенну, на-
зывается выходным каскадом передатчика. Обеспечение выходным
каскадом заданной мощности в антенне и хорошей фильтрации
гармоник зависит от способа подключения антенны к выходному
каскаду. Имеются два вида схем выходных каскадов: простые и
сложные. Они различаются по месту использования антенны, как
колебательного контура.
В простых схемах антенна с ее органами настройки непосред-
ственно служит колебательным контуром усилителя мощности.
Других колебательных контуров в анодной цепи оконечной лампы
передатчика нет. В качестве органов настройки антенны в резонанс
(см. § 26) используют либо удлинительную катушку индуктивно-
сти (вариометр), когда собственная длина волны антенны ла мень-
ше длины рабочей волны передатчика лп, либо укорачивающий кон-
денсатор, когда >.а>/-п-
В сложных схемах выходных каскадов оконечный усилитель
мощности содержит промежуточный контур, через который коле-
бания передаются в антенну.
Наиболее распространенной в судовых передатчиках является
емкостная связь промежуточного контура с антенной (см. рис.
127, б), обладающая лучшей фильтрацией гармоник. Кроме того,
встречаются также схемы с автотрансформаторной связью. На-
стройка антенны в резонанс с частотой передаваемых колебаний
осуществляется при помощи вариометра LK. В случае если антен-
на работает с укорочением, то для настройки применяется конден-
сатор Сн. Если же она работает в широком диапазоне частот, то
в антенну включены одновременно Сн и LH.
Хотя простая схема выходного каскада имеет преимущество,
обладая меньшим числом деталей и не имея потерь энергии в про-
межуточном контуре (в результате чего возрастает к. п. д. передат-
чика), ее применение очень ограничено по следующим причинам.
1. Непосредственная работа оконечного каскада на антенну вы-
зывает излучение высших гармоник. Известно, что при работе
генератора с отсечками анодного тока анодная нагрузка питается
159
не только колебаниями основной рабочей частоты, но и ее высши-
ми гармоническими составляющими, которые имеют удвоенную,
утроенную и т. д. частоту. Колебательная мощность высших гар-
моник в антенном контуре может быть значительной вследствие
возможности совпадения частот гармоник анодного тока лампы с
другими резонансными частотами антенны, так как антенна резо-
нирует не на одной частоте, а на многих частотах, при которых
вдоль нее может укладываться целое число полуволн тока и на-
пряжения. Так как антенный контур, включенный в анодную цепь,
является излучающим, то и гармоники имеют возможность.излу-
чаться, создавая помехи.
2. Схема ненадежна в эксплуатации. При случайной расстрой-
ке антенны колебательная мощность уменьшается и увеличивается
мощность потерь на нагрев анода, а обрыв или отклонение антен-
ны угрожает выходом из строя лампы в результате сильного на-
грева анода.
3. Схема не позволяет работать на антенну произвольного типа
(при смене антенны нарушается градуировка передатчика), что
является большим недостатком для судовых передатчиков. Поэто-
му современные передатчики имеют выходной каскад, собранный
по сложной схеме, которая обеспечивает необходимую фильтрацию,
предотвращает угрозу разрушения лампы при расстройке или об-
рыве антенны и дает возможность работать на разные антенны.
Настройка выходного каскада сложной схемы сводится к трем
операциям: к настройке промежуточного контура на частоту воз-
будителя, настройке антенны на ту же частоту и подбору связи
между антенной и промежуточным контуром.
Настройка антенны в резонанс определяется по максимуму по-
казаний индикатора в антенне.
Индикаторами могут быть тепловой или термоэлектрический
амперметр, а также неоновая или обычная лампочка, включенная
в цепь антенны.
Согласно современным требованиям к судовым передатчикам
переход с одной частоты на другую не должен превышать 5 с. По-
этому выходные каскады строятся по схеме усилителей распреде-
ленного усиления (УРУ), которая усиливает одинаково хорошо
сигнал с частотой от 1,6 до 25,6 МГц без перестройки. Для фильт-
рации гармоник после УРУ автоматически включаются нужные
фильтры нижних частот.
К таким передатчикам разработана специальная широкополос-
ная антенна (ШПА), которую при смене частоты также не надо
настраивать.
§ 58. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ КАСКАДЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ
Для облегчения подавления комбинационных частот, неизбеж-
но получающихся при формировании сетки частот в возбудителе,
:то выходная мощность не превышает десятков милливатт. В то
ке время выходная мощность передатчика должна иметь значи-
ло
тельно большее значение. Поэтому между возбудителем и выход-
ным каскадом передатчика приходится ставить один, два и более
промежуточных усилителей. Чем мощнее передатчик, тем больше
усилительных каскадов он содержит.
Промежуточные каскады наряду с усилением мощности колеба-
ний значительно уменьшают электрическую связь между возбуди-
телем и антенной, что способствует повышению стабильности час-
тоты. Как и выходные, промежуточные каскады в принципе явля-
ются генераторами с посторонним возбуждением и отличаются
лишь меньшей мощностью. Каждый из них содержит электронную
лампу или транзистор с колебательным контуром, настроенным на
частоту усиливаемого сигнала. Иногда промежуточные каскады
используют.для умножения частоты возбудителя, который для обес-
ценения лучшей стабильности частоты создает колебания более низ-
кой частоты, чем выходная частота передатчика. Для этого анод-
ный (коллекторный) контур усилителя настраивается на гармонику
(обычно вторую или третью) входного сигнала. Умножитель часто-
ты обязательно должен работать с отсечкой анодного тока, чтобы
в его составе была нужная гармоника.
На промежуточные каскады осуществляется амплитудная мани-
пуляция: при отжатом ключе каскады , запираются, при нажатии
ключа на усилительные приборы подаются рабочие напряжения, и
- сигнал с возбудителя проходит на оконечный усилитель и в антенну.
В современных судовых передатчиках промежуточные усилители
строят широкополосными, они не требуют перестройки по диапа-
зону.
§ 59. УПРАВЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЯМИ ПЕРЕДАТЧИКА
. Для того чтобы использовать колебанйя высокой частоты для
передачи радиотелеграфных знаков, речи или музыки, необходимо
управлять ими таким образом, чтобы записать па колебания высо-
кой частоты передаваемый сигнал.
Изменению по закону звуковой частоты может подвергаться
амплитуда, частота или фаза колебания высокой частоты. В соот-
ветствии с этим применяют три системы модуляции:( амплитудную,
, частотную и фазовую.
Амплитудная модуляция представляет собой изменение ампли-
туд тока высокой частоты по закону звуковой частоты. Высокочас-
тотные амплитудно-модулированные колебания называются коле-
баниями типа АЗЕ.
Амплитудную модуляцию применяют с самого начала развития
радиотелефонной связи, она широко распространена в радиовеща-
нии. В судовой радиосвязи использование колебаний типа АЗЕ в
настоящее время запрещено? Для. радиотелефонной связи приме-
няют однополосную и частотную модуляцию.
При частотной, модуляции амплитуда модулированных колеба-
• ний остается неизменной и равной амплитуде несущего колебания,
6—1725
161
а частота колебаний изменяется. Частотную модуляцию широко
применяют в УКВ радиотелефонных станциях для рейдовой и
внутрипортовой связи, а также в некоторых радионавигационных
установках.
4 Фазовая модуляция представляет собой изменение фазы высо-
кочастотного колебания по закону колебаний звуковой модулирую-
щей частоты. .
Управление колебаниями при радиотелеграфии (манипуляция)
осуществляется при помощи ключа или быстродействующего реле
посылкой серий незатухающих колебаний разной длительности в
соответствии со знаками телеграфной азбуки Морзе. При разрыве
контактов ключа или реле высокочастотные колебания, питающие
антенну, прекращаются; при нажатии ключа колебания немедлен-
но возникают. В результате антенна излучает манипулированные
колебания, называемые колебаниями типа А1А.
Некоторые типы судовых передатчиков, например аварийные,
при телеграфной работе могут использовать не чисто незатухающие
колебания типа А1А, а незатухающие колебания, модулированные
колебаниями звуковой частоты, или тональные колебания типа A2A.
Объясняется это тем, что колебания типа A2A могут быть при-
няты даже на простейший приемник с кристаллическим детекто-
ром, тогда как для приема колебаний типа А1А в приемнике дол-
жен быть предусмотрен специальный гетеродин.
Буквопечатающая связь, получившая в последнее время широ-
кое распространение в судовой радиосвязи, осуществляется при по-
мощи частотной манипуляции (F1B), имеющей по сравнению с
амплитудной большую помехоустойчивость. В такт с токовыми
посылками буквопечатающего аппарата шунтируется часть витков
контурной катушки автогенератора, в результате чего генерируе-
мая им частота повышается. Во время бестоковой посылки индук-
тивность контура максимальна и излучается частота «отжатия»,
меньшая частоты «нажатия».
Еще большей помехоустойчивостью обладает относительная фа-
зовая манипуляция (G1B), принцип которой заключается в том,
цто при переходе, от токовой посылки к бестоковой фаза колебания
изменяется на 180°.
Формирование однополосного сигнала происходит в два этапа.
Сначала на балансном модуляторе осуществляется амплитудная
модуляция с частичным подавлением несущей, затем с помощью
фильтра подавляется нижняя боковая полоса и остаток несущей.
Этот метод формирования однополосного сигнала, называемый
фильтровым, применяется в судовых передатчиках.
§ 60. УСТРОЙСТВА МОДУЛЯЦИИ
Амплитудная модуляция (AM) осуществляется в одном из уси-
лительных каскадов подачей напряжения звуковой частоты, полу-
чаемого от микрофона, на один из электродов лампы (управляю-
162
щую сетку, анод, экранирующую сетку или защитную сетку). В со-
ответствии с этим различают следующие виды амплитудной
модуляции: сеточную, анодную, экранную и пентодную (модуляцию
на защитную сетку).
В транзисторном усилителе можно осуществить базовую и кол-
лекторную модуляцию.
Простейшая схема модуляции приведена на рис. 129, а. На уп-
равляющую сетку усилительного каскада, кроме напряжения воз-
буждения высокой частоты, поступающего от задающего генерато-
ра, и постоянного отрицательного напряжения смещения, устанав-
ливающего начальную рабочую точку на характеристике лампы,
подается также переменное напряжение звуковой частоты, выде-
ляющееся на зажимах вторичной обмотки микрофонного трансфор-
матора.
Благодаря подаче напряжения звуковой частоты рабочая точка
А (рис. 129, б) перемещается по характеристике вверх и вниз (гра-
фик /). В результате импульсы анодного тока то увеличиваются,
то уменьшаются, изменяясь по закону напряжения звуковой часто-
ты (график 2). На графике 3 дано изображение первой гармоники
анодного тока, которая входит в состав импульсов.
Аналогично осуществляются и другие виды модуляции. Колеба-
тельная мощность передатчика при телефонии получается в 3—4
раза меньше, чем при телеграфной работе. Уменьшение мощности
передатчика в телефонном режиме по сравнению с телеграфным
приводит к уменьшению дальности радиосвязи примерно в 1,5—2
раза, что является существенным недостатком амплитудной моду-
ляции.
Другим существенным недостатком является невозможность
полноценного применения ограничителя помех в приемнике. Весьма
часто передатчики строятся с расчетом на передачу как телефонных,
так и телеграфных сигналов, т. е. являются телефонно-телеграф-
ными.
6*
163
Частотная модуляция (ЧМ) в значительной степени устраняет
1едостатки, свойственные амплитудной модуляции. Принцип час-
отной модуляции заключается в том, что под действием звуковых
юлебаний изменяется не амплитуда, а частота высокочастотных
юлебаний. Наибольшее отклонение частоты от значения несущей
[астоты называется девиацией частоты.
Различают широкополосную частотную модуляцию, при кото-
•ой наибольшее отклонение (девиация) частоты от значения несу-
цей частоты достигает нескольких десятков килогерц, и узкополос-
1ую, при которой отклонение частоты не, превышает единиц кило-
герц.
Широкополосную частотную модуляцию, обеспечивающую очень
зысокое качество радиоприема, применяют только на ультракорот-
ких волнах, так как большое отклонение частоты допустимо лишь
। том случае, если частота самих несущих колебаний достаточно
зелика.
Частотную модуляцию в последние годы стали успешно приме-
нять в радиосвязи и радиовещании.
В отличие от амплитудной частотная модуляция осуществляется
только в задающем каскаде, который при этом не может иметь
кварцевой стабилизации частоты. Способ модуляции в задающем
’енераторе называется прямым способом частотной модуляции. Для
збеспечения кварцевой стабилизации частоты задающего генерато-
за применяют в одном из промежуточных каскадов фазовую мо-
хуляцию с последующим преобразованием ее в частотную. Такой
шособ модуляции называется косвенным методом частотной моду-
ляции.
Известно, что частота генератора с самовозбуждением зависит
5т индуктивности и емкости колебательного контура. Соответствен-
но с этим частотная модуляция может быть получена путем измене-
ния емкости или индуктивности контура в такт с передаваемыми
звуковыми колебаниями.
Рис. 130
164
\
Рис. 131
Устройство ЧМ (рис. 130) содержит транзисторный автогенера-
тор, построенный по схеме с трансформаторной обратной связью и
параллельным питанием. В колебательный контур, определяющий
частоту генерации кроме L3 и СЗ, входит варикап V2, начальная
емкость которого определяется напряжением смещения UCM, снима-
емым с потенциометра R4. Напряжение низкой частоты UF склады-
вается с напряжением смещения и заменяет емкость варикапа в
соответствии с амплитудой низкочастотного сигнала. Значит и час-
тота автогенератора будет изменяться пропорционально амплитуде
модулирующего сигнала.
Достоинство прямого метода ЧМ заключается в простоте его
реализации, но стабильность частоты при этом понижается.
Суть косвенной ЧМ заключается в следующем. В одном из про-
межуточных каскадов осуществляют фазовую модуляцию, при этом
девиация фазы радиочастотного колебания пропорциональна амп-
литуде звукового модулирующего напряжения, а девиация частоты
пропорциональна не только амплитуде модулирующего напряжения,
но и частоте. При постоянной амплитуде звукового напряжения
увеличение его частоты приводит к увеличению девиации радио-
частоты. Если звуковой сигнал подать через /?С-цепочку (рис. 131),
представляющую собой частотнозависимый делитель напряжения,
то звуковое напряжение, поступающее на фазовый модулятор, с
ростом частоты будет уменьшаться. Результирующая девиация час-
тоты при неизменной амплитуде модулирующего напряжения ока-
жется неизменной, так как при правильном выборе /?С-делителя
повышение звуковой частоты вызовет увеличение девиации радио-
частоты, а уменьшение амплитуды звукового напряжения из-
за /?С-)делителя напряжения вызовет такое же уменьшение девиа-
ции.
На выходе передатчика девиация частоты оказывается пропор-
циональной только амплитуде модулирующего напряжения, что
характерно для частотной модуляции. Девиация частоты при та-
ком методе получения ЧМ невелика, поэтому после модулятора
ставят умножители частоты.
165
§ 61. ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОПОЛОСНОГО СИГНАЛА
Достоинства однополосной модуляции были отмечены в § 5.
Идея формирования однополосного сигнала из амплитудно-мо-
[улированного простым подавлением нерабочей боковой полосы с
юмощью фильтра оказалась неосуществимой, так как построить
фильтр, способный разделить колебания, отличающиеся на сотые
юли процента, практически невозможно.
Поэтому приходится прибегать к более сложным способам фор-
мирования однополосного сигнала. В настоящее время предложе-
ю довольно много методов формирования; один из них, который
фименяют в судовых радиопередатчиках, будет рассмотрен далее.
Из выражения (5) видно, что боковое колебание представляет
юбой -звуковой сигнал, частота которого увеличена на частоту не-
сущего колебания:
т
4.6 = мо cos (“о + •
Из этого следует, что получить однополосный сигнал можно пу-
ем многоступенчатого постепенного переноса спектра звуковых
юлебаний в область более высоких частот. Производится это сле-
гующим образом (рис. 132).
Колебания, полученные от микрофона или генератора, смеши-
щются в первом смесителе СМ с колебаниями первой поднесущей
lacTOTbi fi. Частота эта сравнительно низкая (1004-300 кГц).
3 качестве смесителя обычно используют балансную схему, на вы-
годе которой отсутствуют смешиваемые частоты, а также комбина-
цюнные составляющие четных гармоник.
Колебания суммарной (верхней боковой) частоты теперь отли-
(аются от частоты поднесущей на десятые доли процента и можно
юстроить фильтр, который отделит нужное колебание от поднесу-
цей и возникающих одновременно побочных комбинационных
lacTOT.
Для этой цели применяют электромеханические фильтры с маг-
штострикционными преобразователями электрических колебаний
I механические и обратно и кварцевые фильтры. Чем лучше фильтр,
гем выше может быть выбрана поднесущая частота.
После первой ступени преобразования операция переноса час-
гот повторяется. При этом вторая поднесущая f2 выбирается так,
ггобы на выходе фильтра Ф2 получилась нужная рабочая частота.
Рис. 132
166
При высоких требованиях к степени подавления несущей приме-
няется трех- и четырехкратное преобразование частоты.
Поднесущие частоты получают в синтезаторе частот С из опор-
ной кварцеваниой частоты, поэтому такие преобразования общей
стабильности частоты не понижают. Основная трудность, возникаю-
щая при данном методе, — это подавление подобных комбинацион-
ных составляющих. В передатчиках, построенных по такому прин-
ципу, удается достигнуть подавления их на 60 дБ и более.
Глава IX
РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
§ 62. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиоприемное устройство предназначено для улавливания, уси-
ления, преобразования и использования энергии электромагнитных
волн. Состоит радиоприемное устройство из трех основных элемен-
тов: приемной антенны, радиоприемника и оконечного прибора
(воспроизводящего устройства).
При помощи приемной антенны улавливается из окружающего
пространства электромагнитная энергия, излучаемая разными ра-
диостанциями.
В радиоприемнике усиливаются и преобразуются высокочастот-
ные колебания с выделением «записанных» на них передаваемых
сигналов.
Для воспроизведения принятого сигнала служит оконечный при-
бор, в качестве которого используют телефоны, громкоговорители,
буквозаписывающие аппараты, ЭЛТ или другие устройства.
Современные, радиоприемные устройства применяют для радио-
связи, радиовещания, телевидения, радионавигации, радиолокации
и других целей.
Требования к радиоприемным устройствам вытекают из их
назначения и сводятся к следующим качественным показателям.
Чувствительностъ приемника характеризуется его способно-
стью принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность
определяется минимальной величиной э. д. с. сигнала на входе,
обеспечивающей нормальную работу оконечного прибора. Обычно
радиоприемники имеют чувствительность от единиц микровольт до
единиц милливольт.
Избирательность приемника — способность приемника выделять
полезный сигнал из всех сигналов, наводимых в приемной антенне.
Избирательность обеспечивается при помощи колебательных
контуров, настраиваемых на частоту нужного сигнала.
Выходная мощность приемника определяется мощностью, кото-
рая выделяется на нагрузке при отсутствии заметных искажений
принимаемой передачи. Выходная мощность измеряется единицами
ватт или долями ватт.
167
Диапазон волн приемника — способность приёмника обеспечи-
вать прием сигналов в заданном диапазоне.
В зависимости от схемного исполнения радиоприемники разде-
ляют на приемники прямого усиления и супергетеродинного типа.
Радиоприемник, в котором частота колебаний принимаемой ра-
диостанции во всех "Элементах приемника от антенны до детектора
остается неизменной, называется радиоприемником прямого уси-
ления.
Радиоприемники прямого усиления имеют ряд серьезных недо-
статков: низкую избирательность, непостоянство чувствительности
и избирательности по диапазону.
Для того чтобы повысить качество приема, радиоприемники
выполняются по так называемой супергетеродинной схеме.
В супергетеродинных радиоприемниках колебания высокой
частоты, принятые антенной, в специальном каскаде преобразуют-
ся в колебания другой, но также высокой частоты. Лишь после та-
кого преобразования производится основное усиление сигналов и
: помощью нескольких резонансных контуров обеспечивается нуж-
ная избирательность.
§ 63. РАДИОПРИЕМНИК ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ
Приемник прямого усиления характерен тем, что его высоко-
частотный тракт обеспечивает усиление непосредственно на частоте
принимаемого сигнала.
Структурная схема" приемника прямого усиления показана на
рис. 133.
Входное устройство (входная цепь) представляет собой контур
или систему контуров, выделяет полезный сигнал радиостанции,
на которую приемник настроен, и ослабляет сигналы других радио-
станций и помех других видов. Кроме этого, входная цепь обеспе-
чивает согласование антенны со входом усилителя высокой час-
тоты.
Амплитуда входного сигнала составляет обычно десятки — сот-
ни микровольт. Для нормальной работы детектора сигнал усили-
вается в усилителе высокой частоты до уровня в долях вольта.
Рис. 133
168
В детекторе преобразуется амплитудно-модулированный сигнал
(демодуляция), при котором на его выходе выделяется сигнал низ-
кой частоты.
Усилитель низкой частоты служит для получения нужной мощ-
ности на выходе приемника, зависящей от его назначения.
Приемник прямого усиления не может обеспечить хорошей из-
бирательности, особенно в диапазоне коротких и ультракоротких
волн. Избирательность приемника определяется полосой пропуска-
ния контуров 2ДД зависящей от резонансной частоты /0 и доброт-
ности контура:
^f = fQ/Q.
Построение контуров с добротностью выше 100—200 затруднитель-
но, поэтому при резонансной частоте в десятки мегагерц полоса
пропускания становится недопустимо широкой.
Для повышения чувствительности необходимо включить не-
сколько резонансных усилителей. Но это невозможно, так как при
перестройке приемника на другую радиостанцию пришлось бы
перестраивать большое число контуров. Кроме того, из-за пара-
зитных обратных связей опасность самовозбуждения усилителя
повышается с увеличением числа каскадов, усиливающих одну и
ту же частоту.
§ 64. СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ РАДИОПРИЕМНИК
Наиболее совершенными являются радиоприемники супергете-
родинного типа. Принцип супергетеродинного приема состоит в
том, что колебания высокой частоты принимаемого сигнала преоб-
разуются в колебания так называемой промежуточной (тоже вы-
сокой) частоты, значение которой для данного приемщика получа-
ется вполне определенным и постоянным независимо от частоты
сигнала. В процессе преобразования частоты закон изменения амп-
литуды модулированных сигналов не меняется.
Промежуточная частота в супергетеродинных приемниках вы-
бирается обычно в пределах 80—130, 450—470 кГц, в некоторых
случаях 900—1100 или 1600 кГц.
Для получения промежуточной частоты в супергетеродинном
приемнике генерируются колебания fr, которые складываются с
принимаемыми высокочастотными колебаниями /с. После смеши-
вания этих колебаний выделяются колебания с разностной часто-
той, которые и являются колебаниями промежуточной частоты,
fn~fr ---------------------------fс-
Если, например, частота сигнала 1000 кГц, а промежуточная
частота 460 кГц, то гетеродин приемника генерирует колебания с
частотой 1460 кГц. После смешивания получается разностная час-
тота (частота биений) 460 кГц.
169
Усиленные
Колебания колебания
бывшей высокой,
частоты " "
2бб0кГц
частоты
ЖОкГц
шеоанияот / „ —
чтерш/ию у Моими
Колебания
шмежиточжш
часла/ты
тлгц
Усиленные
колебания .
' птмежиточнои ча-
чтоты
. Усилитель
Преобразователь
часепопты
Д’ ПерВый
F гетеробин
Шц
грсмежртсч-
тй часготы
Колебания
низкой
частоты
Усиленные колеба
ния низкой
частоты
Детектор
— Усилитель
низкой
__ частоты
Тепырон \ Телеграф
бббкГц —1——
Рис. 134
Функциональная блок-схема супергетеродинного приемника,
позволяющая подробно рассмотреть его работу, приведена на
рис. 134.
Как и в приемнике прямого усиления, из антенны сигнал попа-
дает во входное устройство, а затем — в УВЧ, что обеспечивает
некоторое усиление и частичное избирание сигнала от помех. Да-
лее сигналы поступают в преобразователь частоты, где на прини-
маемые колебания сигнала, имеющего частоты fc, накладываются
колебания, имеющие частоту /г, создаваемую местным гетероди-
ном. На выходе преобразователя получаются колебания неизмен-
ной по значению промежуточной частоты fa, равной fn=fr—fc, не-
зависимо от частоты принимаемых сигналов.
Неизменность частоты fn достигается тем, что при переходе с
одной принимаемой частоты на другую одновременно с перестрой-
кой контура входного устройства и УВЧ перестраивается контур
гетеродина так, чтобы разность /г—fc оставалась неизменной.
Колебания промежуточной частоты поступают в усилитель про-
межуточной частоты, обеспечивающий основное усиление и изби-
рательность за счет того, что его контуры настроены на промежу-
точную частоту и не перестраиваются.
Поясним на примере роль преобразования в повышении избирательности
приемника. Примем частоту входного сигнала равной 2000 кГц и допустим, что
на эту частоту настроен контур во входной цепи приемника. Добротность кон-
тура равна 100, промежуточная частота — 460 кГц. Кроме сигнала радиостанции
на вход приемника воздействует помеха на частоте 2005 кГц с амплитудой, рав-
ной амплитуде полезного сигнала. Находим полосу пропускания входного кон-
тура:
2Д/i =/c/Q= 2000/100 =20 кГц.
Входной контур пропускает сигналы с частотами от 1990 до 2010 кГц. Сиг-
нал помехи пройдет через входной контур почти без ослабления.
После преобразования частоты сигналов промежуточная частота сигнала
радиостанции будет равна 460 кГц, а промежуточная частота сигнала помехи —
455 кГц.
170
При добротности контура усилителя промежуточной частоты (УПЧ), равной
добротности входного контура, полоса пропускания составит s
2Д/г = /пр/@2 = 460/100 = 4,6 кГц.
Этот контур пропустит сигналы в диапазоне 457,7—462,3 кГц. Понятно, что в
усилителе промежуточной частоты сигнал помехи будет сильно ослаблен и при-
емник окажется отстроенным от помехи, что соответствует повышению его из-
бирательности.
Наряду с положительными свойствами супергетеродинному
приемнику присущи недостатки. Приемник сложен по устройству,
требуется тщательная его настройка, в нем возникают некоторые
специфические виды помех. Например, кроме частоты 2000 кГц
промежуточную частоту 460 кГц может образовать сигнал станции,
работающей на частоте 2920 кГц (частота ’гетеродина равна
2460 кГц). Такая помеха называется помехой по зеркальному ка-
налу. Для избавления от такой помехи служит входная цепь при-
емника и усилитель высокой частоты с резонансной нагрузкой.
Судовые связные приемники в настоящее время выполняют по
супергетеродинной схеме.
§ 65. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ РАДИОПРИЕМНИКОВ
Входная цепь приемника связывает антенну или антеннофидер-
ную систему со входом первого каскада приемника. Этим каскадом
является усилитель высокой частоты. Промежуточная частота тоже
высокая, поэтому в дальнейшем усилители, усиливающие радиосиг-
налы на их собственной частоте, будут называться усилителями ра-
диочастоты (УРЧ), в отличие от усилителей промежуточной час-
тоты.
Если УРЧ на входе отсутствует, то в супергетеродинном прием-
нике сигнал подводится к преобразователю частоты, а в приемни-
ке прямого усиления — ко входу детектора.
Как уже отмечалось, входная цепь приемника выполняет две
основные функции: предварительно выделяет полезный сигнал из
совокупности всех сигналов, возникающих в антенне; передает
энергию полезного сигнала ко входу первого каскада приемника
с наименьшими потерями и искажениями.
Качественными показателями входной цепи являются:
коэффициент передачи по напряжению — определяется отноше-
нием амплитуды сигнала на входе первого каскада к амплитуде
э. д. с. сигнала в антенне;
полоса пропускания — ширина полосы частот, в пределах кото-
рой коэффициент передачи напряжения сохраняется на определен-
ном уровне;
избирательность входной цепи — показывает, во сколько раз
уменьшается коэффициент передачи для сигнала с частотами, от-
личными от резонансной;
диапазон рабочих частот — диапазон частот, в пределах которых
входная цепь может перестраиваться.
171
Для ослабления влияния на параметры контура (резонансную
частоту и избирательность) антенну приемника непосредственно
к контуру не присоединяют. Связь антенны с контуром бывает ем-
костная (рис. 135, а), индуктивная (рис. 135, б) и индуктивно-ем-
костная (рис. 135, в).
В цепях с емкостной связью антенна соединена с контуром
входной цепи приемника через конденсатор С1 емкостью 10—
10 пФ. Общая емкость цепи антенны Са' с учетом последователь-
вого соединения емкости конденсатора связи С1 и емкости антенны
Са определяется из соотношения
Р'СЯС\
а Ca + Ci ‘
Значение ее меньше емкости конденсатора связи С1, поэтому
1зменения емкости антенны меньше будут влиять на частоту на-
гтройки входного контура.
Элементами контура являются катушка индуктивности L, кон-
щнсатор переменной емкости С2 и подстроечный конденсатор СЗ.
1ерез конденсатор С4 напряжение с контура поступает на вход
усилительного элемента. Входное сопротивление усилителя, по-
кроенного по схеме с общим эмиттером, составляет порядка одно-
о килоома, а усилителя с общей базой — лишь десятки ом. Это
опротивление будет шунтировать контур и он потеряет свои изби-
>ательные свойства. Поэтому применяют автотрансформаторное
юдключение входа транзисторного усилителя к контуру, как это
гоказано на рис. 135, а, б, в или посредством катушки связи
рис. 135, г).
72
Емкостная связь реализуется
очень просто, но она частотно-
зависимая. С увеличением часто-
ты сопротивление конденсатора
связи С1 уменьшается и напряже-
ние на контуре возрастает; из-за
этого чувствительность прием-
ника по диапазону будет изме-
няться.
При индуктивной связи в цепь
антенны включается катушка свя-
зи L1. Коэффициент передачи таг
Рис. 136
цепи также зависит от часто-
ты — уменьшается с ее увеличением.
Для выравнивания коэффициента передачи по диапазону связь
делают индуктивно-емкостной (см. рис. 135, в). В цепь антенны
включается катушка связи L1 и одновременно устанавливается
конденсатор связи С1.
В переносных приемниках применяют магнитные антенны в ви-
де катушки, намотанной на ферритовый сердечник. К катушке L1
присоединен конденсатор С1 (см. рис. 135, г), образуя настраивае-
мый контур. Для подачи напряжения на вход усилителя устанавли-
вается катушка связи L2, которая размещается на том же феррито-
вом стержне, что и катушка L1. Коэффициент передачи по
напряжению регулируется перемещением катушки L2 на стержне.
В судовых профессиональных приемниках для повышения из-
бирательности устанавливают двухконтурные (рис. 136) и много-
контурные входные цепи. Связь между контурами выполняется
посредством конденсатора связи СЗ. Из-за слабой связи между
контурами коэффициент передачи по напряжению в такой системе
меньше, чем в одноконтурной. Кроме того, усложняется настройка
контуров.
Судовые приемные и передающие антенны, а также антенны
РЛС находятся рядом. Для защиты входных цепей от импульсных
э. д. с., наводимых в антенне при работе судовых РЛС, служит
противолокационный фильтр ПЛФ, представляющий собой фильтр
нижних частот, пропускающий частоты до 100 МГц.
Судовой передатчик наводит в приемной антенне э. д. с. до
100 В. При подключении приемника к такой антенне контуры и
другие детали входных цепей могут выйти из строя. Неоновый раз-
рядник с порогом зажигания 30—60 В при наводимых э.д.с., пре-
вышающих этот порог, зажигается и шунтирует входные цепи,
предохраняя их от выхода из строя. Вместо него можно включить
диодный ограничитель, имеющий меньший порог срабатывания,
что особенно важно в транзисторных приемниках. Принцип дейст-
вия диодной защиты входа приемника рассматривался в § 39.
Разделительный конденсатор С1 емкостью 500—1000 пФ пред-
назначен для предохранения от выхода из строя входных цепей
при случайном касании антенной токонесущих проводов. Капли
дождя, снежинки и т. п. несут электрический заряд и, соприкасаясь
173
с антенной, отдают его, постепен-
но заряжая антенну статическим
электричеством. Для стекания
статических зарядов на землю
служит резистор R1 сопротивле-
нием 1—2 МОм. Для ослабления
взаимного влияния входных цепей
приемников, работающих при
совместной их работе от одной
антенны, может включаться ре-
зистор R2 сопротивлением 100— .
150 Ом.
На волнах сантиметрового
[апазона в качестве входного устройства применяют объемный ре-
натор (рис. 137). В качестве первого каскада приемника вклю-
н преобразователь частоты на кристаллическом диоде. Резона-
p. внутри которого размещен кристаллический диод, возбуждает-
от антенны и гетеродина, который обычно собран на отражатель-
м клистроне. Созданные кристаллом колебания промежуточной
стоты, равной разности частот сигнала и гетеродина, поступают
усилителю промежуточной частоты,
§ 66. УСИЛИТЕЛИ РАДИОЧАСТОТЫ
Усилитель радиочастоты приемника предназначен для усиления
лезного сигнала, выделенного входной цепью, и для повышения
бирательности. Для повышения уровня входного сигнала от еди-
ц микровольт до сотен милливольт, необходимых для работы де-
стора, УРЧ должен иметь высокий коэффициент усиления, а для
вышения избирательности приемника содержать резонансную
стему, настроенную на ту же частоту, что и входная цепь прием-
ка. Поскольку входная цепь перестраивается на разные частоты
1ределах заданного диапазона, то усилитель также должен быть
апазонным. Настройка обычно осуществляется конденсаторами
эеменной емкости, роторы которых связаны между собой и по-
качиваются одной ручкой. Такая настройка называется сопря-
нной.
Если приемник работает в диапазоне 1,5—30 МГц, частота на-
)ойки контура должна изменяться в 20 раз. Собственная частота
чебательного контура
/о== 2n/ZC *
г. при неизменной индуктивности емкость контура должна изме-
гься в 400 раз, что практически неосуществимо. Поэтому рабо-
1 диапазон приемника разбивают на несколько поддиапазонов,
пределах поддиапазона настройка осуществляется конденсато-
и переменной емкости, при переходе на другой диапазон индук-
тивности контура изменяется подключением другой катушки ин-
дуктивности. Вместо конденсатора переменной емкости в послед-
нее время часто используют варикапы.
В диапазоне гектометровых, декаметровых и метровых волн
применяют усилители с параллельным контуром в цепи коллектора
транзистора. Непосредственное включение контура в цепь коллек-
тора создает ряд неудобств. Пластины конденсатора находятся под
постоянным напряжением, по катушке контура проходит состав-
ляющая тока коллектора транзистора. Для того чтобы в цепи кон-
тура проходили лишь переменные токи, применяют схемы с транс-
форматорным включением контура (рис. 138, а) и с параллельным
питанием (рис. 138,6). . ____
В усилителе с трансформаторной связью в цепь коллектора
включается катушка L1, по которой проходят постоянная и пере-
менная составляющие тока коллектора. В контуре L2C1 наводится
переменная э. д. с. Для уменьшения влияния входного сопротивления
транзистора V2 на полосу пропускания контура напряжение на
вход транзистора подается с части витков катушки L2. На резо-
нансной частоте в контуре L2C1 ток максимален, из коллекторной
цепи забирается максимальная мощность, что равйосильно .увели-
чению сопротивления катушки L1 переменному току этой частоты.
Следовательно, коэффициент усиления усилителя зависит от часто-
ты и таким образом частотная избирательность обеспечивается.
В усилителе с параллельным питанием транзистор VI и контур
C3L2 по отношению к источнику питания образуют цепь с парал-
лельным включением элементов. Постоянная составляющая тока
коллектора проходит по катушке L1. Конденсатор С2 не пропуска-
ет ее на контур. Для переменной составляющей коллекторного тока
сопротивление катушки L1 велико, поэтому она протекает в цепи
контура, создавая на нем падение напряжения, максимальное на
резонансной частоте, на которой сопротивление параллельного
контура L2C3 максимально.
Резисторы Rl, R2, R4 и R5 образуют делители напряжения, пи-
тающего эмнттерные переходы транзисторов VI и V2, и обеспечи-
вают режим работы транзистора по постоянному току.
175
УРЧ работают в режиме класса А, т. е. без отсечки коллектор-
эго тока. Для стабилизации режима работы транзистора VI по
эстоянному току служит цепочка R3C4. При увеличении силы то-
а через транзистор, например под действием температуры, паде-
те напряжения на резисторе R3 увеличится. Напряжение это ми-
ксом приложено к эмиттеру, а плюсом к базе, поэтому отрица-
;льный потенциал базы относительно эмиттера уменьшается и
«действие температуры компенсируется. По высокой частоте
литтер заземлен через конденсатор С4.
§ 67. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ РАДИОЧАСТОТЫ
Назначение преобразователя частоты — преобразовать моду-
1рованное (или манипулированное) напряжение высокой часто-
I приходящих сигналов в напряжение другой высокой (так назы-
1емой промежуточной) частоты без изменения вида и характера
эдуляции (или манипуляции).
Составными частями преобразователя являются маломощный
нератор — гетеродин и смеситель. Гетеродин может быть постро-
: по схемам автогенераторов, рассмотренным в § 52.
Смеситель обязательно содержит элемент, обладающий нели-
йной вольт-амперной характеристикой. В качестве нелинейных
ементов могут использоваться лампы и транзисторы, работаю-
те с отсечкой соответственно анодного и коллекторного тока, а
кже диоды.
К смесителю подводится немодулированный сигнал с частотой
от гетеродина и модулированный сигнал с несущей частотой
ступающей с входной цепи или с УРЧ приемника. В цепь смеси-
ля включается контур, настроенный на промежуточную часто-
/пр.
На структурной схеме преобразователя частоты (рис. 139) пе-
чники сигналов с частотами /с и /г, нелинейный элемент и парал-
льный контур показаны включенными последовательно. Под
здействием напряжений и,- и иГ в цепи нелинейного элемента:
оходит ток сложной формы. Закон изменения тока не соответст-
ет закону изменения входных напряжений. Этот ток содержит
постоянную и переменные состав-
ляющие с частотами fC)- fr, fr—fa
fr + fc и т. д. Промежуточную часто-
ту обычно выбирают равной разнос-
ти частот /г и fc. Если частота гете-
родина выбрана выше частоты сиг-
нала: fnp=fr—fc- Ha нее настраи-
вается параллельный контур С. Он
выделяет промежуточную частоту, а
также составляющие, близкие по'
частоте с промежуточной. При при-
еме амплитудно-модулированных.
--------------#
Рис. 139
колебаний этими составляющими будут боковые частоты fnp±-F, так
как fT—(fc±F) =fr~fc±P=fTip±F-
Таким образом, модулированный сигнал с несущей частотой
преобразуется в модулированный сигнал с несущей частотой fnp-
Выбор промежуточной частоты существенно влияет на работу
преобразователя частоты и приемника в целом. Чем ниже промежу-
точная частота, тем лучше избирательность приемника по соседне-
му каналу, т. е. он лучше отстраивается от станций, частота кото-
рых находится рядом с частотой принимаемой станции. Усилитель
более низкой промежуточной частоты построить проще, он может
обеспечить большое усиление. Повышение промежуточной частоты
уменьшает некоторые виды помех (помехи по зеркальному каналу),
упрощает разделение сигналов в детекторе. Если промежуточная
частота совпадает с частотой какой-либо мощной радиостанции,
сигналы этой станции создадут сильные помехи радиоприему. Про-
межуточная частота не должна находиться в пределах диапазона
приемника, иначе все каскады приемника окажутся настроенными
на одну частоту и может возникнуть самовозбуждение, сопровож-
дающееся сильным свистом. С учетом различных требований для
радиовещательных приемников длинных, средних и коротких волн
установлена промежуточная частота 465 кГц, для приемников мет-
ровых волн с частотной модуляцией—10,7 МГц. Для телевизион-
ных приемников первая промежуточная частота сигналов звуково-
го сопровождения составляет 31,5 МГц, вторая — 6,5 МГц; проме-
жуточная частота сигналов изображения — 38,0 МГц.
В судовых связных приемниках разных типов выбраны следую-
щие значения промежуточной частоты: 85, 128, 215, 915 и 1222 кГц.
Схема смесителя на транзисторе приведена на рис. 140.
К переходу база — эмиттер транзистора VI подводятся два пе-
ременных напряжения — напряжение сигнала и<- и напряжение ге-
теродина wr. Напряжение ис снимается с катушки L2, которая ин-
дуктивно связана с контуром L1C1C2 предшествующего каскада,
177
апряжение иг — с катушки L5, входящей в состав гетеродина,
обранного на транзисторе V2. Управление током базы и коллекто-
а транзистора осуществляется как посредством напряжения ис,
ак и напряжения иг. Транзистор работает с отсечкой коллекторно-
э тока, т. е. в нелинейном режиме. Сигнал промежуточной частоты
ыделяется связанными контурами L3C4 и L4C5, включенными в
епь коллектора транзистора VI. Подача напряжения в цепь эмит-
ара дает возможность осуществить развязку цепей гетеродина и
игнала, т. е. ослабить их взаимное влияние.
В малогабаритных переносных приемниках и в других случаях,
огда качественные показатели преобразователя могут быть невы-
жими, применяют преобразователь с совмещенным гетеродином
рис. 141). ,
В преобразователях с совмещенным гетеродином один и тот же
занзистор используется в качестве гетеродина и смесителя. Эле-
ентами гетеродина являются контур L3C9C10 в цепи эмиттера и
атушка связи L4 в цепи коллектора транзистора. Гетеродин по-
кроен по схеме с индуктивной обратной связью. Напряжение гете-
эдина иг снимается с части витков катушки L3, включается меж-
у эмиттером и общей точкой.
К базе транзистора подводится напряжение ис, снимаемое с ка-
гшки L2, которая индуктивно связана с контуром L1C1C2 пред-
ествующего каскада. Связанные контуры L5C5 и L6C8 настроены
1 промежуточную частоту fup, которая снимается с части витков
пушки L6 и подводится к усилителю промежуточной частоты,
реобразователи с совмещенным гетеродином экономичны, но об-
1дают существенными недостатками: низкой стабильностью часто-
.1 гетеродина, сложностью налаживания, высоким уровнем излуче-
1я колебаний гетеродина через входной контур в антенну.
8
В новых судовых связных при-
емниках смесители выполнены на
полупроводниковых диодах. Схе-
ма кольцевого балансного смеси-
теля (преобразователя) показа-
на на рис. 142.
Ток, создаваемый напряжени-
ем гетеродина во вторичной об-
мотке трансформатора Т1, в сред-
ней точке разветвляется и течет
в противоположных направлениях. Магнитные потоки, создаваемые
токами в полуобмотках, взаимно компенсируются, поэтому напря-
жение гетеродина в предшествующие каскады и антенну проса-
чиваться не будет. Не будет ёго также и на вторичной обмотке
трансформатора Т2, что приводит к значительному уменьшению
напряжения шумов гетеродина на входе УПЧ. На выходе кольце-
вого преобразователя отсутствуют комбинационные составляющие
четных гармоник.
Коэффициент передачи диодных преобразователей меньше еди-
ницы, что является их недостатком.
Резисторы R1—R.4 включены для выравнивания прямого сопро-
тивления диодов, так как требуется полная симметрия схемы.
§ 68. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ
УПЧ выполняют две основные задачи: усиливают сигнал проме-
жуточной частоты до уровня, необходимого для нормальной работы
детектора, и ослабляют сигналы радиостанций, работающих на со-
седних каналах.
УПЧ работает на фиксированной частоте, не перестраивается, а
это позволяет упростить его конструкцию, получить большое усиле-
Рис. 143
179
ние сигнала и применить для получения нужной частотной характе-
ристики усилителя нагрузку в виде двухконтурных полосовых
фильтров или фильтров сосредоточенной селекции (ФСС).
Простейший ФСС (рис. 143) содержит две пары индуктив-
но связанных контуров L1C2, L2C4 и L3C5, L4C8, между кото-
эыми осуществлена внешняя емкостная связь через конденса-
гор С6.
ФСС обладает частотной характеристикой, близкой к П-образ-
той, и обеспечивает высокую избирательность приемника. Измене-
ния связи между контурами приводят к изменению полосы про-
пускания УПЧ. Такая регулировка необходима в связных прием-
никах.
ФСС изготавливают также из кварца или пьезокерамики —
пьезоэлектрические и пьезокерамические фильтры. Явление маг-
нитострикции используется в электромеханических фильтрах.
§ 69. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ АМГТЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ
СИГНАЛОВ
Детектированием называется процесс преобразования модули-
юванных колебаний (или манипулированных) первичным сигна-
1ом колебаний высокой частоты в колебания, изменяющиеся с час-
ютой первичного сигнала. Детектирование —процесс, обратный
иодуляции; на выходе детектора должен появиться сигнал, изме-
1ЯЮЩИЙСЯ таким же образом, как модулирующий сигнал в передат-
[ике. Детектирование — процесс нелинейный. В современных прием-
шках для детектирования амплитудно-модулированных колебаний,
:ак правило, применяют диодные детекторы на полупроводнико-
ых диодах, работающие при амплитудах подводимых напряже-
:ий 0,2—0,5 В. Модулированный сигнал подводится ко входу де-
ектора (рис. 144) от усилителя промежуточной частоты и снима-
тся с контура L2C2. Цепь детектора содержит высокочастотный
,иод V, нагрузочный резистор и блокировочный конденсатор СЗ.
{апряжение, снимаемое с нагрузки детектора, подводится к усили-
елю низкой частоты через разделительный конденсатор С4.
Процесс детектирования поясняют графики на рис. 145. Диод
ропускает ток лишь в одном направлении. Амплитуда импульсов
эка диода тем больше, чем больше амплитуда сигнала промежу-
Рис. 144
п
а) и.
Рис. 145
высокочастотных. Низко-
точной частоты. Под действием
сигнала с изменяющейся ампли-
тудой (рис. 145, а) в отсутствие
блокировочного конденсатора на
нагрузке (рис. 145, б) возникает
пульсирующее напряжение высо-
кой частоты. Правильно подоб-
ранный блокировочный конден-
сатор сглаживает пульсации на-
пряжения, на нагрузке появляет-
ся напряжение, которое изменяет-
ся в соответствии с изменениями
амплитуды высокочастотного сиг-
нала (рис. 145, в).
Ток в цепи диода содержит
следующие составляющие: посто-
янную; переменную низкой частоты
частотная и постоянная составляющие тока создают на резисто-
ре R падения напряжения, высокочастотные — проходят через кон-
денсатор СЗ, у которого сопротивление меньше, чем у резистора.
К входу усилителя низкой частоты подводится лишь напряжение
низкой частоты: постоянную составляющую конденсатор С4 не про-
пускает.
В качестве детектора можно использовать усилитель, работаю-
щий в нелинейном режиме (с отсечкой анодного или коллекторного
тока).
Наиболее простой является коллекторная схема детектора
(рис. 146). В детекторе, построенном на такой схеме, напряжение
низкой частоты создается на резисторе R3, включенном в цепь кол-
лектора. На вход усилителя подается модулированное напряжение
от УПЧ. Коллекторный ток будет пульсирующим, подобно току в
диодном детекторе. Пульсация сглаживается конденсатором С4.
Рис. 146
181
§ 70. УСИЛИТЕЛИ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ
Каскады усиления колебаний низкой (звуковой) частоты, вклю-
аемые после детектора, предназначены для повышения мощности
игнала до величины, необходимой для нормальной работы воспро-
зводящего устройства (телефона, громкоговорителя и т. д.). Уси-
итель низкой частоты для безыскаженного усиления сигнала дол-
ген обеспечивать равномерное усиление диапазона звуковых частот
о крайней мере в пределах от 350 до 3000 Гц. В соответствии с
гим требованием УНЧ отличаются от УВЧ тем, что в них в качест-
е нагрузки анодной цепи используются апериодические (нерезо-
ансные) цепи, имеющие по возможности одинаковое для всех час-
эт усиливаемого диапазона сопротивление.
Каскады УНЧ принято делить на усилители напряжения и уси-
ггели мощности. Главная задача усилителя напряжения — усилить
1к можно больше, но без искажений, напряжение сигнала и пере-
ать его на усилитель мощности. Главная задача усилйтеля мощпо-
и —усилить мощность сигнала с минимальными искажениями и
;редать ее воспроизводящему устройству.
Предварительные каскады УНЧ (усилители напряжения) чаще
его выполнены с резисторной нагрузкой, а транзисторы включены
) схеме с общим эмиттером (рис. 147). Резистор является сопро-
влением нагрузки в цепи коллектора. Резисторы Rl, R2 образуют
литель для подачи напряжения смещения. Резистор и конден-
тор Сэ образуют цепочку термостабилизации. На входе и выходе
илителя включены разделительные конденсаторы CPi и Ср2. На
еме показан также конденсатор фильтра Сф. Неискаженное уси-
ние возможно только в том случае, если усилитель будет работать
режиме А. Коэффициент усиления транзисторного усилителя
ределяется не только сопротивлением резистора RK в цепи кол-
ктора, но в значительной степени зависит от входного сопротив-
ния следующего каскада. Высококачественные УНЧ должны
иливать диапазон частот от единиц герц до десятков килогерц.
1 низших частотах емкостное сопротивление разделительного
Рис. 147
Рис. 148
конденсатора СР2 очень велико, на нем падает большая часть
напряжения, снимаемого с коллектора транзистора Vl\ напряже-
ние, поступающее на следующий каскад, мало. Это равносильно
уменьшению коэффициента усиления УНЧ на транзисторе VI в
области низших частот. В области высших частот сказывается дей-
ствие емкости Со, представляющей собой сумму входной емкости
V2, выходной емкости VI и емкости монтажа. Эта емкость шунти-
рует сопротивление нагрузки RK и уменьшает коэффициент усиле-
ния каскада. В области средних частот частотная характеристика
резисторного усилителя равномерная (рис. 148).
Для уменьшения завала в области нижних частот емкость раз-
делительных конденсаторов необходимо увеличивать до несколь-
ких десятков микрофарад. Для расширения полосы усиливаемых
частот применяют отрицательную обратную связь (ООС). При та-
кой связи некоторая часть выходного напряжения подается на вход
усиления. В области нижних и верхних частот выходное напряже-
ние УНЧ невелико, напряжение обратной связи также мало и не-
значительно уменьшается коэффициент усиления каскада. В об-
ласти средних частот напряжение на выходе максимально, напря-
жение ООС увеличится, коэффициент усиления УНЧ уменьшится.
Очевидно (рис. 148) частотная характеристика усилителя при
этом станет равномерней.
Резисторные каскады имеют сравнительно небольшой коэффи-
циент усиления, но обладают малыми частотными и фазовыми ис-
кажениями, нечувствительны к внешним магнитным полям, доступ-
ны для интегрального исполнения.
Выходной усилитель (усилитель мощности), работающий в ре-
жиме А, неэкономичен, так как его к. п. д. не превосходит 30%; на
транзисторе рассеивается большая мощность и он работает в тя-
желом температурном режиме, особенно в режиме покоя и при
усилении слабых сигналов. Поэтому выходные УНЧ строятся по
двухтактной схеме, в которой транзисторы могут работать в режи-
ме В или АВ. Принцип работы двухтактного усилителя на комп-
лементарных транзисторах (транзисторах разной проводимости, но
183
Рис. 149 Рис. 150
одинаковыми параметрами) можно объяснить следующим обра-
зм (рис. 149). Напряжение коллекторного питания Ек делится на
)анзисторах в зависимости от их сопротивлений. Входное напря-
ение усиливаемого сигнала подается на базы обоих транзисторов
повременно. Во время положительного полупериода входного
шряжения ивк транзистор VI закрывается, его сопротивление
1еличивается, а транзистор V2 открывается и его сопротивление
<еньшается. Напряжение между точкой А и общим проводом рав-
) падению напряжения на открытом транзисторе V2 и мало. •
В следующий полупериод VI открывается, a V2 закрывается, и
пряжение на нем максимально. Сопротивления транзисторов про-
>рциональны входному напряжению, значит и напряжение между
чкой А и общим проводом будет иметь форму усиливаемого сиг-
ла. Нагрузка Ra подключается к точке А через разделительный
нденсатор, предотвращающий шунтирование транзистора V2 по
стоянному току. Сопротивление открытых транзисторов составля-
десятые доли или единицы Ом, поэтому бестрансформаторные
илители мощности развивают большую мощность при сопротив-
ниях нагрузки, равных единицам Ом. Но емкость разделительно-
колденсатора должна составлять сотни и даже тысячи микро-
т-"
-Подобрать пары мощных транзисторов типа р-п-р и п-р-п с оди-
ковыми параметрами или характеристиками трудно, поэтому ши-
ко распространены двухкаскадные бестрансформаторные усили-
(и. Вначале ставят каскад с маломощными комплементарными
шзисторами, затем каскад с мощными транзисторами одного и
о же типа (рис. 150).
Для упрощения цепи подачи напряжений смещения на базы
шзисторов VI и V2 на схеме не показаны. Базы транзисторов
и V2 соединены по переменному току через конденсатор С1.
здное напряжение вызывает противоположные изменения токов
нзисторов VI и V2. Если потенциалы баз понижаются, то токи
ггтера и коллектора транзистора VI возрастают, а транзистора
убывают. Ток эмиттера гэ; протекает по резистору R1, ток кол-
тора iK2 — по резистору R2. Падения напряжений на резисторах
яются входными напряжениями для транзисторов V3 и V4. Зна-
Рис. 151
чит, потенциал базы транзистора V3
понижается, а базы транзистора
V4 — повышается. Ток коллектора
V3 возрастает, его сопротивление
уменьшается. В это время ток кол-
лектора V4 уменьшается, его сопро-
тивление возрастает. Напряжение
на коллекторе транзистора V4 отно-
сительно общего провода, а значит
и на нагрузке Ян, увеличивается. В
следующий полупериод картина ме-
няется на обратную.
Для установки нужного уровня сигнала на выходе УНЧ в су-
довых приемниках предусмотрена регулировка усиления. Широкое
распространение получила потенциометрическая регулировка уси-
ления, при которой.на входе УНЧ или после первого каскада уста-
навливается потенциометр с плавным изменением коэффициента
деления входного напряжения (рис. 151). Регулировка этого типа
проста, производится в широких пределах, но из-за влияния раз-
делительного конденсатора Ср и входной емкости следующего кас-
када Свх частотная характеристика усилителя зависит от положе-
ния движка потенциометра.
В высококачественных УНЧ широковещательных приемников
применяют более сложную тококомпенсированную регулировку
частотной характеристики усилителя, которая определяет соотно-
шение между амплитудами колебаний различных частот в составе
звуковых колеб-аний голоса человека, музыкальных инструментов
и т. д. От этого соотношения зависит окраска звука, специфиче-
ская особенность звука — его тембр, поэтому такие регуляторы
называют регуляторами тембра. С их помощью изменяется коэф-
фициент усиления на низких (тембр НЧ) или высоких (тембр ВЧ)
частотах.
§ 71. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ
В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ТРАКТЕ РАДИОПРИЕМНИКОВ
При эксплуатации приемника необходимо настраивать прием-
ник на принимаемую станцию, регулировать громкость звучания,
полосу пропускания, тембр звука и т. д. Эти регулировки произво-
дят вручную, методами, рассмотренными ранее. Они обеспечивают
качественный прием передач при нормальном уровне входного сиг-
нала и при высокой стабильности частоты передатчика. Вследст-
вие замирания приходящего сигнала из-за интерференционных
явлений и изменений условий прохождения радиоволн наблюда-
ются часто повторяющиеся ослабления и увеличения уровня при-
ходящего сигнала, что сильно влияет на громкость звучания пере-
дачи. В таких случаях применяют автоматическую регулировку
усиления (АРУ).
185
На рис. 152 представлена схема УПЧ, в которой осуществляет-
я АРУ. Диод V2 используется в цепи детектора. С нагрузки де-
ектора — резистора V4 через диод V3 и резистор R3 на базу трап-
истора VI подается положительное напряжение. Сопротивление
иода в прямом направлении зависит от приложенного напряже-
ия. Пока это напряжение не превышает 0,3—0,5 В, сопротивле-
ие диода V3 велико, и положительное напряжение к базе транзис-
ора не подводится.
При увеличении амплитуды сигнала на входе УПЧ напряжение
a R4, превышающее 0,3—0,5 В, подается на базу транзистора VI,
меньшая напряжение на эмиттерном переходе и коэффициент усп-
ения УПЧ. Для того чтобы схема не реагировала на большие амп-
итуды звукового напряжения, в цепь обратной связи включается
ильтр R3C3, пропускающий пульсирующее напряжение при часто-1
е пульсаций до 20 Гц. Напряжение звуковой частоты через фильтр
е проходит и обратной связи по звуковой частоте нет.
Рассмотренная схема АРУ называется АРУ с задержкой. Если
иод V3 шунтировать перемычкой, получим простую АРУ, которая
меньшает усиление приемника не только при приеме сильного, но
слабого сигнала, что является ее недостатком.
Напряжение базы транзистора влияет на входное и выходное
эпротивление транзистора, что в свою очередь изменяет избнра-
;льность, настройку и частотную характеристику приемника,
связи с этим разработаны схемы АРУ, в которых образуется ре-
/лируемый делитель напряжения на входе УПЧ, коэффициент де-
гния которого зависит от напряжения на выходе детектора АРУ
эис. 153).
Напряжение преобразователя напряжения ПЧ делится на ем-
5стных сопротивлениях Cl, VI и С2, V2. Выходное напряжение
шмается с точек А и В, оно равно разности напряжений на кон-
шсаторе С2 и варикапе VI.
Рис. 152
Рис. 153
Емкости конденсаторов С1 и С2 подбираются так, чтобы при
отсутствии регулирующего напряжения емкости варикапов Cv\ и
Су2 были больше Ci — Co.
Если при неизменном напряжении ПЧ увеличить запирающее
напряжение на варикапах, их емкость уменьшится и падение напря-
жения ПЧ на них увеличится. Значит напряжение на С2 уменьшит-
, ся, а напряжение между точками А и В тем более станет меньше.
Другими словами, коэффициент передачи данного высокочастотного
делителя (аттенюатора) можно менять, подавая на него напряже-
ние с детектора АРУ или с потенциометра ручной регулировки
усиления.
Такие схемы регулировки усиления1 называемые мостовыми,
позволяют изменять коэффициент передачи до 40—50 дБ. Фильтр
R1C3 препятствует просачиванию тока ПЧ в другие цепи прием-
ника.
При уходе частоты передатчика, а также частоты гетеродина
приемника от своего номинального значения после первоначальной
настройки номинальное значение промежуточной частоты изменя-
ется, и приемник необходимо подстраивать либо вручную, либо при
помощи специальной схемы автоматической подстройки частоты
(АПЧ).
Структурная схема частотной автоподстройки показана на
рис. 154.
При уходе промежуточной частоты fap от своего номинального
значения частотный детектор ЧД вырабатывает напряжение, по-
лярность и значение которого бу-
дут соответствовать знаку и от-
клонению fup. Эго напряжение по-
ступает на регулирующий элемент
РЭ, который изменяет емкость
контура гетеродина так, чтобы
промежуточная частота возвра-
щалась к своему номинальному
Рис. 154
значению.
187
В качестве регулирующего элемента раньше применяли чувст-
зительный электродвигатель, связанный с конденсатором перемен-
аой емкости. В настоящее время частота изменяется при помо-
ци варикапа, включенного в контур гетеродина.
§ 72. ПРИЕМ ЧАСТОТНО-МО АУДИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
Блок-схема супергетеродинного приемника частотно-модулиро-
1анных сигналов показана на рис. 155. Этот приемник отличается
>т приемников амплитудно-модулированных сигналов только прин-
(ипом работы детектора, реагирующим на изменение частоты коле-
>аний, и наличием особого ограничителя перед этим детектором.
IacTOTHO-модулированиые колебания характеризуются тем, что
мплитуда их постоянна, а частота колебаний изменяется по зако-
'У модулирующего напряжения (рис. 156, б). Однако под влияни-
м различных помех возникает также изменение амплитуды час-
отно-модулированных колебаний (см. рис. 156, б). Другими сло-
ами, сигнал, приходящий к детектору, обычно имеет не только
слезную модуляцию по частоте, но и дополнительную модуляцию
о амплитуде, вызванную помехами. Назначение ограничителя со-
тоит в том, чтобы уменьшить амплитудную модуляцию и тем са-
|ым снизить уровень помех на выходе приемника. Схемы ограни-
ителей могут быть различными.
Транзисторный ограничитель амплитуды представляет собой
азонансный усилитель, работающий при пониженном коллекторном
апряженИи. Ограничение происходит, с одной стороны, из-за от-
ечки коллекторного тока при запирании транзистора, с другой —
следствие перехода транзистора в режим насыщения при доста-
эчно большом отрицательном напряжении базы (в транзисторе
-ц-р-типа).
Высокая степень подавления паразитной модуляции достигает-
я в диодном амплитудном ограничителе (рис. 156, а). Как извест-
о, при встречно-параллельном включении двух диодов напряжение,
адающее на них, не превышает уровня 0,3—0,5 В. Для повыше-
ия уровня ограничения к каждому диоду подводится напряжение
адержки и3. Когда напряжение на контуре меньше напряжения
адержки, диоды заперты. При напряжении на контуре, превыша-
щем напряжение задержки, диоды открываются и шунтируют
Рис. 155
8
0) Частотно - модутройанные колебания
1жяяиш
IWVWVVmVAWAP’AAAAY
Рис. 156
Рис. 157
контур, не давая напряжению на нем подниматься выше установ-
ленного уровня ограничения.
Напряжение с выхода ограничителя можно подать на колеба-
тельный контур, расстроенный относительно средней частоты (рис.
157).
При‘воздействии на такой контур частотно-модулированных
колебаний сила тока в контуре изменяется пропорционально изме-
нению частоты колебаний, так как его сопротивление для колеба-
ний разных частот неодинаково. За счет этого напряжение, сни-
маемое с контура, окажется, модулированным по амплитуде, при-
чем изменение амплитуды напряжения будет прямо пропорциональ-
но изменению частоты колебаний.
Амплитудно-модулированные колебания подводятся к обычно-
му детектору. В результате детектирования амплитудно-модулиро-
ванных колебаний на выходе детектора получаются колебания низ-
кой частоты.
Метод использования расстроенного контура для преобразовав
ния модуляции очень прост, однако он имеет существенные недо-
статки— искажения сигнала, вынуждающие применять более слож-
ные схемы частотных детекторов. Наиболее простая схема такого
детектора, называемого иначе дискриминатором (различителем),
изображена на рис. 158.
189
Рис. 158
Частотный дискриминатор содержит транзисторный усилитель—.
граничитель амплитуды на транзисторе V3 (коллекторное напря-
<ение понижается за счет резистора R3), систему двух контуров
.1СЗ и L2C6, настроенных на промежуточную частоту, равную
редней частоте ЧМ колебаний, детекторы VI и V2, резисторы R5
R6, являющиеся нагрузкой детекторов, и конденсаторы С7, С8,
цитирующие нагрузку по высокой частоте. Катоды диодов по вы-
экой частоте соединены с общим проводом: катод V2 непосредст-
енно, катод VI — через конденсаторы С7 и С8. Как следует из
кемы, в цепи детектора VI действует сумма напряжений и2 и U\,
в цепи детектора V2 — напряжение
иа2 = «2 + “1 •
Если частота входного напряжения равна резонансной частоте
энтуров fPe3, то за счет свойств индуктивно связанных контуров
апряжение на вторичном контуре оказывается сдвинутым по фазе
а 90° относительно напряжения и\. Напряжение вторичного кон-
ура разделено на два равных и противоположных по фазе напря-
ения и2 и и2". Если и2 отстает по фазе от напряжения Ui на 90°, то
" опережает и\ на 90°.
При резонансе оба суммарных напряжения Ui-j-u2' и «1+и"г
авны по амплитуде. Токи, создаваемые ими через диоды и резисто-
я, одинаковы и направлены встречно. Напряжения на резисторах
5 и R6 равны, но противоположны по знаку, значит выходное на-
ряжение, равное сумме напряжений на резисторах, отсутствует,
ри изменении частоты входного напряжения вторичный контур
сажется расстроенным. В зависимости от знака расстройки на-
ряжение на нем будет сдвинуто по фазе относительно напряже-
1я «1 больше или меньше,.чем на 90°. При этом, если сдвиг фаз
3
между Hi и Hz уменьшится, то сдвиг фаз между Hi и м2 увеличится.
Суммарные напряжения на диодах ui+u2' и Hi4-u2" теперь будут
различными по значению.
Выпрямленные напряжения на R5 и R6 станут неодинаковыми,
и выходное напряжение, равное разности этих напряжений, не бу-
дет равно нулю. Оно будет иметь полярность, относительно общего
провода, зависящую от знака расстройки входного напряжения.
Выходное напряжение будет пропорционально девиации (макси-
мальному отклонению) частоты от среднего значения, т. е. получи-
лось преобразование, обратное частотной модуляции в передатчике.
Кроме частотного дискриминатора в современных приемниках
частотно-модулированных сигналов широко применяют дробный
детектор (детектор отношений), преимущество которого заключа-
ется в ослаблении влияния паразитной амплитудной модуляции.
§ 73. ПОМЕХИ ПРИ РАДИОПРИЕМЕ
И БОРЬБА С НИМИ
Промышленные помехи. Источником таких помех являются
главным образом искровые разряды в электрических установках.
Промышленные помехи в виде треска, щелчков и шороха особенно
сильно проявляются в диапазоне длинных и средних волн. Искры,
возникающие в системе' электрического зажигания двигателей
внутреннего сгорания, вызывают помехи в виде непрерывного трес-
ка в диапазоне не только длинных, но и коротких и ультракоротких
волн.
Наиболее действенное средство уменьшения промышленных
помех — устранение их в месте возникновения. Для этого в элек-
трических установках практикуется включение искрогасящих це-
пей из конденсатора и резисторов, а также включение специальных
фильтров из катушек индуктивности и конденсаторов, препятству-
ющих распространению помех по проводам, соединенным с гене-
раторами и двигателями.
Атмосферные помехи. Источником атмосферных помех являют-
ся главным образом грозовые разряды. Такие помехи проявляют-
ся в форме тресков в диапазоне средних и длинных волн.
Ослабление помех достигается путем повышения частотной из-
бирательности приемника и применением различных ограничите-
лей.
Помехи мешающих радиостанций. Такие помехи возникают, если
излучаемые радиостанцией колебания по частоте близки к частоте
колебаний принимаемой радиостанции, или если они близко нахо-
дятся от приемника.
Средствами борьбы с этого рода помехами являются повышение
частотной избирательности приемника путем увеличения количества
и качества контуров, хорошая экранировка приемника и его дета-
лей.
Собственные шумы приемника. Шумы приемника создаются по-
лупроводниковыми приборами, контурами и сопротивлениями при-
191
емника и проявляются в виде непрерывного шипения и шороха.
Источником их являются электрические колебания, вызванные бес-
порядочным движением электронов.
Уменьшение внутренних шумов может быть достигнуто сужени-
ем полосы пропускания и применением в первых ступенях приемни-
ка усилителей с меньшими шумами.
Рассмотренные виды помех носят название активных помех.
Наряду с ними существуют еще так называемые пассивные помехи,
связанные с нарушением распространения радиоволн. К ним отно-
сятся явления замирания, радиоэхо и т. д., которые разбирались
при рассмотрении вопросов распространения радиоволн.
Глава X
ОСОБЕННОСТИ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ПРИЕМНИКОВ
§ 74. СЛУХОВОЙ ПРИЕМ РАДИОТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ
При приеме телеграфных незатухающих колебаний после детек-
тора получается напряжение, показанное на рис. 159. Если такое
напряжение подать на телефон, то оно вызовет в нем отдельные
щелчки, которые, слышны в момент появления и в момент прекра-
Напрятение сигнала от УПЧ
Пипрятение от iemepo3.uiia
Рис. 159
щення напряжения на телефоне.
По этим щелчкам невозможно
различать передаваемый сигнал.
Поэтому в судовых приемника^,
предназначенных для приема не-
затухающих сигналов, специаль-
но предусматривается второй ге-
теродин, который связан с детек-
тором.
Контур второго гетеродина на-
строен на частоту, отличающуюся
на 600—1000 Гц от промежуточ-
ной частоты. Колебания гетеро-
дина, складываясь с колебаниями
промежуточной частоты, дают би-
ение звуковой частоты. После
детектирования биений на выходе
детектора получается напряже-
ние низкой звуковой частоты. Ес-
ли это напряжение подать на те-
лефон, последний создаст звуко-
вые колебания, равные частоте
биений.
Заметим попутно, что сигнал о
бедствии на море всегда подается”
92
телеграфными тонально-модулированными колебаниями для обе-
спечения возможности приема его на обыкновенный приемник без
второго гетеродина.
§ 75. БУКВОПЕЧАТАЮЩИЙ РАДИОПРИЕМ
Буквопечатающая радиосвязь на морском флоте в настоящее
время заменяет ручную передачу радиограмм кодом Морзе. Ши-
рокое внедрение буквопечатающего радиоприема обусловлено
более высокой скоростью обмена, документальностью принятых со-
общений, исключением возможности ошибок, вносимых радиоопе-
ратором, возможностью применения аппаратуры повышения досто-
верности (АПД).
На передающем конце с буквопечатающего аппарата БПА по-
ступают комбинации токовых и бестоковых импульсов, которые уп-
равляют частотой передатчика. Токовой посылке соответствует бо-
лее высокая частота /н (частота нажатия), бестоковой — fa (частота
отжатия). Разность частот нажатия и отжатия называется разно-
сом частот манипуляции
2Д/ = /н-/о.
Такая манипуляция, называемая частотной, применяется из-за
лучшей помехоустойчивости по сравнению с амплитудной манипу-
ляцией.
Для приема частотной телеграфии приемник должен быть уком-
плектован специальным блоком частотного телеграфирования
(БЧТ). Структурная схема судового приемника сигналов частотно-
го телеграфирования показана на рис. 160.
Сигнал, усиленный в блоке радиоканала и преобразованный в
промежуточный fnp, поступает на ФСС, выделяющий полосу частот,
соответствующую установленному сдвигу частоты Af (сдвигом на-
зывают девиацию частоты при частотной телеграфии, равную по-
ловине разноса частот). В судовых передатчиках возможны следу-
ющие градации сдвига частот: 170, 250, 500 и 1000 Гц.
Рис. 160
7—1725
193
Усилитель-ограничитель усиливает сигнал и устраняет паразит-
ную амплитудную модуляцию, обеспечивая равенство амплитуд
сигналов отжатия и нажатия, На. выходе частотного дискриминато-
ра ЧД выделяются двухполярные импульсы, соответствующие час-
тотам нажатия и отжатия. После фильтра нижних частот, отфиль-
тровывающего все переменные составляющие, эти импульсы пода-
ются на триггер через схему симметрирования, обеспечивающую их
симметрию. Триггер формирует импульсы с крутыми фронтами и
скважностью, равной двум, при которой длительности импульсов
равны промежуткам между ними. Эти импульсы подаются на блок
релейного выхода, управляющего работой буквопечатающего ап-
парата, подключенного к БЧТ.
При изменении сдвига частоты необходимо изменять полосу
пропускания ФСС, фильтра нижних частот ФНЧ и дискриминатора.
Скорость работы при буквопечатающей связи в настоящее время
составляет 50, а при надежной связи 75 бод. При этом обычно ис-
пользуется сдвиг частоты 170 Гц.
Ведутся работы по внедрению фазовой телеграфии, облада-
ющей лучшей помехоустойчивостью по сравнению с частотной и тем
более амплитудной, что позволит увеличить скорость радиообмена.
§ 76. ФАКСИМИЛЬНЫЙ ПРИЕМ
Фототелеграфная связь на морском флоте служит для передачи
на суда метеорологических карт погоды, радиогазет, бюллетеней и
любого другого графического и текстового материала.
В диапазоне декаметровых волн факсимильные передачи осу-
ществляют методом частотной модуляции, в километровом диапа-
зоне чаще применяют амплитудную модуляцию. Спектр фототеле-
графного сигнала состоит из несущей и двух боковых полос, зани-
мающих полосу 300—3400 Гц.
Для приёма факсимильных передач к выходу УНЧ связного
приемника подключают фототелеграфный аппарат. На судах ши-
роко применяют аппараты типа ФАК-П, запись принимаемого изо-
бражения в которых осуществляется на увлажненную электрохи-
мическую бумагу типа ЭХБ-4. Поперек листа бумаги шириной
480 мм движется электрод, прочеркивая 60, 90 или 120 строк в ми-
нуту. Чтобы строки не накладывались друг на друга, лист бумаги
смещается вдоль на 0, 265 или 0,53 мм после каждой строки. В за-
висимости от передаваемого изображения напряжение на электро-
де изменяется и прожигает бумагу в соответствующих точках листа.
При большом напряжении на электроде цвет прожженной бумаги
черный, при уменьшении напряжения — белый. Совокупность тем-
ных точек образует копию передаваемого материала.
Структурная схема тракта сигнала приемного факсимильного
аппарата приведена на рис. 161.
Входной сигнал мВх поступает с УНЧ радиоприемника. При ра‘
боте в режиме приема ЧМ входной сигнал промодулирован по
194
Рис. 161
частоте, поэтому подается на дискриминатор, рассчитанный на де-
виацию частоты 1500 Гц (что соответствует черному полю) и
2300 Гц (что соответствует белому полю). После дискриминатора
сигнал изменяется по амплитуде и его можно подавать на пишущие
электроды.
Предварительный усилитель, эмиттерный повторитель, усили-
тель мощности и детектор нужны для получения необходимого то-
ка записи. Полосовой фильтр, амплитудный ограничитель, фильтр
нижних частот ФНЧ, ограничитель по минимуму с регулятором
«белого» R3 служат для уменьшения влияния помех, образовав-
шихся в канале радиосвязи, на качество изображения.
§ 77. ПРИЕМ ОДНОПОЛОСНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
Радиотелефонная связь на морском флоте в настоящее время
осуществляется при помощи однополосно-модулированных колеба-
ний (ОМК). При этом используются излучения типа: J3E — одно-
полосная телефония на верхней боковой полосе с полностью по-
давленной несущей; R3E — однополосная телефония на верхней бо-
ковой полосе с остатком несущей около 10%.
При приеме ОМК необходимо восстановить несущую с точ-
ностью до 15—20 Гц (в коммерческой радиотелефонии допускает-
ся отклонение восстановленной несущей до 150—200 Гц), в против-
ном случае натуральность звучания ухудшится.
Это объясняется тем, что при детектировании звуковой сигнал
образуется как разностная частота между боковыми частотами и
несущей:
fв.б /н.в “ (/н.п + Г)-fn.n~F +/н.п /н.в»
где /н.п—несущая частота, подавленная в передатчике;
/н.в — несущая частота, восстановленная в приемнике.
Если эти частоты равны, частота передаваемого сигнала, зако-
дированная в верхней боковой, восстановлена в приемнике верно,
7*
195
Рис. 162
противном случае составляющие звукового спектра умепыпают-
я и женский голос начинает «басить» или, наоборот, мужской го-
ос может быть принят за женский (если /н.в</н.п).
Прием ОМК можно осуществить на любой профессиональный
вязной приемник с достаточно широким УПЧ, имеющим телеграф-
ий Гетеродин. Для приема однополосного сигнала включают те-
еграфный гетеродин и Подбирают его частоту, выполняющую роль
астоты несущей, так, чтобы разборчивость речи была наилучшей.
Однако из-за невысокой стабильности частоты гетеродина при-
иника и невыполнения оптимального соотношения амплитуд на-
ряжений несущей и боковых будут создаваться значительные ис-
ажения, и качество приема оказывается невысоким.
В связи с этим современные судовые связные приемники допол-
яются трактом однополосного сигнала. Упрощенная структурная
сема такого приемника показана на рис. 162.
Блок радиоприема, тракт приема А1А, A2A, АЗЕ и УНЧ не отг
ичаются от рассмотренных ранее. Преобразование частоты в бло-
2 радиоприема обычно двойное.
Промежуточная частота с блока радиоприема поступает на
ильтр верхней боковой полосы (ФВБ), где однополосный сигнал
:вобождается от остатка несущей, называемой пилот-сигналом, и
юедних по частоте помех. После усиления несколькими каскадами
ПЧ поступает на вход смесителя СМ, выполненного по кольцевой
.еме на диодах .и являющегося синхронным детектором однопо-
>сного сигнала. На второй вход СМ подаются колебания восста-
вленной несущей, вырабатываемые генератором восстанавлива-
юй несущей (ГВН). Выделенный на смесителе низкочастотный
гнал усиливается в УНЧ и подается на динамик или телефоны.
В качестве восстанавливаемой несущей используются высоко-
абильные колебания кварцевого генератора, поэтому возбудитель
редатчика и гетеродин приемника должны иметь также высокую
абильность. По этой причине широкое внедрение однополосной
диосвязи в практику началось только в последние годы, когда
1ли созданы высокостабильные диапазонные возбудители с отно-
тельной нестабильностью 10-7—10-9.
Г л а в a XI
ВВЕДЕНИЕ В ИМПУЛЬСНУЮ РАДИОТЕХНИКУ
§ 78. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСАХ
Параметры импульсов. В связи с развитием телевидения, радио-
локации, многоканальной импульсной связи, электронных вычисли-
тельных машин и других устройств, использующих кратковремен-
ные посылки напряжения или тока (импульсы), сформировалась
новая отрасль радиотехники — импульсная радиотехника. В им-
пульсной радиотехнике исследуются процессы, связанные с форми-
рованием, преобразованием, управлением и измерением электри-
ческих импульсов.
Под электрическим импульсом подразумевается напряжение
(ток), воздействующее на электрическую цепь в течение малого
промежутка времени. Слово «импульс» латинское, в буквальном
переводе значит толчок. Таким образом, импульсом напряжения
(тока) можно назвать любое кратковременное отклонение напря-
жения (тока) относительно первоначального значения. Различают
два вида импульсов — видеоимпульсы и радиоимпульсы.
Видеоимпульсами называют односторонние импульсы постоян-
ного напряжения или тока (рис. 163, а). Свое название видеоим-
пульсы получили в телевидении, так как они используются для пе-
редачи изображения (от латинского слова video — видеть). Прос-
тейшим примером образования импульсов постоянного тока может
служить телеграфная цепь, в которой ключ периодическим замыка-
нием и размыканием цепи образует посылки тока.
Радиоимпульсами называют импульсы синусоидального высоко-
частотного напряжения или тока, огибающая которых повторяет
форму видеоимпульса (рис. 163, б). Следовательно, радиоимпуль-
сы можно получить в результате амплитудной модуляции высоко-
частотных колебаний видеоимпульсами.
Сравнивают и оценивают импульсы с помощью параметров, их
характеризующих. В зависимости
разнообразную форму. Наиболее
часто применяют импульсы пря-
моугольной, трапецеидальной и
пилообразной формы.
В радиолокации широко ис-
пользуют импульсы прямоуголь-
ной формы. Необходимо отметить,
что получить импульсы строго
прямоугольной формы практичес-
ки невозможно, особенно при ма-
лой длительности — порядка еди-
ниц или долей микросекунд. Та-
кие импульсы по существу явля-
ются трапецеидальными с доста-
точно крутыми фронтами. Рис. 163
от назначения импульсы имеют
197
Период повторения импульсов Т — интервал времени от момен-
та появления импульса до момента появления следующего им-
пульса той же полярности. Период повторения импульсов выража-
ется в микросекундах или миллисекундах.
Величина, обратная периоду повторения, называется частотой
повторения импульсов F=\IT. Обычно частоту повторения импуль-
сов выражают непосредственно числом импульсов в секунду.
Амплитуда импульса —наибольшее изменение напря-
жения (тока) во время действия импульса.
Участки импульса, на которых происходит нарастание или спад
напряжения (тока), называют соответственно фронтом нарастания
и фронтом спада импульса. Длительность фронта (нарастания ta и
спада tc) определяется временем, в течение которого напряжение
(ток) изменяется от 0,1 UM до 0,9 UM и йаоборот.
Кроме того,- импульс характеризуется крутизной фронта нарас-
тания
-'ll = ^м/^н
и крутизной фронта спада
Sc = UM/tz.
У импульсов прямоугольной формы крутизна составляет не-
сколько десятков киловольт на микросекунду.
Длительность импульса — интервал времени от момента появле-
ния импульса до момента его исчезновения. Длительность импульса
оценивается длительностью основания, отсчитываемой на уровне
0,1 UM, и длительностью импульса, которая отсчитывается на уров-
не 0,5 U„.
Скважность импульсов — отношение периода повторения Т к
длительности импульса
а — Т/У.
Скважность — величина безразмерная и обычно лежит в пре
делах о=10-:-5000.
Различают импульсы положительной, отрицательной и двусто-
ронней полярности.
Средняя мощность импульса — мощность, которая получается,
если мощность за время импульса распределить равномерно на
весь период,
РСр ~ Р*/в’
При большой скважности импульсов можно получить значи-
тельную мощность в импульсе при сравнительно небольшой мощ-
юсти источника.
Пример 8. Требуется найти мощность в импульсе Рм, если РСр=50 Вт, т=
= 1 мкс, /7=100 имп./с.
Решение
РМ — Р ср®-
'ак как i
а = Г/т = 1/(/гт), то Рм = РсрДРт) = 5Э/(103- 10-о,> = 50 кВт.
98
Существуют два основных метода получения импульсов с требу-
емыми параметрами: генерирование импульсов и преобразование
синусоидальных колебаний или колебаний другой формы в соответ-
ствующие импульсы.
Генерирование импульсов осуществляется с помощью специаль-
ных так называемых релаксационных генераторов. К ним относят-
ся мультивибраторы, блокинг-генераторы, генераторы пилообраз-
ных импульсов и др.
Для формирования импульсов с заданными параметрами наря-
ду с генераторами импульсов часто применяют промежуточные уст-
ройства— схемы преобразования импульсов. В процессе преобра-
зования изменяются параметры исходного импульса (например,
амплитуда, крутизн^ фронтов й т. д.), т. е. по существу формирует-
ся новый импульс. К схемам преобразования относятся ограничи-
тели, дифференцирующие и интегрирующие цепи, делители часто-
ты повторения импульсов и ряд других схем.
§ 79. ЧАСТОТНЫЙ СПЕКТР ИМПУЛЬСОВ
Требования к форме и длительности импульсов определяются
условиями работы тех устройств, в которых эти импульсы исполь-
зуются. Так, например, при работе РЛС качество (деталировка)
изображения на экране индикатора будет тем лучше, чем короче
импульс и чем больше форма излученного и принятого станцией
радиоимпульса приближается к прямоугольной. Чтобы передача
и прием любого радиосигнала происходили без искажений, необхо-
димо обеспечить соответствующую полосу пропускания переда-
ющего и приемного устройств. С этой точки зрения большой инте-
рес представляет спектр частот, входящих в состав видео- и радио-
импульса.
Подробные исследования показывают, что видеоимпульс тока-
или напряжения состоит из большого числа гармоник, кратных
частоте повторения импульса F. Сумма гармоник образует спектр
частот F видеоимпульса. Спектр частот прямоугольного видеоим-
пульса показан на рис. 164.
Теоретически частотный спектр прямоугольного видеоимпульса
простирается до бесконечности. Следовательно, для неискаженной
передачи импульса приемопередающее устройство должно иметь
бесконечно широкую полосу про-
пускания, что практически обес-
печить невозможно.
Достаточно хорошие результа-
ты можно получить, если обеспе-.
чить передачу той части спектра,
в которой амплитуда гармоник
наибольшая или заключена боль-
шая доля энергии импульса. Как
видно из рис. 164, наибольшую
Рис. 164
199
амплитуду в частотном спектре прямоугольного видеоимпульса
имеет основная частота F и гармоники в области от }Мин=Р до
/макс=1/т. Тогда ширина полосы пропускания видеоусилителя мо- '
жет быть определена обычным порядком Д/=/макс—/мин»/макс, j
так как /мин—Т'С/макс, отсюда Д/=1/т. Чем меньше длительность
импульса, тем больше должна быть ширина полосы пропускания
видеоусилителя.
Пример 9. Пусть частота посылки импульсов Е=2700 имп./с, длительность
импульса т=0,25 мкс.
Тогда нуль частотного спектра будет при частоте 7макс=1/т»4 МГц или
частота первого нуля соответствует 4-10’/2700~ 1481 гармонике, т. е. в интер-
вале от основной гармоники fuan = F до первого нуля частотного спектра им-
пульса имеется 1481 гармоника, частота первой гармоники f1=F=2700 Гц, вто-
рой ^2=2/7=5400 Гц и т. д., наконец, частота 1481-й гармоники /„ = 1481
«4000 кГц.
Радиоимпульс можно рассматривать как синусоидальное высо-
кочастотное напряжение (ток), промодулированное видеоимпуль-
сом. Следовательно, в состав спектра радиоимпульса входят ос-
новная частота (несущая) и две боковые полосы, каждая из кото-
рых содержит спектр частот, равный спектру видеоимпульса. По-
этому полоса, пропускания устройства для передачи радиоимпуль-
са должна быть увеличена в 2 раза, т. е.
А/' = 2А/ = 2/т.
Пример 10. Если видеоусилитель радиолокационного приемника при Е=
= 2700 имп./с и т=0,25 мкс должен иметь полосу пропускания Д/=1/т=
= 1/0,25=4 МГц, то полоса пропускания усилителя радиоимпульсов должна
быть в 2 раза больше, т. е. Д/'=2Д/ = 2/т=2/0,25=8 МГц.
В некоторых случаях допустимо сужение полосы пропускания видеоусилите-
ля до Д/=0,7/т и усилителя радиоимпульса соответственно до Д/'=1,4/т.
§ 80. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
В радиотехнических схемах любая электрическая цепь состоит
из сочетания отдельных сопротивлений, индуктивностей и емкостей.
Влияние этих элементов схемы, особенно при кратковременных про-
цессах (импульсах), различно. В цепи, состоящей из одних актив-
ных сопротивлений между током и напряжением существует пря-
мая пропорциональная зависимость, определяемая законом Ома,
/ =U/R.
При любом изменении подводимого напряжения происходит
мгновенное изменение силы тока на соответствующее значение.
В цепи, состоящей из активного и реактивного сопротивлений (ин-
дуктивности или емкости), связь между током и напряжением име-
ет более сложный характер. Объясняется это тем, что индуктивность
или емкость обладают способностью накапливать или отдавать
электрическую энергию. При всяком изменении напряжения в та-
кой’цепи изменение силы тока происходит с некоторым запаздыва-
нием во времени.
200
Процессы, возникающие в це-
пях с реактивными элементами
при воздействии импульса, назы-
вают переходными.
Рассмотрим цепь, состоящую
из активного сопротивления (ре-
зистора R) и конденсатора С —
цепь RC (рис, 165, а). Если поста-
вить переключатель П в положе-
ние / (момент ti), то в цепи RC
потечет ток, В момент замыкания
цепи ток в ней наибольший, /м=
— UqIR. По мере заряда конденса-
тора С результирующее напря-
жение UV = U^—I/с уменьшается,
соответственно уменьшается и си-
ла тока. Мгновенное значение си-
лы тока в некоторый момент вре-
мени t (считая от момента замы-
кания)
Как видно из этой формулы, сила тока уменьшается по экспо-
ненциальному закону, определяемому множителем е Rc .
Ток заряда создает на резисторе R падение напряжения
t
UR = iR = U(,e RC ,
так как
Z - - U6-e~
u R
Следовательно, напряжение на резисторе R также уменьшаете;
по экспоненциальному закону. Напряжение на конденсаторе С уве
личивается по мере заряда и может быть определено по фор
муле
Ue =U6-UR= U6 (1 — е~
Изменение напряжений и силы тока в зависимости от времен!
показано на рис. 165, б. Совершенно очевидно, что время, в теченш
которого сила тока в цепи, напряжение на конденсаторе С и рези
сторе R достигают определенного уровня, зависит от сопротивле
ния и емкости конденсатора. Чем меньше эти величины, тем быст
рее заканчивается переходной процесс. Через некоторый промежу
ток времени (в зависимости от величины R и С) конденсатор заря
дится до напряжения источника Uc, ток в цепи и напряжение н
резисторе R будут равны нулю.
2С
где Л — сопротивление, Ом;
С — емкость цепи, Ф.
Если теперь переключатель П по-
ставить в положение 2 (момент t2),
начнется разряд конденсатора через
резистор R. Скорость изменения силы
тока и напряжений такая же, как нпри
заряде. Следует только учитывать, что
направление тока и полярность напря-
жения на сопротивлении станут про-
тивоположными. Изменение амплитуд
тока и напряжений при разряде пока-
заны на рис. 165, в.
Для оценки скорости переходного
процесса введено понятие постоянная
времени цепи. Постоянной времени це-
пи RC называется время, в течение
которого напряжение на резисторе R
(или ток в цепи) уменьшается в е
(2.718) раз от начального значения.
Постоянная времени, с,
т0= RC,
Следовательно, за время то при заряде конденсатора напряже-
ние на резисторе R достигнет значения £7д=0,37 t/g и напряжение
на конденсаторе Л7с = 0,'63 (7g. Стационарное значение напряжений
и силы тока устанавливается в цепи за время Юто. С достаточ-
ной для практики точностью можно считать, что переходной про-
цесс заканчивается за время З то.
Аналогичные процессы происходят в цепи RC при поступлении
на вход импульсного напряжения. Например, в момент поступле-
ния положительного импульса происходит заряд конденсатора, по
окончании импульса — разряд.
Рассмотрим процессы в цепи, состоящей из активного сопротив-
ления R и индуктивности L. При подаче на вход цепи RL (рис.
166, а) прямоугольного импульса в цепи потечет ток, значение ко-
торого постепенно возрастает от нуля до максимального Im-U^IR.
Постепенное увеличение силы тока объясняется тем, что в момент
появления тока в катушке индуктивности создается э.д.с. самоин-
дукции, которая препятствует мгновенному нарастанию тока в це-
пи. Мгновенное значение силы тока во время переходного процесса
R ).
Зная ток в цепи, можно определить напряжение на резисторе
линии R и индуктивности L:
UR = lR = Un^ )
202
' UL = Uax-UR=Uaxe * .
Постоянная времени цепи RL равна отношению L/R, т. е. то=
—LIR. Следовательно, сила тока в цепи и напряжение на резисторе
R увеличиваются, а напряжение на индуктивности уменьшается по
экспоненциальному закону. Если длительность импульса на входе
больше 10 то, сила тока и напряжение достигают предельных (ста-
ционарных) значений. По окончании импульса в катушке индук-
тивности возникает э.д.с., которая поддерживает ток в цепи. По ме-
ре расхода энергии, запасенной в магнитном поле катушки, сила
тока и напряжения в цепи уменьшаются по экспоненте. Форма из-
менения напряжения и силы токов в цепи показаны на рис. 166, б.
Глава XII
ГЕНЕРАЦИЯ ИМПУЛЬСОВ
§ 81. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ
Мультивибраторы вырабатывают импульсы, форма которых
близка к прямоугольной. Их можно разделить на мультивибраторы:
с самовозбуждением (автоколебательный) и ждущий.
Мультивибратор с самовозбуждением. По схеме мультивибратор
является двухкаскадным усилителем на сопротивлениях с положи-
тельной обратной связью. Обратная связь создается за счет соеди-
нения выхода одного каскада со входом другого и способствует са-
мовозбуждению схемы. Если данные обоих каскадов одинаковые
то мультивибратор называется симметричным.
Типовая схема мультивибратора приведена на рис. 167, а. Рас-
смотрим принцип действия схемы. Допустим, что в исходном поло-
жении (рис. 167, б) транзистор VI открыт. Напряжение на коллек-
торе относительно эмиттера ц]к мало, а транзистор V2 закрыт и на-
пряжение на его коллекторе «2к~Дк-
Конденсатор С1, заряженный до этого до напряжения «щ, под
ключей через открытый транзистор VI к эмиттерному переходу VI
плюсом к базе. Эмиттерный переход V2 закрыт, и конденсатор С,
разряжается через /?2б, внутреннее сопротивление Ек и открыты!
транзистор VI, уменьшая напряжение между базой и эмиттером V2
Конденсатор С2 в это время заряжается через открытый эмит
терный переход транзистора VI и резистор R2K. Из-за падения на
пряжения на R2K, создаваемого током заряда С2, напряжение н;
коллекторе V2 и2к увеличивается постепенно.
Схема составлена так, что RrV>Ri:, поэтому заряд конденсатор:
С2 закончится раньше, чем разрядится конденсатор С1. После за
ряда конденсатора С2 насыщенное состояние транзистора VI. под
держивается током базы через резистор R/с.
20
В момент t\ конденсатор Cl разрядится полностью, и под дей-
ствием £к возникнет базовый ток транзистора V2, который прохо-
дит через резистор /?2б и конденсатор С1, заряжая его. Ток заряда
С1 в начальный момент максимален, поэтому V2 лавинообразно
откроется, и напряжение С2 приложится обратной полярностью к
переходу эмиттер — база транзистора VI, закрывая его.
Напряжение на переходе эмиттер — коллектор и1к транзистора
VI возрастает постепенно по мере заряда конденсатора С1 и
уменьшения зарядного тока и падения напряжения на резисторе
R1K, соответственно уменьшается отрицательное напряжение «2б-
Одновременно происходит разряд конденсатора С2 через резистор
RIq, внутреннее сопротивление источника питания и открытый
транзистор V2. В момент /2 происходит новое скачкообразное пере-
ключение схемы, транзистор V2 закрывается, а VI открывается.
Таким образом, мультивибратор генерирует колебания с формой
импульса на коллекторах, близкой к прямоугольной.
Симметричный мультивибратор генерирует импульсы со скваж-
ностью о=2, так как время импульса составляет полпериода Т.
Для построения автоколебательных и ждущих мультивибрато-
ров широко применяют логические интегральные схемы. Простей-
шая схема автоколебательного мультивибратора на ИС И-НЕ и
временные диаграммы напряжений, иллюстрирующие его работу,
показаны на рис. 168.
Это двухкаскадный усилитель, построенный на логических эле-
ментах D1 и D2 с положительной обратной связью через конден-
сатор С (рис. 168, б). На вход D1 подается суммарное напряжение
«вхь состоящее из напряжения «с на конденсаторе С и напряже-
204
ния положительной обратной связи и, снимаемого с выхода эл
мента D2.
До момента времени t0 конденсатор С заряжался через резисп
R под действием перепада напряжений на выходе D2 и выходе 1
(рис. 168, б).
По мере заряда конденсатора С входное напряжение элемен
D1 уменьшается (полярность и2 и ис встречная) и в точке to дост
гает напряжения «пор, равного порогу срабатывания элемента L
На выходе D1 устанавливается логическая единица (высокий ур
вень Е'), а на выходе инвертора D2 — логический нуль (низк
уровень Е°). Конденсатор С через открывшийся элемент D2 пс
ключается к элементу D1 и разряжается через резистор R. Напр
жение цВХ1 отрицательно и надежно запирает элемент D1. По ме
разряда С это напряжение увеличивается и при иВх, близком к i
роговому напряжению, элемент D1 работает в активном режиг
при котором напряжение на его выходе зависит от напряжения
входе. Поэтому и\ начинает изменяться раньше, чем нвх 1 достип
порогового значения. В момент времени t\ на выходе элемента .
устанавливается логический нуль, что вызывает изменение сост<
ния элемента D2 и установки на его выходе высокого уровня
Конденсатор начинает заряжаться. Ток заряда, максимальны!
начальный момент, создает на R большое, падение напряжен
плюсом приложенное ко входу D1, поддерживающее на выходе
состояние логического нуля. По мере заряда конденсатора С \
пряжение uBX i снова достигает порогового значения, при котор
состояние элемента D1, а значит и всей схемы изменяется, и с i
мента t2 начинается новый период колебания.
Длительность импульсов определяется временем заряда и р
ряда конденсатора С и зависит от значений R, С, типа логичеш
элементов, а также напряжения питания микросхемы.
Рассмотренная схема мультивибратора является практичен
симметричной и не позволяет в широких пределах изменять сквг
Рис. 168
ность импульсов. Кроме того, при
чрезмерном увеличении сопротив-
ления автоколебательный про-
цесс может прекратиться, и схе-
ма перейдет в стационарное сос-
тояние, при котором на выходе
одного элемента установится ло-
гический нуль, а другого — еди-
ница.
Если выполнить мультивибра-
тор на ИС 2И—НЕ, его работой
можно управлять, подавая на
один из входов соответствующие
импульсы. Такой мультивибратор называют ждущим.
Схема мультивибратора с независимой регулировкой скважно-
сти импульсов и частоты их следования показана на рис. 169. При
равенстве емкостей конденсаторов С1 и С2 и среднем положении
движка потенциометра мультивибратор вырабатывает симметрич-
ные импульсы, частота следования которых зависит от сопротивле-
ния резистора R1, определяющего время заряда и разряда конден-
саторов.
При перемещении движка потенциометра скважность импуль-
сов изменяется в широких пределах без изменения периода их сле-
дования. При подаче логического нуля на вход 1 элемента D1 гене-
рация импульсов прекращается и на выходе I устанавливается ло-
гическая единица, а на выходе II — нуль.
§ 82. БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРЫ
Блокинг-генераторы позволяют получить кратковременные им-
пульсы большой мощности, близкие по форме к прямоугольным;
их применяют в тех случаях, когда необходима большая скважность
импульсов, значительно большая, чем у мультивибраторов.
Блокинг-генератор является однокаскадным генератором им-
пульсов, в котором сильная положительная обратная связь обес-
печивается с помощью трансформатора (рис. 170, а). Работу бло-
кинг-генератора можно упрощенно объяснить с помощью графи-
ков (рис. 170, б). В момент времени ti напряжение на конденсаторе
С падает до нуля, и транзистор начинает открываться. В коллектор-
ной цепи появляется ток, который наводит э.д.с. во вторичной об-
мотке плюсом приложенную к эмиттеру, а минусом —к базе. Появ-
ляется ток базы, способствующий увеличению коллекторного тока
и заряжающий конденсатор С. Из-за сильной обратной связи про-
цесс развивается лавинообразно; в момент времени t2 транзистор’
сказывается в зоне насыщения, и напряжение на коллекторном пе-
реходе становится минимальным (кривая мк). За интервал времени
ti—^2 э.д.с. базовой обмотки достигает максимального отрицатель-
ного значения Сб.макс- На этом формирование переднего фронта им-
206
Рис 170
пульса заканчивается. Промежуток времени ti—12 чрезвычайно мал
и напряжение на конденсаторе С практически не меняется (кри-
вая ис). После достижения транзистором режима насыщения кон
денсатор заряжается под действием э.д.с. базовой обмотки чере:
открытый переход эмиттер — база. Сопротивление цепи заряда не
велико, и к моменту времени /3 напряжение на конденсаторе достиг
нет максимума «смаке- При этом сила тока в цепи базы и отрица
тельное напряжение «б уменьшаются.
В трансформаторе Т первичная обмотка оказывает намагничи
вающее влияние, а вторичная — размагничивающее. При пеизмег
ном токе коллектора в интервале t2—13 и уменьшающейся сил
тока базы размагничивающее действие вторичной базовой обмотк
уменьшается и, следовательно, результирующий магнитный пото
сердечника трансформатора растет приблизительно прямолинейш
Если магнитный поток увеличивается с постоянной скоростью, т
наводимые в обмотках э.д.с. сохраняют неизменные значения,
напряжение ик остается практически постоянным. Этим объясняе
ся формирование плоской вершины импульса.
Резкое уменьшение силы тока базы выводит транзистор из н,
сыщенного состояния и восстанавливает его усилительные свойств
после момента t3 сила коллекторного тока начинает уменьшатьс
что вызывает уменьшение скорости нарастания магнитного пото!
сердечника трансформатора. Уменьшаются э.д.с. базовой обмо
ки, отрицательное напряжение «б, а значит и сила коллекторно
тока.
Как только э.д.с. базовой обмотки по абсолютному значенг
станет меньше напряжения на конденсаторе «с, напряжение
переходе эмиттер — база окажется положительным, и он закроете
Сила коллекторного тока резко упадет, что приведет к изменеш
полярности вторичных э.д.с. трансформатора. Э.д.с. самоиндукции
первичной обмотки превысит напряжение ик на Дик, а напряжение
на переходе эмиттер — база станет больше напряжения заряжен-
ного конденсатора на Д«б-
Для уменьшения э.д.с. самоиндукции первичной обмотки транс-
форматора параллельно ей включают цепочку /?ШГ, которая со-
здает разрядный контур для э.д.с. Резистор /?к ограничивает выброс
напряжения А«к и силу- коллекторного тока до максимально допу-
стимого для данного транзистора.
После закрытия транзистора начинается медленный разряд
конденсатора С через базовую обмотку трансфор'матора, резисторы
Яв и Яф, внутреннее сопротивление источника питания Ек. Время
разряда зависит от емкости конденсатора и сопротивления цепи
разряда, имеющего большее значение, поэтому время паузы зна-
чительно превышает длительность импульса. Когда конденса-
тор полностью разрядится, начнется формирование нового им-
пульса.
Резистор Яф и конденсатор Сф образуют фильтр для напряже-
ния источника питания £к. Если это напряжение общее для всех
каскадов схемы, то изменение потребляемого тока во время им-
пульса блокинг-генератора, приводящее к уменьшению Ек, неблаго-
приятно сказывается на работе других каскадов.
Конденсатор фильтра Сф за период паузы заряжается от источ-
ника через резистор 2?ф; в период генерации импульса конденсатор
разряжается через транзистор, уменьшая тем самым нагрузку ис-
точника питания.
Выходное напряжение (импульс) снимается со специальной на-
грузочной обмотки трансформатора.
§ 83. ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА
Генераторы пилообразных импульсов служат для получения им-
пульсов пилообразной формы, широко используемых для разверт-
ки луча ЭЛТ в осциллографах, индикаторах и схемах автопод-
стройки частоты гетеродина приемников РЛС, для создания растра
в телевизорах и других устройствах. Импульс имеет два характер-
ных участка: участок линейно нарастающего напряжения, или пря-
мой ход, и участок убывающего по экспоненциальному закону на-
пряжения, или обратный ход.
В генераторе пилообразного напряжения (ГПН) напряжение
должно изменяться линейно, ток, создаваемый им в цепи, может
быть нелинейным. В генераторе пилообразного тока (ГИТ) форма
тока в нагрузке (например, в катушках отклоняющей системы)
должна быть линейной, форма импульсов напряжения, вызыва-
ющего этот ток, во внимание не принимается.
Генератор пилообразного напряжения использует заряд или
разряд конденсатора. Простейшая схема ГПН и временные диа-
граммы напряжений в схеме приведены на рис. 171, а.
208
При подаче отрицательного импульса на вход схемы транзистор
запирается и конденсатор С заряжается через резистор от источ-
ника Е по экспоненциальному закону. Формируется прямой, рабо-
чий ход /р (рис. 171, б). В момент времени t2 импульс меняет по-
лярность, база становится положительной, транзистор открываете?
и конденсатор быстро разряжается через малое сопротивленш
участка коллектор — эмиттер. Длительность обратного хода t0 зна
чительно меньше рабочего хода.
Для повышения линейности надо брать начальный участок экс
поненты, но при этом амплитуда импульса невелика. На практик!
используют более сложные схемы, в которых заряд конденсатор;
производится через стабилизатор тока, что способствует повыше
нию линейности прямого хода пилообразного напряжения.
В данной схеме длительность рабочего хода и амплитуда пило
образного импульса зависят от длительности отрицательного им
пульса. От этого недостатка свободны фантастронные генератор!
линейно изменяющегося напряжения, которые запускаются им
пульсами малой длительности, а также могут работать в автокс
лебательном режиме.
Генератор пилообразного тока обычно служит для получени
линейно изменяющегося тока в отклоняющихся катушках электрон
20
/
но-лучевых трубок с электромаг-
нитным управлением луча. Экви-
валентная схема отклоняющей
катушки представлена на рис.
172, а, где i иг — индуктивность
и омическое сопротивление ка-
тушки; Со — емкость, эквивалент-
но распределенная емкости ка-
тушки и схемы; R,n — активное
сопротивление, включаемое па-
раллельно для обеспечения за-
данного переходного режима, а
также учитывающее активные по-
тери Ь сердечнике.
Определим, какой должна быть форма напряжения на катушке
при линейном изменении в ней тока I, = —, где /маКс —сила
максимальная отклоняющего тока; tp — длительность рабочего хода.
Как следует из эквивалентной схемы (см. рис. 172, а),
, d11. , . , 7 макс , 7макс
uK=u. +ur — L ——-+ rt. — L—----Н г ——t.
L dt L t9 ip
Здесь перепад напряжения uL=LIKltv, приложенный к индуктив-
ности L, создает линейное изменение тока iL, а линейная составля-
ющая напряжения иг=г1кЛКСЦр, обеспечивает компенсацию падения
напряжения, вызванного током iL на активном сопротивлении г.
Для создания напряжения ик трапецеидальной формы (с началь-
ным перепадом) (рис. 172, б) можно воспользоваться любым ГПН.
Для этого достаточно в цепь заряда конденсатора последователь-
но включить дополнительный резистор нужным сопротивлением.
Для устранения влияния цепи катушки на параметры ГПН,
вырабатывающего импульсы трапецеидальной формы, между ними
следует поставить эмиттерный повторитель с большим входным и
малым выходным сопротивлением.
На рис. 173 приведен пример простейшей схемы ГПТ, выполнен-
ного на транзисторах. Отклоняющая катушка включена в эмиттер-
ную цепь выходного транзистора V3. К базе транзистора \'3 под-
водится напряжение трапецеидальной формы, которое формирует-
ся с помощью генератора линейно изменяющегося напряжения,
выполненного на транзисторе V/. Этот генератор отличается от рас-
смотренного на рис. 171 только тем, что в нем последовательно с
конденсатором С включен резистор R, который обеспечивает на-
чальный перепад напряжения uL. Диод V2 служит для уменьшения
длительности обратного хода, так как создает цепь разряда конден-
сатора помимо резистора R.
§ 84. ТРИГГЕРЫ
Триггером называется устройство, имеющее два состояния ус-
тойчивого равновесия, которые под воздействием внешнего управ-
ляющего сигнала могут переходить скачком из одного состояния
в другое всякий раз, когда действующее на его вход управляющее
напряжение превышает некоторый фиксированный уровень. Триг-
геры, у которых состояния устойчивого равновесия отличаются
уровнем потенциала на его выходе, называют статическими или
потенциальными триггерами.
Статические триггеры широко используют в цифровых и им-
пульсных устройствах в качестве счетчиков, делителей частоты сле-
дования импульсов, формирователей импульсов прямоугольной
формы, в различного рода управляющих устройствах и др.
В настоящее время применяют большое количество разновидно-
стей триггерных устройств на интегральных схемах, отличающихся
выполняемой функцией, схемотехнической реализацией, способом
записи информаций и т. д.
Триггеры на интегральных логических элементах классифици-
руют:
по способу записи информации — несинхронизируемые (асин-
хронные), синхронизируемые (синхронные);
по способу организации логических связей (функциональному
признаку) —с раздельной установкой состояний «О» и «1» (RS-триг-
геры); универсальные с раздельной установкой состояний «О»
и «1» (JK-триггеры); со счетным входом (Т-триггеры); комбиниро-
ванные (RST-, JKRS-, DRS-триггеры и т. д.).
При помощи специальных меток указывают функциональное
назначение входов:
S — для раздельной установки триггера в состояние «1» (S-
вход); R — для раздельной установки триггера в состояние «О»
(R-вход); J — для установки состояния «1» в универсальном триг-
гере (Л-вход);Т — счетный (Т-вход); D — информационный для ус-
тановки триггера в состояние «ls> и «О» (D-вход); С — исполнитель-
ный управляющий (командный) для осуществления приема инфор-
мации. Вход синхронизации (С-вход).
Состояние триггера характеризуется информационными значе-
ниями сигналов на его выходах, из которых один Q называют пря-
мым, а второй Р — инверсным. В
нормальном режиме работы триг- _______ _______________ ''
гера на выходе действуют пара- I I
фазные сигналы P = Q. [J Rk
Основу всякого триггера со- 11
ставляет бистальная ячёйка (БЯ) JXT zpk
(рис 174). W/F
Устойчивые состояния БЯ ха-
рактерны тем, что один из ключей 1
заперт, а второй открыт и насы-
щен. При первичном включении рис 174
21!
сила тока, проходящего через один из транзисторов, окажется I
больше, чем через другой. Это приведет к лавинообразному процес- 1
су увеличения силы тока первого транзистора и закрытию другого. |
При повторном включении состояния могут измениться, т. е. запи- I
рание VI или V2 равновероятны.
Цель управления БЯ состоит в том, чтобы с помощью внешних i
сигналов задавать то или иное из двух устойчивых состояний или |
изменять данное устойчивое состояние на противоположное. Раз- j
личают два способа (режима) управления: режим раздельных exo- |
дов и режим общего (счетного) входа.
RS-триггер — это триггер с раздельной установкой состояний
«О» и «1». В режиме раздельных входов (рис. 175, а) параллельно
каждому из транзисторов, входящих в состав БЯ, подключается
еще транзисторный ключ (У<? и V4). Эти ключи управляются внеш-
ним сигналом — током базы, принимающим одно из двух значений:
1б+ или 0. Функции управляющих ключей аналогичны функциям
металлических контактов: они могут быть либо замкнуты, либо
разомкнуты.
Пусть в исходном состоянии БЯ транзистор VI заперт, V2 от-
крыт и насыщен, а оба ключа VI и V4 заперты. Если отпереть тран-
зистор V4 током Iq+, состояние БЯ не изменится, так как напряже-
ние «к2 в исходном состоянии уже было близко к нулю. Если же
отпереть транзистор V3, потенциал uKi падает до нуля; вместе с ним
падает до нуля потенциал базы «62, а значит, транзистор V2 запи-
рается. При этом за счет регенерации транзистор VI отпирается
до насыщения. После того как достигнуто новое устойчивое состоя-
ние, ключ V3 теряет свое управляющее действие; его «размыкание»
и «замыкание» не меняет потенциалов ыК1 и Нб2, близких к нулю.
Чтобы вернуть БЯ в исходное состояние, необходимо отпереть
транзистор V4.
Таким образом, режим раздельных входов характерен поочеред-
ной подачей отпирающих сигналов на оба входа БЯ (рис. 175, б).
При этом одновременное поступление отпирающих импульсов
на оба входа в данной схеме недопустимо, так как результат одно-
212
временного действия отпирающих сигналов оказывается неодн
значным, что неприемлемо в цифровых схемах. Такой триггер п
лучил название RS-триггера по начальным буквам слов set (уст
новление) и reset (переключение). Следовательно, сигнал на вхо
Л> устанавливает начальное (исходное) состояние БЯ, а сигнал
входе R меняет это состояние.
Легко заметить, что каждая пара в RS-триггере представлю
•собой двухвходовую схему ИЛИ—НЕ типа ТЛНС или, как roi
рят, выполненную в базе ТЛНС. На рис. 176 тот же триггер noi
зан с использованием стандартного обозначения схем ИЛИ—Е
Таким образом, можно показать, что любой триггер является <
вокупностью нескольких определенным образом соединенных э.
ментов.
На рис. 177, а дан RS-триггер, составленный из двух элемен-
2И—НЕ, а на рис. 177, б — символическое обозначение RS-триг
ра и его логическая формула.
RST-триггер синхронный, состояние его может меняться тол)
при поступлении специальных тактовых импульсов. Рассмотрена
выше RS-триггер относится к асинхронным, у которых состоя!
изменяется тогда, когда меняется уровень на соответствующем в
де. Большее распространение имеют синхронные триггеры. В п
межутках между тактовыми импульсами изменения уровней
входах S и R не вызывают изменения состояния триггера, а лг
Рис. 177
Рис. 178
«программируют» то состояние, которое он примет при поступле-
нии очередного тактового импульса.
В обозначении RST-триггера буква Т связана с тактовыми им-
пульсами, но сам тактовый вход на схемах обозначают обычно бук-
вой С (от английского clock —времязадающий). На рис. 178, а, б,&.
показаны соответственно структура, символ и временная диаграм-
ма работы RST-триггера. В основе структуры лежит известный уже-
RS-триггер, выполненный на основе схем 2И—НЕ (см. рис. 177).
Входы этого триггера управляются с помощью еще двух схем
2И—НЕ, которые инвертируют уровни S и R при наличии тактового
импульса С. В отсутствие тактового импульса, при С—0, схемы.
2И—НЕ бездействуют, и состояние RST-триггера не меняется.
Т-триггер— это триггер со счетным входом. Режим общего вхо-
да в триггерах возможен только при наличии внутренней памяти..
В дискретных схемах память осуществлялась в виде двух запоми-
нающих конденсаторов. В интегральных схемах конденсаторов ста-
раются избегать, поэтому внутреннюю память осуществляют схем-
ным путем, без использования конденсаторов.
Структура интегрального триггера с общим входом (Т-тригге-
ра), а также его символ и временная диаграмма показаны соответ-
ственно на рис. 179, а, б, в. Из рисунка видно, что Т-триггер состо-
ит из двух RST-триггеров (М и N) и инвертора, через который
подается тактовый импульс на N-триггер. Триггер М называется
ведущим, а триггер N — ведомым.
В интервале между тактовыми импульсами (когда С=0), уров-
ни на выходах обоих триггеров одинаковы: Q2= Qi. Пусть, напри-
Рис. 179
214
мер, Q2=Qj=1 (см. исходное состояние на рис. 179, в). Для того
чтобы очередной тактовый импульс изменил состояние ведущего
триггера (т. е. обеспечил значение Qi = 0), необходимо предвари-
тельно задать на его входах соответствующие уровни: St = О и Ri =
= 1. Эту функцию выполняют перекрестные обратные связи с вы-
хода ведомого триггера на вход ведущего. Действительно, из рис.
179, а следует: Si = ^2=0 и /?1 = (?2=1- Таким образом, в интер-
вале между тактовыми импульсами ведущий триггер подготовлен
к изменению своего состояния, и последнее меняется при поступле-
нии очередного тактового импульса (момент t\ на рис. 179, а).
Что касается ведомого триггера, то его состояние во время так-
тового импульса не может измениться, поскольку в_то время на его
тактовом входе действует запрещающий сигнал С—0. Следова-
тельно, во время тактового импульса выходные величины Q и Q не
меняются, а значит не меняются и входные величины Sj и R\. По-
следнее обстоятельство обеспечивает надежное переключение ве-
дущего триггера.
Из рис. 179, а ясно, что переключение ведущего триггера сопро-
вождается изменением уровней S2 и /?2 на входах ведомого триг-
гера. Поэтому к концу тактового импульса ведомый триггер оказы
вается подготовленным к переключению в новое состояние, соот
ветствующее новому состоянию ведущего. Такое переключение про
исходит по окончании тактового импульса, когда на тактовом вход<
ведомого триггера восстанавливается разрешающий сигнал С—
(момент /2 на рис. 179, в). Таким образом в Т-триггере каждьп
тактовый импульс вызывает переход в новое устойчивое состояние
но с запаздыванием на величину, равную длительности тактовог
импульса.
Йз рис. -179, в видно, что частота следования импульсов на вы
ходах Т-триггера в 2 раза меньше частоты следования импульсо
на входе С, т. е. Т-триггер является делителем частоты на два. И<
пользуя Т-триггеры, можно построить делитель частоты с любы
коэффициентом деления.
Глава XIII
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСОВ
§ 85. АМПЛИТУДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ
• Ограничитель имеет схему, напряжение на выходе которой ост
ется постоянным после достижения определенного уровня, несмс
ря на дальнейшее изменение входного напряжения. Уровень напр
жения, начиная с которого напряжение на выходе ограничителя с
тается постоянным, называется порогом ограничения.
По способу ограничения существующие схемы подразделяют
на ограничители по максимуму (сверху) и ограничители по мит
муму (снизу).
Ограничитель по максимуму имеет схему, напряжение на выходе
которой остается постоянным при достижении определенного мак-
симального значения. Соответственно к ограничителям по миниму-
му относятся схемы с минимальным уровнем (порогом) ограниче-
ния. Ограничители по максимуму и минимуму входят в группу од-
носторонних ограничителей.
Ограничитель, имеющий два порога ограничения по максимуму
и минимуму, называется двусторонним.
С помощью ограничителей можно отбирать импульсы по поляр-
ности и амплитуде. Если на вход ограничителя подать последова-
тельно положительные и отрицательные импульсы, на его выход
пройдут (в зависимости от схемы) только положительные или толь-
ко отрицательные импульсы. Ограничители применяют для улуч-
шения формы исходного импульса и т. д.
В зависимости от ключевой схемы различают диодные и тран-
зисторные ограничители. В отличие от диодных транзисторные ог-
раничители наряду с ограничением могут усиливать сигнал, поэто-
му их называют усилителями-ограничителями. Ограничители долж-
ны обеспечивать высокую стабильность и линейность передаточной
характеристики в области пропускания,, высокую стабильность
уровней ограничения.
Транзисторный усилитель-ограничитель имеет два порога огра-
ничения: первый порог определяется уровнем входного напряже-
ния ивх, при котором транзистор еще заперт, второй — уровнем
входного напряжения, при котором транзистор входит в режим на-
сыщения.
Работа транзисторного усилителя-ограничителя рассматрива-
лась в § 72.
Диодные ограничители бывают последовательные (рис. 180) и
параллельные (рис. 181). В последовательном диодном ограничи-
теле по минимуму диод V закрыт опорным напряжением Е (рис.
180, а), выходное напряжение превысит опорное только тогда, ког-
да входное напряжение, приложенное к диоду в прямом направле-
нии, превысит опорное напряжение.
В последовательном диодном ограничителе по максимуму (рис.
180, б) диод открыт опорным напряжением. Выходное напряжение
повторяет форму входного до тех пор, пока входное напряжение,
приложенное к диоду в непроводящем направлении, не превысит
опорного напряжения Е и не закроет диод.
Если выполняется условие
Rx.пр + Rr < R < Лд.обр + R? >
где 7?д.пР,/?д.обр - среднее значение прямого и обратного сопротив-
ления диода;
/?г — внутреннее сопротивление генератора входного
напряжения, то порог ограничения и уровень ог-
раничения равны опорному напряжению Е, с по-
мощью которого можно в широких пределах из-
менять порог и уровень ограничения.
216
Для получения двустороннего ограничения применяют комб
нированную схему из ограничителей по максимуму и по минимум
Последовательная схема двустороннего ограничения подобно
типа, а также временная диаграмма напряжений изображены 1
рис. 180, в. Первый каскад на диоде VI ограничивает входной с!
нал по максимуму, а второй на диоде V2 — по минимуму. Возмо:
на и другая последовательность включения каскадов ограничен!
Схема параллельного диодного ограничителя по максиму]
и его временные диаграммы напряжений изображены на pi
181, а. Входное напряжение ивх в положительный полупериод м
жет открыть диод V только при напряжениях, больших опорно
напряжения Е. Открытый диод шунтирует входную цепь и подкл
чает к выходу источник Е. При уменьшении входного напряжен
диод закрывается и форма напряжения на выходе соответству
форме «вх-
В схеме параллельного диодного ограничителя по миниму:
(рис. 181, б) выходное напряжение превысит опорное напряжение
только при ивх>Е. При этом диод V закрывается и не шунтиру
входную цепь. Следовательно, уровень ограничения, так же как
порог ограничения, будут определяться значением опорного г
пряжения Е.
Схема двустороннего параллельного ограничителя и соответст!
ющие диаграммы приведены на рис. 181, в. Цепочка E\V 1 обеш
чивает ограничение по максимуму, EoV2— по минимуму.
§ 86. ФИКСАТОРЫ УРОВНЯ
Фиксирующая схема применяется в случае, когда необходимо,
чтобы напряжение или сила тока в какой-либо точке схемы изменя-
лись в заданных пределах. Например, в схемах развертки индика-
торов кругового обзора радиолокаторов необходимо, чтобы импульс
пилообразного тока всегда начинался с нулевого значения.
Схема восстановления постоянной составляющей является част-
ным случаем фиксирующей и применяется тогда, когда напряже-
ние на входе усилителя к приходу следующего импульса должно1
быть равно нулю.
При усилении импульсов часто используют усилители на сопро-
тивлениях (рис. 182, а).
Импульс с выхода предыдущего каскада на вход следующего1
передается через конденсатор С и входное сопротивление транзис-
тора Гб-
При передаче положительного импульса конденсатор С заря-
жается за счет постоянной составляющей напряжения импульса.
По окончании импульса конденсатор разряжается. Постоянная
времени заряда конденсатора С значительно меньше постоянной
времени разряда, так как заряд происходит через малое сопротив-
ление Гб, а разряд — через резистор R. Конденсатор С к моменту
прихода следующего импульса полностью не разрядится. На нем
окажется остаточное напряжение Uo (рис. 182, б), минус которого'
приложен к базе транзистора V2. После прохождения второго им-
пульса к моменту прихода третьего на конденсаторе остаточное на-
пряжение возрастает до 2U0 и т. д., пока транзистор V2 вообще не
запрется.
Чтобы зафиксировать нулевой потенциал на базе усилителя,
параллельно резистору подключается фиксирующий диод V3.
Сопротивление разрядной цепи конденсатора С и постоянная вре-
мени разряда становятся меньше постоянной времени заряда, так
как разряд происходит через малое сопротивление диода V3 и со-
противление открытого транзистора VI. За счет этого к моменту
поступления следующего импульса конденсатор полностью разря-
218
При включении в схему резистора R1 и диода V3, как показано
(пунктиром (см. рис. 182, а), напряжение на базе будет фиксировать-
ся на уровне, зависящем'от соотношения резисторов R и R1, а так-
же напряжения £к.
§ 87. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ И ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ЦЕПИ
Преобразование формы импульсов с помощью ограничителе!
-позволяет изменять форму верхней или нижней части импульса
Иногда возникает необходимость изменить'форму переднего ил1
заднего фронта, а также длительность импульса. Например, прт
«формировании- пусковых импульсов предпочтительнее импульсы <
крутыми фронтами и малой длительностью.
Рассмотрим другой пример. При прохождении через обмотю
трансформатора прямоугольного импульса тока в обмотках возни
кают опасные для изоляции переходные напряжения. Чтобы устра
(нить перенапряжение, форму фронтов необходимо сгладить —еде
дать более пологой.
Изменение формы фронтов и длительности импульсов осущест
вляется с помощью дифференцирующих и интегрирующих це
пей.
Дифференцирующая цепь состоит из резистора R и конденсате
pa С, включенных последовательно по схеме рис. 183, а. Характер
ной особенностью этой цепи является малая постоянная времени
которая должна быть значительно меньше длительности входной
импульса.
Предположим, что на вход цепи подаются прямоугольные им
пульсы. В момент подачи импульса ti сила тока заряда конденса
тора С наибольшая, на резисторе R создается падение напряжена
примерно равное амплитуде импульса на входе.
Сила тока по мере заряда конденсатора быстро уменьшаете
(тзар мала) по экспоненциальному закону и в момент полного за
ряда конденсатора становится равной нулю. По такому .же закон
уменьшается напряжение на выходе цепи. По окончании входног
импульса (момент t2) напряжение на входе равно нулю, и кондеи
сатор С начнет разряжаться. Через резистор R потечет ток разря
Рис. 183
Рис. 184
2
да конденсатора С противоположного направления. Совершенно-
очевидно, что амплитуда и длительность тока разряда равны ампли-
туде и длительности тока заряда. Следовательно, на выходе схемы
на резисторе R выделяются положительный и отрицательный ост-
роконечные импульсы малой длительности (рис. 183, б).
Интегрирующая цепь состоит из тех же элементов: резистора R'
и конденсатора С, но порядок их включения изменен (рис. 184, а).
Кроме того, постоянная времени этой цепи должна быть соизмери-
ма или больше длительности импульса. В момент поступления по-
ложительного, прямоугольного импульса t\ начинается заряд конден-
сатора С. Напряжение на конденсаторе увеличивается по экспонен-
циальному закону. К моменту окончания импульса /2 конденсатор
полностью или частично (в зависимости от постоянной времени)
зарядится. По окончании входного импульса, когда напряжение на
входе станет равным нулю, конденсатор начнет разряжаться. Раз-
ряд происходит также по экспоненциальному закону. Следователь-
но, в результате воздействия интегрирующей цепи длительность,
импульса увеличивается и фронты импульса становятся более поло-
гими (рис. 184, б).
§ 88. ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ПОВТОРЕНИЯ
ИМПУЛЬСОВ
Необходимость в делении частоты возникает, например, при:
построении частотных синтезаторов для получения из колебаний
одной частоты, стабилизированной кварцем, набора частот, в целое-
число раз меньших опорной, из которых впоследствии формируется:
дискретная сетка частот с нужным шагом. В электронных часах
кварцевый генератор вырабатывает колебания частотой в сотни,
килогерц. Для получения секундных импульсов применяют дели-
тель частоты с коэффициентом деления 105 и более.
Деление частоты в настоящее время осуществляется, как пра-
вило, с помощью триггерных схем. Триггер со счетным входом (Т-
триггер) делит частоту, поступающую на его вход, на два. Три'
триггера, включенные последовательно, имеют коэффициент деле-
ния й = 23; п триггеров, включенных по такой же схеме, позволяют
получить k=2n.
При подаче на вход обнуленного Т-триггера первого импульса
(рис. 185, а) в нем зафиксируется сигнал «1», а при подаче на вход
второго импульса Т-триггер сбросится на «О» (обнулится), с его-
инверсного выхода импульс поступает на второй Т-триггер и пере-
водит его в новое Состояние. Как следует из рис. 185, б, импульс на
выходе Q третьего триггера будет появляться после каждого вось-
мого импульса, поступающего на вход, на выходе четвертого триг-
гера—после каждого шестнадцатого входного импульса и т. д.
Другими словами, схема, изображенная на рис. 185, а, считает
число импульсов по модулю, равному целой степени числа 2 (в дан-
ном случае по модулю 16).
220
} и ПП П gП 7Пg п п^ппп
Qu
Рис. 185
В ряде случаев с помощью триггерных ячеек требуется осущест-
вить деление (или счет) числа импульсов, поступающих на вход
счетчика, на произвольное целое число m<.k=2n.
Один из способов решения этой задачи состоит в том, что перед
началом каждого цикла счета импульсов триггеры устанавливают-
ся с помощью обратных связей, указанных на схеме пунктиром, в
такое состояние, при котором в нем записано число k—т—2п—т
(в двоичной форме записи). Тогда при поступлении на счетчик т
импульсов он полностью заполнится, и на его выходе возникнет
импульс переполнения, фиксирующий поступление т импульсов
на вход счетчика. После этого счетчик снова устанавливается в ис-
ходное состояние (в нем записывается число k—т) и т. д. Для ус-
тановки в счетчике (делителе) начального числа k—т применяют
систему связей выхода счетчика с S-входами тех триггеров, в кото-
рых перед началом счета должна быть записана цифра 1. При этом
связь может осуществляться с выхода любого триггера на S-вход
предшествующих триггеров. На практике существует много вари-
антов построения делителей с произвольным коэффициентом деле-
ния.
§ 89. ЗАДЕРЖКА ИМПУЛЬСОВ ВО ВРЕМЕНИ
При запуске импульсных схем общим пусковым импульсом ино-
гда необходимо обеспечить сдвиг во времени запуска одной схемы?
по отношению к другой. Для этой цели используют задерживающие
цепи и схемы. Если время задержки невелико, порядка долей
221
или единиц микросекунд, целе-
сообразно применять задержи-
вающие цепи — коаксиальный
кабель или искусственную
длинную линию.. Чаще исполь-
зуют искусственную длинную
линию, так как длина коакси-
ального кабеля даже при ма-
лых задержках должна быть
чрезмерно большой.
В тех случаях, когда не тре-
буется, чтобы выходной им-
пульс повторял форму входно-
го, можно применять устройст-
во управляемой временной за-
держки импульсов, структур-
ная схема которого приведена
на рис. 186, а. В качестве вре-
мязаДающего элемента исполь-
зуется генератор линейно из-
Рис- 186 меняющегося напряжения
(ЛИН). Временная диаграмма
работы устройства приведена на рис. 186, б. В момент времени t\
на вход устройства приходит запускающий импульс и\, который за-
пускает ждущий мультивибратор; последний импульсом и2 запуска-
ет генератор ЛИН на время 7’р=(и.-
Импульс пилообразной формы и3 с генератора ЛИН поступает
на вход схемы сравнения, а на второй вход этой схемы подается
управляющий сигнал ил. В момент t2, когда напряжение и3. достига-
ет уровня ип, схема сравнения срабатывает и формирует импульс ы4,
.задержанный относительно входного импульса, на время
<з =/2 —Л = ^рИи/«м»
которое изменяется линейно с изменением ип. Задержанный им-
пульс и4 поступает на формирователь, который формирует им-
пульс «5 заданной формы.
Достоинством рассмотренного устройства является простота уп-
равления и возможность получения высокой точности и стабильно-
сти временной задержки. Это свойство используют для решения та-
ких важных задач, как измерение дальности в судовых радиолока-
торах, осуществление фазоимпульсной модуляции, преобразование
(напряжения в цифровой код.
Глава XIV
РЕЗЕРВНЫЕ (АВАРИЙНЫЕ) РАДИОСТАНЦИИ
И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
АВАРИЙНЫХ СРЕДСТВ РАДИОСВЯЗИ
|§ 90. СУДОВОЕ РАДИООБОРУДОВАНИЕ.
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛАМИ
РЕГИСТРА СССР
Основные средства радиосвязи. Средства радиосвязи предназна-
чены для передачи или приема информации с помощью радиоволн.
Основные средства радиосвязи морских судов разделены по своему
назначению на главные (навигационные), резервные (аварийные)
и эксплуатационные.
Главные (навигационные') средства радиосвязи служат для пе-
редачи и приема сигналов тревоги, бедствия, срочности и безопас-
ности, сообщений, относящихся к аварии, навигационных предуп-
реждений, метеорологических прогнозов, медицинских советов, а
также для приема сигналов времени. Допускается использование
главных средств радиосвязи для приема и передачи служебной и
частной корреспонденций.
К главным средствам радиосвязи относятся главный передат-
чик и главный приемник.
Резервные (аварийные) средства радиосвязи предназначены
для связи предпочтительно во время бедствия судна, а также в дру-
гих экстренных случаях, когда использование главных средств ра-
диосвязи становится невозможным.
К резервным (аварийным) средствам радиосвязи относится
резервный (аварийный) передатчик, .резервный (аварийный) при-
емник. Вспомогательными приборами резервных (аварийных)
средств радиосвязи являются: автоматические податчики сигналов
тревоги, автоматические податчики сигналов тревоги и бедствия,
автоматические приемники сигналов тревоги.
Эксплуатационные средства радиосвязи предназначены для пе-
редачи и приема служебной корреспонденции эксплуатационного
характера, а также аварийной и частной корреспонденции. К ним
относятся эксплуатационные передатчик и приемник.
Средства радионавигации, работающие на основе использова-
ния свойств распространения радиоволн, предназначены для опре^-
деления местонахождения судна или обнаружения препятствий.
К средствам радионавигации морских судов относятся радиопе-
ленгаторы, радиолокационные станции, приемные устройства ги-
перболических систем радионавигации, радиодальномеры и т. щ.
Средства радиопоиска предназначены для обнаружения плава-
ющих в море спасательных средств с людьми с помощью радио-
волн. К средствам радиопоиска на морских судах относятся радио-
поисковые станции и автоматические аварийные радиомаяки.
22$
Средства командной трансляции предназначены для передачи
служебных распоряжений судовой администрации во все жилые,
служебные и общественные помещения, а также на открытые па-
лубы судна. К средствам трансляции относятся командные транс-
ляционные устройства.
Судовое радиооборудование по своим эксплуатационным тех-
ническим характеристикам должно удовлетворять требованиям,
предъявляемым к радиооборудованию морских судов Регистром
СССР.
§ 91. ПЕРЕНОСНАЯ РАДИОСТАНЦИЯ
СПАСАТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ «ПЛОТ»
Назначение и общие данные радиостанции. Переносная радио-
станция спасательных средств «Плот» предназначена для работы в
аварийных условиях на спасательных шлюпках или надувных спа-
сательных плотах. Радиостанция является приемопередающей и
позволяет осуществлять двустороннюю радиотелеграфную и ра-
диотелефонную связь, а также одностороннюю автоматическую по-
дачу радиотелеграфных сигналов тревоги и бедствия и радиоте-
лефонного сигнала тревоги.
В комплект радиостанции входят: передатчик, приемник, авто-
матический податчик радиотелефонных сигналов тревоги и бед-
ствия, автоматический податчик радиотелефонных сигналов тре-
воги; блок питания, антенное устройство.
Передатчик радиостанции имеет четыре фиксированные часто-
ты: 500 (600 м), 2182 (137,48 м), 6273 (48,82 м) и 8364 кГц
(35,86 м).
Приемник радиостанции супергетеродинного типа рассчитан
для приема радиосигналов типа А1А, A2A, АЗЕ на любой частоте
в диапазонах 400—550 кГц (750—545 м), 1605—2850 (186,91 —
105,26 м), 6000—9000 кГц (59—33,3 м).
Чувствительность приемника не хуже 100 мкВ на первом под-
диапазоне и не хуже 50 мкВ на втором и третьем. Выход приемни-
ка рассчитан на подключение головных телефонов.
Автоматический податчик радиотелеграфных сигналов тревоги
и бедствия предназначен для подачи двенадцати четырехсекунд-
ных тире с паузами в 1 с сигнала «SOS», повторяемого трижды, и
двух десятисекундных тире для пеленгования. Автоматический по-
датчик радиотелефонных сигналов тревоги — для модуляции несу-
щей частоты 2182 кГц двумя чередующимися через 0,25 с синусо-
идальными колебаниями 1300 и 2200 Гц. Длительность цикла пере-
дачи 30 с.
Источником питания радиостанции является генератор пере-
менного тока с ручным приводом, вырабатывающим напряжение
17 В.
Первичное напряжение с помощью трансформатора и выпрями-
телей преобразуется в следующие вторичные напряжения: 2,4; 4-3;
6,3; —17; +150; —260; +300 В.
224
Радиостанция может работать на одну из трех приемопереда-
ющих антенн: штыревую длиной 6 м, мачтовую длиной Эми змей-
ковую длиной 100 м.
Функциональная блок-схема радиостанции. 11а рис. 187 дана
функциональная блок-схема радиостанции (передатчика и прием-
ника). Радиостанция работает в режиме передачи и приема на об-
щую антенну. Переход с передачи на прием и обратно осуществ-
ляется с помощью переключателя рода работы, расположенного
на передней панели.
Передатчик радиостанции состоит из двух каскадов и модуля-
тора. Первый каскад — задающий кварцевый генератор, собран на
лампе 1П24Б. Для каждой частоты предусмотрен отдельный
кварц, включенный между управляющей и экранирующей сетками.
В анодную цепь задающего генератора включены контуры, настро-
енные на соответствующие рабочие частоты. Второй каскад — уси-
литель мощности, собран на лампе 6Р2П. В анодную цепь усили-
теля мощности включены контуры, настроенные на рабочие часто-
ты. С отводов контурной катушки напряжение высокой частоты
через вариометр подается в антенну.
Модулятор имеет четыре каскада. Первые три каскада собра-
ны по однотактной, а выходной — по двухтактной схемам на полу-
проводниковых триодах. На вход модулятора подается либо сиг-
нал звуковой частоты 1300 Гц с тонального генератора, либо зву-
ковое напряжение с микрофона. Со вторичной обмотки модуляци-
онного трансформатора оконечного каскада напряжение низкой
частоты подается на анод и экранную сетку оконечной лампы пе-
редатчика.
Приемник радиостанции супергетеродинного типа имеет три диа-
пазона и рассчитан для приема радиосигналов типа А1А, A2A и
АЗЕ. Все каскады приемника собраны на полупроводниковых три-
одах.
Управление радиостанцией. Согласно указаниям по безопасной
эксплуатации при работе на передачу нельзя прикасаться к неизо-
лированным частям антенны, так как в ней образуется большое
высокочастотное напряжение. Во время вращения ручного генера-
8—1725"
225
Рис. 187
тора нельзя прикасаться к внутренним токонесущим частям радио-
станции, а также заменять лампы во избежание поражения элек-
трическим током высокого напряжения.
Радиостанция переносится в шлюпку или надувной плот при
аварии судна. Если этого сделать нельзя, она может быть сброше-
на с борта судна или спущена на воду (так как имеет положитель-
ную плавучесть) с помощью линя, закрепленного за ручки на кожу-
хе радиостанции.
При подготовке радиостанции к работе необходимо:
отвернуть барашки и снять крышки;
установить радиостанцию на банке шлюпки или на отведенном
месте центральной распорки плота;
закрепить радиостанцию согласно инструкции, помещенной на
передней панели;
вставить и зафиксировать ручки на валу генератора;
развернуть антенное устройство;
опустить грузик заземления за борт в воду.
При обслуживании радиостанции во время работы на передачу
в телеграфном режиме следует:
установить переключатель рода работы (ПРР) в положение
«Передача ключом», переключатель «Частота передачи» — в поло-
жение «500 кГц», нажать кнопку телеграфного ключа с надписью
«Ключ» и зажать ее фиксатором;
вращая ручки генератора, настроить антенный контур по мак-
симальному свечению лампочки указателя настройки антенны пе-
редатчика;
снять фиксатор с кнопки телеграфного ключа с надписью
«Ключ», установить переключатель рода работы в положение «Пе-
редача автоматом» и вращать ручки генератора в течение 5—
10 мин. В это время передаются сигналы тревоги, бедствия и пе-
ленгования.
Для работы радиостанции на передачу в телефонном режиме
необходимо?
установить ПРР в положение «Передача микрофоном», пере-
ключатель частоты передачи — в положение 2182 кГц;
вращая ручки генератора и одновременно поворачивая ручки
настройки передатчика, добиться наибольшего свечения лампочки
указателя настройки передатчика;
установить ПРР в положение «Передача автоматом» и вра-
щать ручки генератора в течение 5—10 мин. В это время передает-
ся радиотелефонный сигнал тревоги;
поле передачи сигнала тревоги установить ПРР в положение
«Передача микрофоном», надеть наушники, установить микрофон
вплотную ко рту и, вращая ручки генератора, передавать сообщение
о бедствии.
При обслуживании радиостанции на прием необходимо:
установить ПРР в положение «Прием речи», переключатель
поддиапазонов приемника —в положение «1605—2850»;
226
ручку регулятора громкости установить на максимальную гром-
кость;
настроить приемник на частоту 2182 кГц;
при получении ответа от корреспондента отрегулировать желае-
мую громкость;
при отсутствии ответа повторить процедуру передачи и приема.
При работе радиотелеграфом использовать частоты 500, 6273 и
8364 кГц.
Проверку работоспособности радиостанции необходимо осущест-
влять периодически для нормальной и безотказной ее работы, не
менее раза в месяц проверять радиостанцию на наличие отдачи в
эквиваленте антенны, работоспособность приемника и автоматиче-
ских податчиков.
При проверке работоспособности радиостанции необходимо:
установить радиостанцию на палубе судна;
отвернуть боковые заглушки, вставить ручки, взятые из крыш-
ки, закрепить их винтами и зафиксировать.
Проверку работоспособности передатчика и автоподатчиков
проводят на каждой из частот 500, 2182, 6273 и 8364 кГц. Провер-
ку необходимо выполнять в следующей последовательности:
установить ПРР «Передача — прием» в положение «Передача
КЛЮЧОМ»;
установить переключатель «Частота передачи» в положение
«500» (2182, 6273, 8364 кГц);
зажать фиксатором кнопку телеграфного ключа;
соединить проводом, взятым из крышки, вывод «А» (Антенна)
с выводом эквивалента антенны «500» (2182, 6273 или 8364 соот-
ветственно) ;
вращая ручки генератора и одновременно настраивая антенную
цепь ручкой «Настройка антенны передатчика», добиться макси-
мального свечения индикаторных лампочек. При этом в приемни-
ке, находящемся в радиорубке судна, должен прослушиваться не-
прерывный низкочастотный тон;
установить ПРР «Передача — прием» в положение «Передача
автоматом» и вращать ручки генератора.
При передаче радиотелеграфного сигнала тревоги в приемнике
должен прослушиваться сигнал в следующей последовательности:
12 тире по 4 с каждое, 3 раза «SOS» и 2 тире (для пеленгова-
ния) по 10 с каждое, а также двухтоновый сигнал с частотами 1300
и 2200 Гц, передаваемый циклично, длительностью 250 мс каждый.
Длительность цикла 30 с, интервал между циклами 30 с.
При проверке работоспособности приемника необходимо:
установить ПРР «Передача — прием» в положение «Прием
речи»;
к выводу «А» присоединить провод, взятый из крышки. Длина
провода должна быть не менее 1 м;
ручку регулятора громкости установить в крайнее правое по-
ложение;
8* 22;
вращая ручку генератора и одновременно ручку «Настройка
приемника», прослушать работающие радиостанции на всех диапа-
зонах.
§ 92. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОДАТЧИК РАДИОТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ
ТРЕВОГИ И БЕДСТВИЯ АПСТБ-1М
Назначение и общие данные. АПСТБ-1М предназначен для ав-
томатической передачи радиотелеграфных сигналов через резерв-
ный (аварийный) или главный передатчик. Передача сигналов
производится в следующей последовательности:
международный сигнал тревоги, состоящий из 12 тире длитель-
ностью по 4 с с паузами в 1 с;
международный сигнал бедствия «SOS», повторенный 3 раза;
знак раздела «de»;
позывные судна, передаваемые 3 раза;
четырехзначное число, обозначающее градусы и минуты широ-
ты, разделенные запятой;
одно из слов «narth» или «south»;
пятизначное число, обозначающее градусы и минуты долготы,
разделенные запятой;
одно из слов «east» или «west»;
два тире для пеленгования длительностью до 10 с каждое.
Цикл передачи длится 114+7,5 с. После паузы в 5 с весь цикл
повторяется сначала.
В комплект автоподатчика входят элементы дистанционного
пуска, обеспечивающие возможность одновременного пуска авто-
податчика и аварийного передатчика из штурманской рубки.
Пуск и остановка автоподатчика осуществляются одной мани-
пуляцией. Питается прибор от аварийной аккумуляторной батареи
с напряжением 24 В.
Блок-схема автоподатчика (рис. 188). Автоподатчик — прибор,
контакты реле РП1 которого с помощью соответствующих датчи-
ков периодически замыкают ключ передатчика. Обмотка реле сое-
динена с минусом аккумуляторной батареи и с плюсом, поступаю-
щим через соответствующий передатчик.
Датчики служат для непосредственной обработки сигналов и
представляют собой диски с выступами, замыкающими контактную
пару. В зависимости от того, на какой контакт датчика подан плюс,
происходит отработка того или
иного сигнала. Плюс подается
механизмом времени (МВ) и ком-
мутационными механизмами
(КМ-1 и КМ-2). Автоподатчик со-
держит три основных узла: моду-
лятор, коммутатор координат,
блок контроля и управления.
Модулятор обеспечивает от-
228
работку сигналов в строго определенной последовательности и со
стоит из МВ, КМ-1, КМ-2 и датчиков Д1, Д2, ДЗ. Механизм моду
лятора через зубчато-червячный редуктор получает вращение о
рабочего электродвигателя. Рабочий двигатель (РД) обеспечивае
механизму модулятора рабочий ход. Постоянную скорость вра
щения двигателя обеспечивает вибрационный стабилизатор обо
ротов.
Механизм времени регулирует работу остальных устройств мс
дулятора по времени и состоит из четырех дисков с контактами
которые замыкаются в строгой последовательности на время, не
обходимое для передачи сигналов.
Коммутационный механизм КМ-1 обеспечивает передачу шире
ты судна, а также сигналов «SOS» и «de» и состоит из четыре
дисков, каждый из которых работает на две пары контактов.
Коммутационный механизм КМ-2 обеспечивает передачу долге
ты судна и состоит из четырех дисков.
Датчики представляют собой диски с контактными парами
служат для непосредственной отработки всех сигналов, кроме тир<
для пеленгования.
Во втором датчике имеется диск qo сменными сегментами дл
отработки позывных. С помошью сменных сегментов можно устанс
вить любые судовые позывные.
Коммутатор координат служит для набора координат судна
состоит из пбдвижных дисков и неподвижных плат. На каждом ди<
ке укреплена щетка, а на каладой плате находится 10 неподвижны
контактов. Всего в коммутаторе координат 11 дисков с таким ж
количеством плат. Пять из них служат для установки широты,
остальные — долготы. На дисках десятков и единиц градусов,
также единиц минут нанесены цифры от 0 до 9. На дисках деся'
ков минут — цифры от 0 до 5, а свободные места заполнены цш)
рами 0, 1,2, 3, причем контакты для них запараллелены с соотве'
ствующими основными контактами. Оставшиеся три диска запо.
иены чередующимися буквами N, 5, Е, W и цифрами 0, 1.
Координаты устанавливают нажатием кнопок, расположеннь
под дверцей крышки автоподатчика; при этом диск поворачивав’
ся на одну десятую часть оборота, т. е. щетка перемёщается г;
соседний контакт.
Блок контроля и управления имеет следующие элементы. Дт
пуска автоподатчика служат реле, которые управляют работе
электродвигателя и цепью ключа аварийного и главного переда
чиков. Индикаторная лампочка освещает указатель фаз работ
автоподатчика и одновременно является оптическим повторителе
передаваемых сигналов. Сигнальная лампочка освещает указате.)
«Передатчик включен». Контрольная лампочка и кнопка предн
значены для контроля электропитания и подсветки цифр при уст
новке координат. Один тумблер включает двигатель для провер!
работы автоподатчика. Второй тумблер включает двигатель pj
приведения схемы в исходное положение.
8*—1725
2
Элементы дистанционного пуска служат для одновременного
пуска автоподатчика и аварийного передатчика. Для этой цели
имеется пост дистанционного пуска (ПДП) и реле пуска передат-
чика. Сигнальная лампочка на ПДП показывает, что передатчик
включен.
Включение автоподатчика при бедствиях и авариях судна. Пос-
ле получения команды от капитана судна следует разбить стекло
ПДП и нажать кнопку «Пуск». Начнется передача сигнала трево-
ги. Если нужно передать в эфир координаты, то следует, открыв
крышку, набрать координаты, судна. Это можно делать как до
включения автоподатчика, так и во время отработки сигнала тре-
воги. В случае, если необходимо повторить сигнал тревоги, то по
окончании передачи сигнала тревоги следует нажать кнопку «Стоп»
и после приведения механизма модулятора в исходное положение
вновь нажать кнопку «Пуск».
Такие манипуляции следует повторять до тех пор, пока не от-
падет надобность в передаче сигнала тревоги.
§ 93. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОДАТЧИК
РАДИОТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ
ТРЕВОГИ И БЕДСТВИЯ АПСТБ-2
Назначение и общие данные. АПСТБ-2 отрабатывает через ре-
зервный (аварийный) или главный передатчик следующие сигналы:
сигнал тревоги, состоящий из 12 тире длительностью по 4 с
с паузами в 1 с;
сигнал бедствия «SOS», повторяемый 3 раза;
знак раздела «de»;
позывные судна, передаваемые 3 раза.
Весь цикл передачи равен 90±5,5 с, включая пятисекундную
паузу между концом первого цикла сигналов и началом следующе-
го. Средняя скорость передачи сигналов 55 зн./мин. Прибор пита-
ется от аккумуляторной батареи резервного (аварийного) передат-
чика.
Принцип работы автоподатчика состоит в том, что прибор про-
изводит периодическое замыкание ключа резервного (аварийного)
или главного передатчика посредством реле аналогично АПСТБ-1.
Принципиальная схема автоподатчика. Автоподатчик (рис.
189) имеет два основных узла: модулятор и блок управления.
Модулятор обеспечивает последовательность отработки сигна-
лов и состоит из механизма времени, коммутационного механизма
и датчиков Д1 и Д2.
Механизм времени регулирует работу остальных устройств мо-
дулятора по времени и представляет собой три диска с контактами.
Диск А размыкает контакты 5, 7 в исходном положении для
остановки рабочего двигателя. Диск Б замыканием контактов 3 и
8 создает цепь для отработки сигналов тревоги и замыканием кон-
тактов 3 и 9 — цепь для отработки позывных. Диск В замыканием
230
контактов 3 и 12 создает цепь для отработки через коммутацио
ный механизм сигналов «SOS» и «de».
Коммутационный механизм диском Г при замыкании контакт
12 и 10 создает цепь для отработки сигнала «SOS», а при зам:
кании контактов 12 и 11 — цепь для отработки знака разд
ла. «de».
Датчик 1 состоит из двух дисков с контактами. Диск Д зам
канием пары контактов 8 и 2 отрабатывает сигнал тревоги' Ди
Е со сменными сегментами замыканием контактов 9 и 2 отрабат
вает позывные судна. Датчик Д2 также состоит из двух дисков
контактами. Диск Ж замыканием контактов 10 и 2 отрабатыва
сигнал «SOS» диск 3 замыканием контактов 11 и 2 — знак раз;
ла «de». Все диски приводятся во вращение рабочим двигател'
РД со стабилизатором оборотов.
Элементы управления и контроля. Реле РП1 управляет цеш
ключа аварийного и главного передатчиков. Тумблер ВТ1 вклю1
ет автоподатчик. Тумблер ВТ2 подает питание на двигатель д
возврата механизма модулятора в исходное положение. Лампоч
Л1 является оптическим повторителем сигналов, отрабатываем
автоподатчиком. Конденсаторы С1 и С2 защищают судовые {
диоприемники от помех со стороны автоподатчика.
Для включения автоподатчика следует тумблер ВТ1 поставг
в положение «Включено». При этом образуется цепь питания ра(
чего двигателя«—Лкк.», выводы 4, предохранитель, вывод 5, к<
8**
такты 5, 6 тумблера ВТ1, РД, контакты стабилизатора оборотов,
выводы 1, 7, «—Акк.».
Рабочим двигатель приводит во вращение механизм модулято-
ра. Диск Б замкнет контакты 3 и 8 на время, необходимое для от-
работки сигнала тревоги, а диск Д контакты 2 и 8 на 4 с. При этом
образуется цепь питания реле РП1-. «+Л/ск.», вывод 4, предохрани-
тель, контакты 5 и 3 тумблера ВТ1, вывод 3, контакты 3 и 8 диска
Б, контакты 8 и 2 датчика Д1, вывод 2, обмотка РП1, вывод 7,
«—Акк.».
Реле РП1 замкнет своими контактами 7 и 8 цепь ключа аварий-
ного передатчика, контактами 9 и 10— цепь ключа главного пе-
редатчика, а контактами 1 и 11— цепь сигнальной лампочки
Л1. По истечении 4 с контакты 8 и 2 разомкнутся, обесточится об-
мотка РП1, разомкнутся его контакты и в передаче наступит пауза.
Затем контакты 8 и 2 вновь замкнутся на 4 с и будет отрабаты-
ваться второе тире и т. д.
Весь цикл передачи отрабатывается в строгой последовательно-
сти через определенные цепи. Порядок замыкания цепей легко оп-
ределить, зная последовательность подачи сигналов и назначение
отдельных контактов.
Для выключения автоподатчика следует тумблер ВТ1 поста-
вить в положение «Выключено». При этом, если тумблер ВТ2 на-
ходился в положении «Возврат», то схема придет в исходное поло-
жение.
Включение автоподатчика производится в следующем порядке:
1) запустить резервный (аварийный) передатчик;
2) установить тумблер ВТ1 в положение «Включено». При этом
начинается отработка сигнала тревоги;
3) контролировать работу автоподатчика по сигнальной лам-
почке или по индикаторам передатчика;
4) после отработки сигнала тревоги для его повторения следу-
ет выключить тумблер ВТ1, включить ВТ2 и, когда схема придет
в исходное положение, включить ВТ1.
§ 94. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОДАТЧИК
РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ ТРЕВОГИ «ВЫЗОВ-1»
Назначение и общие данные автоподатчика. Судовой автомати-
ческий податчик радиотелефонного сигнала тревоги «Вызов-1»
представляет собой приставку к модулятору радиотелефонного пе-
редатчика. Автоподатчик обеспечивает модуляцию несущей часто-
ты передатчика 2182 кГц двумя чередующимися тонами 1300 и
2200 Гц длительностью по 0,25 с каждый. В автоподатчике имеется
реле времени, которое обеспечивает цикличную работу с интерва-
лами 45 с —передача сигнала тревоги и 45 с —пауза. Работа ав-
тодатчика может быть прослушана с помощью головных телефо-
нов, подключаемых на выходе прибора (гнезда «Т»),
232
Рис. 190
Автоподатчик питается от аккумуляторов напряжением от 1
до 32 В или от сети переменного тока напряжением 127 или 220 ’
Наибольшая мощность, потребляемая прибором от источников п
тания, не более 10 Вт.
В состав автоподатчика входят блок автоподатчика, переходи;
коробка, соединительные кабели:
Функциональная блок-схема автоподатчика. Функциональн
блок-схема автоподатчика (рис. 190) содержит следующие эл
менты:
узел, обеспечивающий цикличную работу прибора (45 с перед
ча, 45 с пауза);
два низкочастотных генератора, дающие на выходе тональн
синусоидальные колебания с частотой 1300 и 2200 Гц;
устройство (мультивибратор), обеспечивающее поочередн
работу генераторов;
усилитель тональных колебаний 1300 и 2200 Гц;
согласующее устройство, обеспечивающее согласование выхс
автоподатчика с различными микрофонными входами передат1
ков;
блок питания и коммутации;
устройство сигнализации.
Эксплуатация автоподатчика. Автоподатчик включается по р
поражению капитана тумблером «Тревога» при настроенном пе
датчике на частоту 2182 кГц.
С включением тумблера податчик работает автоматическ;
циклом 45 с тревога’ и 45 с пауза. В паузах лампа «Тревога»
горит.
Выключение автоподатчика осуществляется тем же тумблер
§ 95. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК
РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ ТРЕВОГИ «АВРАЛ-1»
Назначение и общие данные. Автоматический приемник «
рал-Г» предназначен для автоматического наблюдения за сооб
ниями о бедствии на море, предваряемыми сигналом тревоги,
Рис. 191
торый передается на международной частоте вызова и бедствия
2182 кГц в виде двух чередующихся тонов (1300 и 2200 Гц) дли-
тельностью 0,25 с каждый.
При приеме четырех — шести двухтональных посылок приемник
автоматически включает тревожную сигнализацию. Звонки вклю-
чаются нажатием кнопки «Снятие тревоги», расположенной на
передней панели прибора.
Приемник питается от сети переменного тока напряжением 127
или 220 В, 50 Гц, а звонки тревоги — от аварийной аккумулятор-
ной батареи напряжением 24 В. Потребляемая мощность не пре-
вышает 70 Вт.
В автоматическом приемнике предусмотрено специальное конт-
рольное устройство (имитатор сигнала тревоги), позволяющее про-
верять исправность прибора.
Функциональная блок-схема приемника. Данная схема приемни-
ка (рис. 191) состоит из следующих основных узлов:
приемного устройства, настроенного на частоту 2182 кГц;
частотно-временного селектора, обеспечивающего выделение
тональных посылок тревоги (1300 и 2200 Гц), их контроль по дли-
тельности и чередованию;
выпрямительного устройства, с которого снимаются все напря-
жения, необходимые для питания прибора;
имитатора сигнала тревоги, предназначенного для контроля ис-
правности прибора.
Система сигнализации и контроля. Взаимодействие функцио-
нальных узлов заключается в следующем. Приемное устройство,
настроенное на фиксированную частоту 2182 кГц, принимает и уси-
ливает весь спектр модулированных колебаний. Спектр низких
частот полезных (1300 и 2200 Гц) и случайных с выхода приемника
поступает на частотный селектор, который'осуществляет выделение
посылок с частотой 1300 и 2200 Гц.
При наличии сигнала тревоги тональные посылки, выделенные
в результате частотного селектирования, преобразуются в импуль»
234
сы постоянного тока, которые поступают на временной селектор
Последний предназначен для выделения из всех импульсов, воз
можных на его входе, только таких, которые соответствуют пс
длительности параметрам международного сигнала тревоги.
Число принятых двухтональных посылок регистрируется н;
накопительной емкости каскада счета посылок. С приходом чет
вертой — шестой двухтональных посылок потенциал емкости ста
новится равным напряжению отпирания каскада и происходи
включение сигнализации тревоги. Если на вход временного селек
тора поступают посылки, которые отличаются по длительности о
сигнала тревоги или следуют с большими паузами или нарушения
ми очередности, то соответствующий контрольный каскад вызывг
ет сброс потенциала накопительной емкости, в результате чег
схема возвращается в исходное состояние.
Эксплуатация приемника. Вклкэчается приемник тублером, пр
этом загораются сигнальные лампы, установленные на лицево
стороне крышки приемника. После прогрева приемника контрол!
ным прибором проверяются токи ламп. Далее необходимо пров<
рить приемник от имитатора сигнала тревоги. Для этого краткс
временно нажимают кнопку «Контроль».
При исправном приемнике после приема четырех—шести им1
тированных посылок включается лампа «Тревога» (звонок г
включается).
С окончанием проверки необходимо нажатием кнопки «Снят!
тревоги» выключить имитатор, при этом лампа «Тревога» выклт
чается и приемник приходит в исходное состояние дежурно;
приема.
§ 96. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ
ТРЕВОГИ И НАВИГАЦИОННОГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ «СИГНАЛ»
Радиоприемник «Сигнал» служит для автоматического прие!
радиотелефонных сигналов тревоги и навигационного предупре
дения. В отличие от приемника «Аврал-1» он выполнен на инт»
ральных микросхемах и полупроводниковых приборах. Для нещ
рывного несения слуховой радиовахты на частоте 2182 кГц (
устанавливают в ходовой рубке. При приеме радиотелефонш
сигнала тревоги или сигнала навигационного предупреждения ]
диоприемник «Сигнал» включает тревожную сигнализацию, а т!
же подключает громкоговоритель к выходу УНЧ для прослушщ
ния последующих сообщений.
Радиотелефонный сигнал тревоги состоит из двух синусоида
ных тонов звуковой частоты 2200 и 1300 Гц длительностью ОДЕ
передаваемых поочередно в течение минуты. Сигнал навигаци
кого предупреждения состоит из одного синусоидального тона час
той 2200 Гц, передаваемого так, чтобы длительность тона и па^
составляли 0,25 с. Он передается береговыми станциями непрер
но в течение 15 с до передачи особо важных навигационных пре
преждений по радиотелефону в диапазоне промежуточных волн.
Для быстрой проверки работоспособности радиоприемника в
условиях судна в нем имеется собственный имитатор сигналов тре-
воги и навигационного предупреждения.
Специальная электронная, схема с высокой точностью включа-
ет громкоговоритель в минуты молчания для прослушивания эфира.
Автоаларм обеспечивает прием излучений следующих типов:
слуховой двухполосной и однополосной тональной телеграфии A2A,
Н2А (А2, А2Н); амплитудной телефонии АЗЕ (АЗ); однополосной
телефонии с полной и подавленной несущей НЗЕ (АЗН) и J3E
(A3J).
Чувствительность приема 60 мкВ при полосе пропускания
7 кГц и 10 мкВ при полосе пропускания 2350 Гц. Частота приема
фиксированная — 2182 кГц. Приемник супергетеродинного типа,
уровень излучения напряжения гетеродина в антенну не превыша-
ет 15 мкВ. Мощность, потребляемая им от сети переменного тока
220 В, 50 Гц, составляет 25 В-А. Габаритные размеры 410Х255Х
Х.218 мм, масса 15 кг'.
Радиоприемник «Сигнал» включается тумблером «Сеть», кото-
рый расположен на его передней панели. Для проверки работоспо-
собности переключатель «Имитатор» переводится в положение
«Тревога». При этом включается тревожная сигнализация и зажига-
ется табло «Тревога». Кнопкой «Сброс» сигнализация отключается.
При переводе переключателя «Имитатор» в положение «НП» (на-
вигационное предупреждение) включается табло с надписью «НП».
-При помощи переключателя «Контроль» можно проверить исправ-
ность блока питания и других блоков автоаларма по стрелочному
индикатору. Кнопкой «Уст. вр.» (установка времени) устанавлива-
ется правильное время срабатывания схемы, включающей громко-
говоритель в минуты молчания. Громкость принимаемого сообще-
ния можно регулировать потенциометром «Громк.»
В дежурном режиме переключатели «Контроль» и «Имитатор»
должны стоять в положении «Откл.» (отключен), переключатель
«Прием» в положении «Авт.» (автомат), питание включено, о чем
свидетельствует табло с надписью «Сеть». Предусмотрено дистан-
ционное управление радиоприемником.
§ 97. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК
РАДИОТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ ТРЕВОГИ АПМ-3
АПМ-3 предназначен для приема международного радиотеле-
графного сигнала тревоги на частоте 500 кГц (600 м). Длитель-
ность посылок может быть 3,5—6 с, а пауз —0,01—1,5 с. В резуль-
тате приема трех таких посылок приемник автоматически включа-
ет тревожную сигнализацию. Чувствительность приемника не хуже
100 мкВ. Приемник может принимать сигналы А1А и A2A. Источ-
ником питания служит аккумуляторная батарея напряжением
24 В и бортовая сеть постоянного тока напряжением ИО, 220 В или
236
переменного тока напряжением 127, 220 В. При резком падении
питающих напряжений приемник автоматически включает сигна-
лизацию. Потребляемая мощность 50—110 Вт в зависимости от
номинала питающего напряжения. Приемник работает от любой
несимметричной антенны.
Приемник содержит три основных узла: блок УВЧ, блок селек-
ции, блок питания,контроля и управления.
Блок УВЧ служит для усиления принятого сигнала до нужного
значения и состоит из трех одинаковых каскадов усиления на лам-
пах 6К.4П. Нагрузкой каждого каскада служит двухконтурный по-
лосовой фильтр, настроенный на частоту 500 кГц.
Селектор предназначен для отбора правильных посылок и пауз
среди всех поступающих на вход приемника. В селекторе исполь-
зован электронный принцип отбора.
Селектор имеет следующие цепи: контроля длительности посыл-
ки по минимуму, контроля длительности посылки по максимуму,
контроля паузы, подсчета посылок.
Блок питания, контроля и управления служит для включения
приемника, сигнализации и проверки токов ламп.
§ 98. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК
РАДИОТЕЛЕГРАФНЫХ СИГНАЛОВ ТРЕВОГИ «ОБЗОР-1»
Радиотелеграфный автоаларм «Обзор-1» по сравнению с АПМ-1
имеет лучшую помехозащищенность и достоверность приема сиг
нала тревоги, он выполнен на интегральных микросхемах и тран
зисторах. После приема четырех последовательно переданных ти
ре длительностью 4 с с паузой между ними в 1 с он автоматичесю
включает тревожную сигнализацию — три звонка, которые уста
новлены в радиорубце, ходовой рубке и каюте начальника радио
станции, световое табло «Тревога!» и громкоговоритель, располс
женный на передней панели автоаларма.
Автоаларм настроен на частоту 500 кГц, может принимать иг
лучения классов А1А, A2A, 1I2A (Al, А2, А2И). Ширина полос:
пропускания по высокой частоте составляет 8 кГц, избиратель
ность по соседнему каналу не менее 50 дБ, чувствительность н
хуже 40 мкВ. Выходная мощность тракта УНЧ при работе на гром
коговоритель — 0,1 Вт. Автоаларм питается от седи переменног
тока напряжением 127 или 220 В, цепи сигнализации — от аккум)
ляторной батареи напряжением 24 В. В режиме дежурного прием
от сети потребляется мощность не более 10 В-А, от батарей — оке
ло 3,5 Вт. При нарушении цепей питания от сети включается прерь
вистая тревожная сигнализация.
Устройство и принцип работы. Автоаларм состоит из пяти бл<
ков: приемника, селектора, сигнализации, контроля и питани
(рис. 192).
Блок приемника принимает и преобразует радиосигналы в пр:
моугольные импульсы для временной селекции и в сигналы звук.
2
Рис. 192
вой частоты для слухового контроля. Он содержит приемник пря-
мого усиления и формирователь импульсов, выполненные на
интегральных микросхемах, устройства светоиндикации импульс-
ного выхода и стабилизатор напряжения питания блока.
Блок селектора сравнивает по длительности принятые сигналы
с контрольными интервалами времени, формируемыми в селекторе.
Если параметры принятого сигнала соответствуют радиотелеграф-
ному сигналу тревоги, в счетчик посылок по линии «Счет» посту-
пает короткий импульс на запоминание; в случае несоответствия
по линии «Сброс» происходит установка счетчика в нуль накопле-
ния.
Управляющий импульс в блок сигнализации поступит из блока
селектора только в случае приема четырех последовательно приня-
тых посылок длительностью 3,3—6,3 с с паузами между ними не
более 1,6 с.
Селектор по длительности содержит схему управления селек-
цией, схему логического сравнения, формирователь временнык
контрольных интервалов с двумя управляемыми генераторами им-
пульсов, двоичный счетчик на семь разрядов и дешифратор на три
выхода. Счетчик посылок содержит трехразрядный двоичный счет-
чик и схему И—НЕ. Блок селектора выполнен на логических ин-
тегральных микросхемах и полупроводниковых приборах.
Блок сигнализации включает тревожную сигнализацию и под-
ключает громкоговоритель к выходу УНЧ при поступлении управля-
ющего импульса из блока селектора.
Блок контроля содержит имитатор радиотелеграфного сигнала
тревоги для проверки исправности автоаларма, вырабатывающий
238
сигнал с частотой 500 кГц, имеющий на входе приемника напряже-
ние 125 мкВ, и усилитель низкой частоты, позволяющий осущест-
влять слуховой контроль сигналов звуковой частоты, поступающих
с приемника.
Блок, питания обеспечивает питание всех блоков автоаларма:
стабилизированное постоянное напряжение 5 В для селектора; де-
стабилизированные постоянные напряжения 6 и 24 В для блока сиг-
нализации; 9 В для блоков приемника и контроля; напряжение
24 В переменного тока — для питания сигнальной лампы «Сеть».
Конструкция и управление. Автоаларм «Обзор-1» выполнен в ви-
де настенной моноблочной конструкции брызгозащищенного испол-
нения. Крепится к переборке без амортизаторов четырьмя болтами.
Габаритные размеры 272X388X167 мм. Передняя крышка фикси-
руется двумя замками. Внутри корпуса расположены блок питания
и шасси, на котором установлены четыре печатные платы блоков.
На задней внутренней стенке корпуса размещена выводная колод-
ка для подключения внешних цепей питания и звонков сигнали-
зации.
Напряжение питания автоаларма включается правой кнопкой
выключателя «Питание». При этом включаются сигнальные табло
«Сеть» и «Ват». Выключателем «Выкл. звонков» отключается сиг-
нализация тревоги и устанавливается счетчик посылок в нуль на-
копления.
Выключатели «Имитатор» и «Динамик» соответственно пред-
назначены для проверки работоспособности автоаларма и принуди-
тельного включения громкоговорителя при слуховом контроле прие-
ма сигналов.
§ 99. СУДОВОЙ РАДИОТЕЛЕГРАФНЫЙ (АВАРИЙНЫЙ) КОМПЛЕКС
АППАРАТУРЫ «СИРЕНА»
Назначение и общие данные. Судовой радиотелеграфный резерв-
ный (аварийный) комплекс «Сирена» предназначен для передачи
и приема аварийных и оперативных сообщений в тех случаях, ког-
да выйдет из строя главный передатчик, приемник или судовая
электрическая сеть.
Комплекс включает в себя: приемопередатчик, позволяющие
вести передачу на семи фиксированных частотах колебанняме
А1А и A2A и прием в плавном диапазоне частот; автоподатчик
осуществляющий автоматическое включение главного и резервной
(аварийного) передатчиков по программе международных радио
телеграфных сигналов тревоги и бедствия с передачей координа'
места судна; устройство питания, с помощью которого осуществля
ется периодический заряд аварийных аккумуляторных батарей
распределение питания по различным потребителям и защита о
перегрузок.
Комплекс «Сирена» выполнен на полупроводниковых прибора
и питается от аккумуляторной батареи с номинальным напряжени
23
ем 24 В и емкостью 125 А-ч, рассчитанной на непрерывную рабо- I
ту комплекса в течение 6 ч.
Передатчик имеет номинальную мощность 40 Вт на частоте
500 кГц в режиме излучения A2A и 32 Вт в режиме излучения А1А. I
Передача возможна па фиксированных частотах 410, 425, 454, 468,. И
480, 500 и 512 кГц с относительным отклонением частоты не более I
500-10"6.
Для повышения надежности у передатчика есть резервный ка-Я
нал, работающий на частоте 500 кГц, мощность его не менее 25 Вт. 'I
Система настройки и управления исключает возможность по- 1
вреждения передатчика в результате неправильной последователь-|
ности пользования органами управления. Обрыв антенны или за- 4
мыкание ее на корпус, а также расстройка антенного контура не- I
приводят к повреждению передатчика. Мощность, потребляемая ’Ш
передатчиком, не превышает 290 Вт.
Приемник собран по супергетеродинной схеме и обеспечивает |
слуховой радиотелеграфный прием в плавном диапазоне частот от ill
400 до 540 кГц с общей погрешностью установки частоты в любой П
точке диапазона, не превышающей 2 кГц. Чувствительность прием- ,
пика не хуже 25 мкВ в режиме А1А и 50 мкВ в режиме A2A. Изби- Ш
рательность по соседнему каналу 50 дБ, по зеркальному — 60 дБ. J
Максимальная выходная мощность на громкоговорителе составля- j
ет 0,15 Вт.
Входные цепи приемника сохраняют работоспособность при на- I
веденных высших частотах э. д. с. до 100 В.
Мощность, потребляемая приемником, не превышает 12 Вт.
Автоподатчик формирует манипуляционные сигналы по про-
грамме: i|
12 посылок по 4 с каждая с паузами между ними в 1 с;
международный сигнал бедствия, состоящий из букв «SOS»,
передаваемых слитно 3 раза; |
слово «de»;
позывной сигнал судна, состоящий из четырех букв латинского
алфавита; 1
четырехзначное число, обозначающее градусы и минуты широ-
ты, разделенные запятой;
одну из букв N или S, обозначающую широту;
пятизнач/юе число, обозначающее градусы и минуты долготы,
разделенные запятой; |
одну из букв Е или W, обозначающую долготу;
две посылки для радиопеленгования длительностью 10 с каж-
дая с паузой между ними в 0,5 с; '
паузу в конце цикла длительностыО 5 с.
Манипуляционная программа многократно повторяется до вы-
ключения автоподатчика.
Органы управления, контроля и индикации автоподатчика по-
зволяют осуществлять: дистанционный пуск и выключение резерв-
ного (аварийного) передатчика, установку и смену географических
координат, световую и звуковую индикацию формируемых сигна-
240
лов, принудительную установку цикла программы к началу пере-
дачи.
В отличие от АПСТБ-1М данный автоподатчик построен по
электронной схеме, в которой широко применены логические эле-
менты.
Потребляемая автоподатчиком мощность не превышает 24 Вт.
Устройство питания состоит из зарядного выпрямителя и рас-
пределительного щита. Максимальное напряжение зарядного вы-
прямителя при силе тока нагрузки 25 А составляет 36 В, при этом
потребляемая мощность устройства питания не превышает
1200 В-А.
Регулировка тока заряда обеспечивается кнопочным трехсту-
пенчатым регулятором. При достижении напряжения на выводах
батареи в процессе заряда 30 В зарядное устройство автоматически
выключается.
Функциональные схемы. Передатчик (рис. 193, а) содержит
возбудитель основного канала ВО, генерирующий семь фиксиро-
ванных частот, стабилизированных кварцами; возбудитель резерв-
ного канала ВР, вырабатывающий частоту 500 кГц; усилители мощ-
ности основного УМО и резервного УМР каналов, усиливающие в
диапазоне'410—512 кГц без перестройки; блок настройки передат-
чика на судовые антенны БНА.
Для согласования усилителей мощности с антенным контуром
служит выходной трансформатор ТС с секционированной вторич-
ной обмоткой. Модулятор Мод служит для получения излучения
A2A.
Рис. 193
24
Манипуляция осуществляется от автоподатчика или телеграф-
ного ключа с помощью манипуляторов основного МАН-О, резерв-
ного МАН-Р каналов и модулятора МАН-М.
Блок сигнализации БС обеспечивает подачу звукового сигнала
при выключении передатчика, если он не был предварительно на-‘
строен на частоту 500 кГц в режим A2A, с выходом на антенну,
для того чтобы обеспечить полную готовность к передаче аварий-!
ных сообщений.
Приемник (рис. 193, б) содержит блок защиты входной цепи1
ЗВ, через который сигнал поступает на входную цепь ВхЦ.
Входная цепь и усилитель радиочастоты УРЧ обеспечивают вы-1
деление сигнала заданной частоты в диапазоне 405—535 кГц.1
В преобразователе, состоящем из смесителя СМ и первого гетеро-1
дина Г1, частота принимаемого сигнала преобразуется в промежу-!
точную частоту, равную 300 кГц, выделяемую фильтром сосредото-'j
ценной избирательности ФСИ и усиливаемую двумя каскадами |
УПЧ-1 и УПЧ-2. Усиленные колебания поступают на вход детектора!
сигнала ДС. Низкочастотный сигнал усиливается тремя каскадами !
УНЧ-1, УНЧ-2 и УМ. Для уменьшения потребляемой мощности !
прием можно вести на головные телефоны, отключив усилитель я
мощности УМ. Второй гетеродин Г2 служит для приема незатухаю- 1
щих колебаний (режим А1А).
В приемнике предусмотрена автоматическая регулировка уси- J
ления АРУ.
Управление комплексом. Включение передатчика осуществляет- !
ся нажатием:
1) кнопки, соответствующей выбранной частоте;
2) кнопки «А1» или «А2»;
3) кнопки «Вкл.»;
4) кнопки «Ключ». Ручкой «Настройка» настроить антенный а
контур по максимальным показаниям прибора, измеряющего ток я
в антенне.
Передатчик выключают кнопкой «Выкл.» Если при этом вклю- |
чится звуковая сигнализация, необходимо установить частоту я
500 кГц, режим А2 и настроить антенный контур передатчика на
максимальный антенный ток.
При выходе из строя основного канала резервный канал на
500 кГц включается кнопкой «Вкл.», расположенной за прозрач-
ным защитным экраном в нижней части лицевой панели передат-
чика.
Включение приемника производится следующим образом:
нажать кнопку «Пит.»;
нажать кнопку «А1» или.«А2»;
ручкой «Настройка» установить нужную частоту;
ручками «Усиление ВЧ» и «Усиление НЧ» добиться желаемой
громкости принимаемого сигнала.
Громкоговоритель и АРУ можно включить, нажав кнопку с со-
ответствующей надписью.
242
Включение автоподатчика осуществляется следующими дейст-
виями:
установить координаты соответствующими переключателями;
нажать кнопку «SOS», при этом запускается автоподатчик и
дистанционно включается резервный (аварийный) передатчик;
дистанционно автоподатчик можно включить кнопкой «SOS»,
расположенной на лицевой панели передатчика. При профилакти-
ческой проверке автоподатчика нажимать кнопку «SOS» нельзя;
следует открыть автоподатчнк и включить его тумблером, установ-
ленным за лицевой панелью.
Глава XV
МОРСКИЕ РАДИОТЕЛЕФОННЫЕ
СТАНЦИИ
§ 100. РАДИОСТАНЦИЯ «ЧАЙКА-С»
Назначение и общие данные. Радиостанция «Чайка-С» является
однополосной восемнадцатиканальной станцией. Она предназначе-
на для использования в качестве главной радиотелефонной стан-
ции на судах морского и рыбопромыслового флота менее 1600 per. т
а также на морских судах ограниченного района плавания и реч
ных судах смешанного плавания (река — море). Эксплуатация
радиостанции осуществляется судоводительским составом.
Радиостанция обеспечивает беспоисковую симплексную и дуп
лексную связь судов с берегом и между собой. Дуплексный режиь/
выполняется при работе на две раздельные антенны, а симплекс
ный —на одну. В качестве антенного устройства могут быть при
менены штыревые антенны высотой 6—10 м или антенны типг
«наклонный луч» длиной 14—21 м.
Радиостанция одновременно работает на двух каналах: одноь
рабочем (любом из 17) и международном радиотелефонном кана
ле вызова бедствия 2182 кГц в следующих полосах частот, отве
денных для морской подвижной службы: 1605—2850, 3500—3900
6200—6525, 3155—3400, 4063—4438,’8195—8815 кГц.
В радиостанции используется однополосная модуляция тре:
видов: НЗЕ, R3E и J3E.
Питание радиостанции осуществляется от сети: переменного од
нофазного тока напряжением 127 или 220 В, частотой 50 Гц; пс
стоянного тока напряжением НО или 220 В; источника постоянно
го тока напряжением 24 В.
Радиостанция обеспечивает круглосуточную работу приемни
ка и работу передатчика 6 ч по циклу: 1.5 мин передача, 45 ми
прием.
Выходная пиковая мощность передатчика на частоте 2182 кГ
не менее 60 Вт на нагрузке 75 Ом и не менее 40 Вт на выходе сс
гласующего автоматического устройства (САУ).
24
Чувствительность приемника 5 мкВ в режиме J3E, 50 мкВ в
режиме R3E и 15 мкВ в режиме НЗЕ. Выходная мощность прием-
ника не менее 0,5 Вт при работе на динамик.
В состав радиостанции входят следующие блоки: приемопере-
датчик, пульт дистанционного управления (ПДУ) и САУ. Блоки
станции можно устанавливать на столе или переборке.
Стойка приемопередатчика включает в себя приемник и пере-
датчик, а также встроенный автоматический податчик радиотеле-
фонных сигналов тревоги. Стойка приемопередатчика обеспе-
чивает местное управление радиостанции и контроль за ее работо-
способностью.
Блок согласующего автоматического устройства предназначен
для автом-атического согласования выхода передатчика с перечис-
ленными выше типами антенн.
Функциональная блок-схема радиостанции. Приемник, входящий
в состав радиостанции, конструктивно выполнен в виде функцио-
нальных блоков на отдельных печатных платах.
Всего в приемнике девять блоков: блок высокой частоты, блок
АПЧ, блок перестраиваемого кварцевого генератора (ПКГ), блок
УПЧ, блок опорных частот (ОЧ), блок опорного генератора (ОГ),
блок низкой частоты, блок канального кварцевого генератора
(ККГ), блок автоматического податчика сигналов тревоги (АПСТ).
Последний блок относится к передатчику, но конструктивно распо-
ложен в блоке приемника.
Функциональная блок-схема приемника изображена на рис. 194.
Наведенный в антенне высокочастотный сигнал поступает на
два входных фильтра: противолокационный и трехконтурный основ-
ной частоты. Эти два фильтра обеспечивают защиту входа прием-
244
ника от больших сигналов, наведенных от РЛС или от соседнего
передатчика. Выделенный фильтрами полезный сигнал поступает
на УВЧ и далее на первый смеситель См1. На выходе смесителя
с помощью узкополосного кварцевого фильтра выделяется первая
промежуточная частота приемника, равная 23 МГц. Для получе-
ния первой промежуточной частоты на См1 от ККГ подаются ко-
лебания с частотой от 14,1 до 21,4 МГц. За кварцевым фильтром
следует второй смеситель См2, преобразующий сигнал первой про-
межуточной частоты во вторую, равную 500 кГц.
В качестве напряжения второго гетеродина используется сиг-
нал с частотой 22,5 МГц, получаемой в блоке опорных частот, ко-
торый представляет собой простейший синтезатор частоты, собран-
ный по однокварцевой схеме и выдающий две частоты —22,5 и
0,5 МГц путем деления и умножения частоты 10 МГц опорногс
генератора.
Со второго смесителя колебания с частотой 500 кГц поступают
на трехкаскадный усилитель второй промежуточной частоты
В тракте промежуточной частоты осуществляется основная селек
ция по соседнему каналу с помощью переключаемых электромеха
нических фильтров с полосой пропускания 2,35 кГц для прием;
сигналов класса АЗЕ и R3E и 6 кГц для приема сигналов НЗЕ.
В тракте промежуточной частоты соответственно имеется дв;
детектора: один обычный для Приема AM колебаний и один смесг
тельного типа для приема однополосных сигналов. Напряжени
500 кГц для восстановления несущей частоты поступает либо и
блока опорных частот, либо из блока АПЧ.
Напряжение низкой частоты после детектора поступает на ш
тикаскадный бестрансформаторный УНЧ, который обеспечивав
необходимую мощность в нагрузке.
В режиме АЗА работает система АПЧ, выполненная в виде о
дельного блока. После первого каскада УПЧ-2 напряжение сигн
ла подается на электромеханический фильтр с полосой пропуск
ния 500 кГц. Этот фильтр из всего сигнала вырезает только пило
сигнал (остаток несущей). Далее пилот-сигнал после усилен;
двухкаскадным усилителем поступает на фазовый детектор, г,
сравнивается по фазе, а следовательно, и по частоте с сигнале
восстановления несущей. Восстановленная несущая 10 МГц созд
ется ПКГ путем деления его частоты на 20. Полученный сигн
500 кГц поступает на однополосный Детектор для восстановлен
несущей частоты и на фазовый детектор АПЧ. В случае отклонен
частоты 500 кГц от эталонной (пилот-сигнала) фазовый детект
выдает сигнал ошибки, который усиливается усилителем постоят
го тока и подается на управляющий элемент перестраиваемс
кварцевого генератора. Управляющий элемент корректирует час
ту ПКГ так, что восстановленная несущая частота в точности с
новится равной частоте пилот-сигнала.
Передатчик радиостанции состоит из следующих блоков: он
ных частот, формирования сигнала (ФС), ККГ, коммутации и
блок ФС
Ограни-
читель
Ограни-
читель
ФСС
Мульти-
45 С
Генера-
тор
2000 Гц
Генера-
тор
13 00 Гц
Генера-
тор
2200 Гц
Мульти- Мильти-
бибратор вибратор
45 с 250 с
Электрон-
ный
ключ
ZZT~
Рис. 195
МТ-40
Блок АПС.Т
Блок 04
ККГ
14,1-21,4
равления (КУ), усилителя мощности (УМ), предварительного уси-
лителя мощности (ПУМ).
Функциональная блок-схема передатчика показана на рис. 195.
Сигнал звуковой частоты подается па вход передатчика или от
микротелефонной трубки МТ-40 или из блока АПСТ. Этот сигнал
усиливается и ограничивается по максимуму дважды. Усиленный и
ограниченный сигнал низкой частоты поступает на кольцевой моду-
лятор, где модулирует первую несущую частоту 500 кГц.
Кольцевой модулятор (КМ) выдает двухполосный сигнал с час-
тично подавленной несущей. Для вырезания одной боковой полосы
используется электромеханический фильтр с полосой пропускания >
2,35 кГц на уровне 0,5. На выходе фильтра получается сигнал верх-
ней боковой полосы. Он усиливается усилителем 500 кГц. Так про-
исходит формирование излучения класса J3E. Этот сигнал использу-
ется и для формирования излучения класса R3E и ЕЗЕ.
Для формирования класса R3E необходимо добавить несущую
частоту с уровнем 16 дБ по отношению к уровню полезного сигнала.
Для формирования излучения класса НЗЕ необходимо уменьшить
по амплитуде па 6 дБ сигнал класса J3E с добавлением несущей
частоты с уровнем, равным сформированному сигналу J3E. Умень-
шение уровня сигнала производится путем шунтирования выхода
УНЧ сопротивлением. Введение несущей осуществляется через де-
литель напряжения и усилитель.
Сформированный сигнал (J3E, R3E, НЗЕ) усиливается еще од-
ним каскадом и переносится на частоту 23 МГц с помощью первого
смесителя и гетеродина с частотой 22,5 МГц.
Кварцевый фильтр на четыре частоты преобразования (сигнал,
гетеродин, разностная и суммарная частоты) выделяет суммарные
246
частоты, сохраняя на выходе расположение спектра, соответствую-
щее верхней боковой полосе. После кварцевого фильтра сигнал вто-
рой промежуточной частоты усиливается усилителем 23 МГц и по-
дается на второй смеситель, который с помощью напряжения ККГ
переносится в область рабочих частот.
Частота ККГ лежит ниже второй промежуточной частоты, поэто-
му на выходе второго смесителя выделяется разностная частота,
имеющая спектр, соответствующий верхней полосе частот.
Сформированный однополосный сигнал усиливается УВЧ и пода-
ется в блок ПУМ. Предварительный усилитель мощности нагружен
на фильтры сосредоточенной селекции, которые обеспечивают ос-
лабление побочных частот преобразования. Мощность этого блоке
используется для раскачки оконечного усилителя мощности. Усили
тель мощности обеспечивает необходимую выходную мощность пе
редатчика на нагрузку 75 Ом. Подавление гармонических излуче
ний осуществляется октавными фильтрами (ОФ).
Напряжение гетеродинов 500 кГц и 22,5 МГц формируется 1
блоке опорных частот.
Управление радиостанцией. Включить радиостанцию необхо
димо за 25—30 мин до начала сеанса связи. За это время термо
статы кварцевых генераторов прогреются и обеспечат необходи
мую стабильность частоты радиостанции до ведения бесподстроеч
ной связи. В экстренных случаях работу можно начинать сраз
после включения радиостанции, однако в этом случае может пс
требоваться ручная подстройка частоты приемников обоих коррес
пондентов.
Для включения радиостанции необходимо нажать кнопк
«Терм.» и «ПРМ—ПРД», при этом на передней панели приемош
редатчика загорятся световое табло «Термостат» и подсветка та(
,ло с номиналами частот передатчика и приемника.
Для настройки приемника необходимо нажать кнопку нужнс
частоты, а ручкой «Громкость» установить требуемую громкост
приема.
Для настройки передатчика достаточно нажать кнопку нужнс
частоты и кратковременно (3—5 с) нажать кнопку настройки, пр
этом загорается табло «Передача»; через 10—15 с загорается та'
ло «Готов», а табло «Передача» гаснет.
Ведение связи осуществляется в следующем порядке:
снять с держателя микротелефонную трубку;
кратковременно ( не более 1 мин) нажать и отпустить кнош
«Вызов», при этом загорается табло «Передача»;
если корреспондент не ответил, нажать тангеиту микротелефо
ной трубки (при этом загорается табло «Передача») и производи
вызов голосом; вызов производить кратко, называя позывной ко
респондента и свой не более 3 раз; отпустить тангеиту микротел
фонной трубки, при этом табло «Передача» погаснет, приемн
включится;
по получении ответа корреспондента приступить к нормальному
радиообмену, нажимая тангеиту при передаче и отпуская ее при
приеме;
если частота корреспондента сильно отличается от частоты при-
емника, необходимо перейти на ручную подстройку частоты. Для
этого ручку «Подстройка» повернуть по часовой стрелке до средне-
го положения, попросить корреспондента дать счет для настройки
и плавным вращением ручки точно настроиться на частоту коррес-
пондента.
По окончании обмена радиостанцию выключить, нажав кнопку
«Выкл.» блока питания; установить микротелефонную трубку в дер-
жатель, при этом должны погаснуть все световые табло; переклю-
чатель антенны установить в изолированное положение.
Дежурный прием осуществляется на частоте 2182 кГц. Для
включения радиостанции в режим дежурного приема необходимо:
нажать кнопку «Термостат» блока питания, при этом должно
загореться табло «Термостат»;
через 25—30 с, когда погаснет табло «Термостат», нажать кноп-
ку «ПРМ», при этом в динамике должны прослушиваться шумы;
отрегулировать нужный уровень шумов.
Передача сигнала «Тревога» осуществляется:
нажатием кнопки «ПРМ—ПРД» блока питания;
нажатием кнопки «Тревога вкл.» через 10—15 с загорится табло
«Готов» и передатчик начнет излучать сигнал тревоги. Через 2—
3 мин сигнал тревоги выключить, нажав кнопку «Тревога выкл.», и
прослушать эфир на частоте 2182 кГц;
получив ответ, необходимо снять микротелефонную трубку, на-
жать кнопку «2182 кГц» передатчика в приемнике и передать сооб-
щение.
Если сигнал тревоги никем не принят, его необходимо повто-
рить, нажав кнопку «Тревога вкл.».
Работа с линии осуществляется при использовании радиостан-
ции для частной корреспонденции. Она выполняется в дуплексном
режиме. Для работы с линии необходимо:
нажать кнопку «ПРМ—ПРД» на блоке питания;
выбрать требуемый канал приемника и передатчика;
нажать кнопку «Настройка», через 10—15 с загорится табло
«Готов»;
войти в связь с требуемой станцией;
нажать кнопку «Линия», при этом загорится табло «Передача»;
по окончании работы нажать кнопку «Микрофон».
Для работы дуплексом необходимо:
нажать кнопку «ПРМ—ПРД» блока питания;
выбрать требуемые каналы приемника и передатчика;
настроить передатчик;
нажать кнопку «Дуплекс».
Пульт дистанционного управления при его включении переводит
управление на себя независимо от того, работают на радиостанции
или нет. При снятии микротелефонной трубки пульта управления
248
загорается световое табло «Пульт» на передней панели передатчи-
ка, сигнализирующее оператору о том, что он должен положить
трубку в держатель.
Ведение радиосвязи с ПДУ производится в следующем порядке:
на передней панели приемника и передатчика заранее устано-
вить нужные рабочие частоты, кнопки «Симплекс» или «Дуплекс»,
виды работы «A3J», «АЗА», «АЗН», «Микрофон», «25%» или
«100%»;
нажать кнопку «Термостат», при этом должно загореться табло
«Термостат» на пульте управления и передатчика;
через 15—20 с после того, как погаснет табло «Термостат», на-
жать кнопку «ПРМ—ПРД»;
нажать кнопку нужного канала;
нажать кнопку «Настройка», после чего через 10—15 с загорится
табло «Готов»;
снять микротелефонную трубку, нажать тангеиту и произвести
вызов;
по окончании связи трубку вставить на место и нажать кнопку
«Питание выключено».
Подача сигнала тревоги с ПДУ производится в следующей по-
следовательности:
нажать кнопку «ПРМ—ПРД»;
нажать кнопку «Тревога вкл.», при этом загорается табло «Тре-
вога», а через 10—15 с — табло «Готов» и передатчик излучает сиг-
нал тревоги;
через 2—3 мин выключить сигнал тревоги, снять мйкротелефон-
ную трубку, нажать кнопку «2182 кГц» и слушать эфир.
Сигнал тревоги выключается при нажатии кнопки «Тревога вы-
ключена».
§ 101. РАДИОСТАНЦИЯ «ЛАСТОЧКА»
Назначение и общие данные. Радиостанция «Ласточка» является
однополосной приемопередающей симплексной радиотелефонной
станцией. Она предназначена для использования в качестве резерв-
ной (аварийной) радиотелефонной станции, установленной на судах,
на которых основным средством связи является радиотелефон.
Эксплуатация радиостанции осуществляется судоводительским со-
ставом.
Радиостанция работает на трех жесткофиксированных частотах
в диапазоне 1605—2550 кГц излучениями класса J3E, НЗЕ от мик-
рофона, а также АЗЕ от микрофона на частоте 2182 кГц; кроме
того, радиостанция обеспечивает передачу от встроенных в нее
автопод-атчиков радиотелефонных сигналов тревоги на частоте
2182 кГц и радиотелеграфных сигналов тревоги и бедствия на час-
тоте 500 кГц излучениями класса Н2А.
9—1725
249
Кн1
Цепь Конь
-12 В 1
Микрофон 2
Тонгента 3
+12 В О
41
Блок ПВ
5Ф
ПВ
АП СТ
- -Ф-t- Триггер
ДП^-
2^ 42 с
Д 410
И420
УПЧ
ПРД т БМ1 ' зм<р 'ут500
1 i
ЕМ2
Р2 R8 R7
4елитель
250 МС
Генератор
1300
Генератор
2200
С13
Д18
АЗН
2182
н-
о 6 6
417
419
Выход
ной
каскад
Д16
-Г^
Усилитель
4КГ
ДО СЧ^
421
Д22
4i
•АЗО
417
Тембр
Тревога Настройка
Канал 1
Канал ?[
Р1
3
Р2
РЗ
РЧ
^/>5
4
Р2
В2
Час-
тота
7>U
Канал 3
Р1ПР4)
Канал 3
J (ПРМ)
Р6
Р7
Блок КГ
7-^
43
4*
ДЧ
ГМ
45 2v
Р1 н
\Р6
2182 Канал
2182
47
-W
R21
а
б
6
бЙР5
В2
4
500 кгц -
Р2
Режим
46
й-
43
-В+
42
-U
'Антенна
-42 В
блок 500
az
I— УМ
Готб
-48В блок 500
блок 500 Из 2, ztS rz ' l-^pa^-CZJ- )
блок формирования
УПЧ БУ 500 кГц
'ЛД6
Рис. 196
ЭМФ
б/Ч
+ 12 В
+ 6В
блок 500
+1ZB
Блок 500
П
С J
т
б
Настрочка
SOS лз
9’
Выходная мощность передатчика в режиме АЗЕ на частоте
2182 кГц составляет 15—25 Вт и в режиме Н2А на частоте
500 кГц — не менее 12 Вт.
Радиостанция работает на одну общую антенну как на прием,
так и на передачу. В качестве антенны может применяться любая
судовая антенна. Коммутация антенны производится нажатием
тангеиты микротелефонной трубки (автоматически). Радиостанция'
рассчитана на непрерывную работу в течение 6 ч при соотношении
времени прием/передача 1 : 2 при непрерывной работе на передачу
в течение не более 15 мин.
Приемник обеспечивает прием излучений типа J3E, НЗЕ и АЗЕ
на четырех каналах в диапазоне 1605—2850 кГц. Чувствительность
приемника не хуже 15 мкВ в режиме АЗЕ, 10 мкВ в режиме НЗЕ и
5 мкВ в режиме J3E. Выходная мощность приемника не менее 0,5 Вт
при работе на громкоговоритель и 6 мВт—на головные телефоны.
Приемник рассчитан на круглосуточную работу.
Питание радиостанции может осуществляться от следующих
источников питания: от судовой сети постоянного тока напряжени-
ем 24 В при допустимых колебаниях напряжения ±10%; от акку-
муляторов напряжением 24 В.
Время готовности радиостанции к работе и перехода с канала
на канал не превышает 5 с.
В зависимости от места установки и условий эксплуатации ра-
диостанция комплектуется в двух вариантах. В состав полного
комплекта радиостанции входят: блок промежуточных волн (ПВ)„
блок «500», блок питания, зарядно-разрядный щиток (ЗРЩ), блок
резисторов и аккумуляторы. В состав неполного комплекта радио-
станции входят те же блоки, за исключением блока «500».
Вариант радиостанции с неполной комплектацией’ предназна-
чен для установки на судах ограниченного района плавания и реч-
ных судах, а также на берегу, где нет необходимости в аварийном
блоке «500».
Функциональная блок-схема. На рис. 196 дана схема радиостан-
ции.
Блок ПВ представляет собой приемопередатчик. В его состав
входят следующие функциональные узлы:
блок кварцевых генераторов (/(Г), состоящий из пяти отдель-
ных генераторов, настраиваемых в диапазоне 2104 + 3385 кГц, и
одного работающего на частоте 500 кГц. Блок КГ является общим
для тракта передачи и приема;
блок формирования однополосного сигнала (БФПВ), в состав;
которого входят балансный модулятор первого преобразования
(БЛ47), электромеханический фильтр (ЭЛ1Ф) —для выделения
нижней боковой полосы частот, УПЧ 500 кГц (У 114 500), второй
балансный модулятор, служащий для переноса спектра частот в
рабочий диапазон и фильтров, настроенных на каждый, канал, и
для выделения необходимой боковой полосы после второго преоб-
разования;
УНЧ передатчика (УНЧ ПРД);
252
микрофон;
широкополосный усилитель мощности высокой частоты (УМ);
автоподатчик сигналов тревоги (АП СТБ)-,
УВЧ, состоящий из четырех каскадов;
УПЧ, состоящий из двух электромеханических фильтров для
работы в режимах R3E и J3E УПЧ, детектора AM для выделения
сигналов низкой частоты в режиме НЗЕ и системы АРУ;
УНЧ приемника (УНЧ ПРМ);
согласующее устройство с коммутирующимися элементами на-
стройки для каждого канала.
Блок «500» представляет собой передатчик сигналов тревоги и
бедствия, в состав которого входят следующие функциональные
узлы;
АПСТБ, состоящий из пяти блоков формирования сигналов тре-
воги и бедствия;
БФ однополосного сигнала, состоящий из кварцевого генератора
500 кГц (КГ 500), балансного модулятора, тонального генератора
1300 Гц (ТГ 1300), ЭМФ и усилителя напряжения 500 кГц (УН
500).
Блок питания (БП) служит для получения необходимых напря-
жений для питания радиостанции. БП состоит из: преобразовате-
ля стабилизированного напряжения +12 и +6 В для питания це-
пей приемника, тракта формирования однополосного сигнала
передатчика и АПСТБ-, преобразователя напряжения передатчика
для питания цепей тракта усилителя мощности.
Зарядно-разрядный щиток представляет собой устройство для
зарядки аккумуляторов от различных источников тока. Для заряд-
ки аккумуляторов от сети переменного тока частотой 50 Гц, напря-
жением 127 или 220 В используется понижающий трансформатор
с выпрямительным мостом. Для зарядки от сети постоянного тока
напряжением НО и 220 В используется гасящее сопротивление,
выполненное в виде отдельного блока (блок резисторов).
Взаимодействие блоков радиостанции видно из функциональ-
ной блок-схемы.
Управление радиостанцией. Обслуживание радиостанции осуще-
ствляется судоводительским составом.
Включение передатчика Г1В производится в следующей после-
довательности:
нажать кнопку «Питание ПВ»;
нажать нужную кнопку переключателя частот;
нажать кнопку соответствующего режима;
нажать кнопку «Настройка»;
настроить антенный контур ручкой «Настройка» и отжать кноп-
ку «Настройка»;
нажать тангеиту микрофона и вести передачу.
Для выключения радиостанции необходимо нажать кнопку
«Питание выкл.» на блоке питания, выделенную черным цветом.
Подача сигнала «Тревога» производится на частоте 2182 кГц.
Для подачи сигнала необходимо:
253
нажать кнопку «Питание ПБ»;
нажать кнопку «2182»;
нажать кнопку «Настройка»;
настроить антенный контур ручкой «Настройка»;
нажать кнопку «Тревога».
Подача сигнала «SOS» производится на частоте 500 кГц. Для
подачи сигнала необходимо:
нажать кнопку «Питание 500»;
нажать кнопку «Настройка»;
подстроить в блоке «500» антенный контур;
нажать кнопку «SOS».
Для работы в режиме «Прием» необходимо:
нажать кнопку «Питание ПВ»;
нажать кнопку переключателя «Частота»;
выбрать нужный режим J3E или НЗЕ;
ручкой «Громкость» отрегулировать усиление, а ручкой
«Тембр» — качество речи.
§ 102. РАДИОСТАНЦИЯ «РЕЙД»
Назначение и общие данные. Радиостанция «Рейд» является
УКВ радиотелефонной станцией. Она предназначена для установки
на судах морского и рыбопромыслового флота, а также на судах
смешанного плавания (река — море).
Радиостанция осуществляет симплексно-дуплексную радиосвязь
с береговыми радиостанциями и симплексную радиосвязь с судами
в диапазоне частот 156,025—162,00 МГц на 78 фиксированных кана-
лах, из которых 55 являются международными, а 23 — националь-
ными, предназначенными для работы в портах СССР. Разнос час-
тот между соседними каналами составляет 25 кГц.
Выходная мощность передатчика составляет 10—20 Вт. Чувст-
вительность приемника 0,8—1 мкВ, выходная мощность приемника
1 мВт при работе на телефон и 1 Вт при работе на громкоговори-
тель.
Радиостанция работает в режиме частотной модуляции и рассчи-
тана на непрерывную круглосуточную работу в режиме дежурного
приема или круглосуточную по циклу 15 мин передача, 45 мин
прием.
Передатчик и приемник радиостанции работают на общую ан-
тенну. Радиостанция работает от сети переменного тока напряже-
нием 127 или 220 В, частотой 50 Гц, а также от источников постоян-
ного тока напряжением 110 и 220 В через.дополнительный преобра-
зователь— инвертор И-400.
В комплект радиостанции входит приемопередатчик с БП от се-
ти переменного тока, два ПДУ (пульт судоводителя — ПДУ-С и
пульт радиооператора — ПДУ-Р), блок автоматики, антенна. ПДУ
размещаются соответственно в рулевой рубке и радиорубке.
254
В радиостанции предусмот-
рена возможность подключе-
ния прибора избирательного
вызова типа «Селектор-СМ».
Блок-схема радиостанции
(рис. 197). В приемопередат-
чик входят: блок возбудителя,
блок УМ передатчика, блок
приемников, пульт местного
управления (ПМУ), блок ан-
тенного фильтра (БАФ), блок и:
Рис. 197
ителя мощности (БИМ), блок
вентиляции.
Конструктивно блок возбудителя размещен на четырех печат-
ных платах В1, В2, ВЗ и В4.
В блоке приемники радиостанции выполнены по супергетеро-
динной схеме с двойным преобразованием частоты. По электриче-
ской схеме дуплексный и симплексный приемники одинаковы и раз-
личаются только частотами настройки. Конструктивно приемник
состоит из трех плат: высокой частоты, промежуточной частоты,
умножителей частоты гетеродинов.
Пульт местного управления предназначен для проверки рабо-
тоспособности радиостанции на 01 (дуплексном) и 16 (симплексных)
каналах, проверки напряжений питания радиостанции, а также ин-
дикации излучаемой мощности. В случае неисправности ПДУ пульт
местного управления может быть использован для ведения двусто-
ронней связи на вышеуказанных каналах. ПМУ состоит из собствен-
ного пульта и блока УПЧ-1.
Блок антенного фильтра предназначен для одновременной рабо-
ты двух приемников (симплексного и дуплексного) или приемника
и передатчика на одну антенну. Он <остоит из фильтра приемника,
фильтра передатчика и высокочастотного реле.
Блок измерителя мощности служит для индикации излучаемой
мощности.
Антенна представляет собой несимметричный вертикальный ви-
братор, образованный продолжением внутреннего проводника коак-
сиального кабеля и четырьмя противовесами.
Пульт дистанционного управления предназначен для управления
радиостанцией судоводителем или радистом и обеспечивает все
основные режимы работы.
Управление радиостанцией. Согласно указаниям по безопасной
эксплуатации до подключения радиостанции к питающей сети необ-
ходимо выводы «Земля» приемопередатчика, блоков питания и ав-
томатики, ПДУ соединить с корпусом или шиной заземления. Ре-
монтно-профилактические работы при включенной радиостанции
производить запрещается.
Включение радиостанции осуществляется с ПДУ нажатием кноп-
ки «РС», при этом загораются световое табло индикации номера
канала с цифрой дежурного симплексного канала (16-го, 11 или
39-го), дежурного канала «ДКС» — при дежурном приеме на од-
255
ном симплексном канале или «ДКС» и «ДКД» — при дежурном
приеме на симплексном и дуплексном каналах одновременно.
В громкоговорителе и телефоне микротелефонной трубки долж-
ны быть слышны характерные шумы приемника.
Вращением ручки «Яркость» установить желаемую яркость све-
чения светового табло пульта.
Вращением ручки «Громкость» влево установить желаемую
громкость.
При работе радиостанции на дежурных каналах обеспечивает-
ся следующее:
дежурный прием на двух каналах — одном из симплексных
(16-м, 11 или 39-м) и дуплексном 01;
дежурный прием на одном из симплексных каналов (16-м, 11
или 39-м);
дежурный прием на устройство избирательного вызова только
по симплексному (16-му, 11 или 39-му) каналу или одному из
симплексных каналов (.16-м, 11 или 39-м) и дуплексному 01 одно-
временно;
ведение двусторонней связи с ПДУ на одном из симплексных
(16-м, И или 39-м) каналов:
ведение двусторонней связи с ПДУ на 01 дуплексном канале;
посылка ОЦВ при работе с устройством избирательного вы-
зова;
ведение двусторонней связи с ПМУ на 16 канале или 01;
самопрослушивание.
Включение дежурных симплексных каналов (16-го, 11 или 39-го)
осуществляется с помощью переключателя «Дежурный канал» на
блоке автоматики.
Дежурный прием на ПДУ на двух каналах обеспечивается вклю-
чением радиостанции с ПДУ при уложенной микротелефонной
трубке в держатель. На цифровом табло индикации каналов заго-
рается номер дежурного канала и мигают световые табло «ДКС
и ДКД».
Дежурный прием на ПДУ на симплексном канале обеспечивает-
ся включением радиостанции с ПДУ при уложенной микротелефон-
ной трубке в держатель и нажатой кнопке «ОТК», при этом световое
табло «ДКД» гаснет. При приходе от корреспондента сигнала по
симплексному каналу мигает световое табло «ДКС» и в громкого-
ворителе слышен голос. <
Дежурный прием на устройство избирательного вызова произ-
водится как на один (симплексный), так и на оба (симплексный
и дуплексный) канала одновременно. При включении устройства
избирательного вызова на ПДУ загорается световое табло «УВ».
При приеме от корреспондента однотонального циркулярного вы-
зова на ПДУ загорается световое табло «ОЦВ» и в громкоговори-
теле прослушивается сигнал вызова. Аналогично при приеме от
корреспондента индивидуального вызова (ИВ) или многотонально-
го циркулярного вызова на ПДУ загорается световое табло «ИВ»
или «ОЦВ» и «ИВ» и в громкоговорителе прослушивается сигнал
256
вызова. При приеме вызова по симплексному каналу мигает свето-
вое табло «ДКС», а при приеме вызова по дуплексному каналу —
световое табло «ДКД».
. Двусторонняя связь на дежурных, каналах с ПДУ, например, с
корреспондентом обеспечивается на любом дежурном симплексном
канале поднятием микротелефонной трубки, при этом гаснет свето-
вое табло «ДКД», т. е. отключается дежурный дуплексный канал.
Сигнал от корреспондента поступает только на телефон микроте-
лефонной трубки. Переход на передачу обеспечивается нажатием
тангеиты микротелефонной трубки, при этом загорается световое
табло «Мощи.», указывающее на наличие отдачи мощности в ан-
тенну.
Для обеспечения связи по дуплексному каналу 01 при снятии
микротелефонной трубки нажать кнопку «Связь», при этом загора-
ется световое табло «ДКД», а «ДКС» гаснет. На цифровом табло
индикации номера канала загорается цифра «01». Сигнал от кор-
респондента поступает только на телефон микротелефонтюй труб-
ки. Переход на передачу обеспечивается нажатием тангеиты мик-
ротелефонной трубки. Для ответа корреспонденту при избира-
тельном вызове (ИВ, ОЦВ, МЦВ) необходимо снять
микротелефонную трубку, при этом гаснет световое табло («ОЦВ»
и «ИВ»), Переход на передачу осуществляется нажатием тангеи-
ты микротелефонной трубки.
В случае, если при прослущивании избирательного вызова ОЦВ
или МЦВ не возникает необходимости ответа корреспонденту, что-
бы исключить попадание шумов в громкоговоритель ПДУ, необхо-
димо нажать кнопку «Сброс», при этом световые табло «ОЦВ» и
«ИВ» гаснут.
Однотональный циркулярный вызов посылается на дежурных
каналах нажатием кнопки «ПРД ОЦВ» как при уложенной, так и
при снятой микротелефонной трубке.
Радиосвязь абонента с корреспондентом обеспечивается только
на рабочих дуплексных каналах. Для обеспечения телефонных пе-
реговоров пассажиров и экипажа судна с корреспондентом, находя-
щимся на берегу, в радиостанции предусмотрена возможность ра-
диосвязи абонента из переговорной кабины, а также подключение
абонента к радиостанции через судовую АТС. Для связи из перего-
ворной кабины абоненту необходимо снять микротелефонную труб-
ку телефонного аппарата, при этом на ПДУ-Р и ПДУ-С загорается
световое табло «Абон.».
Нажатием кнопки «Тел.» на ПДУ-Р обеспечивается телефонная
связь абонента с радиооператором. Для связи с корреспондентом
радиооператор должен на ПДУ-Р нажать кнопку «Радио» и поднять
микротелефонную трубку, при этом радиооператору обеспечивается
возможность прослушивания переговоров абонента с корреспонден-
том.
Отключение абонента производится нажатием кнопки «Сткл.»
на ПДУ-Р. По окончании переговоров абонент должен уложить мик-
ротелефонную трубку на аппарат, при этом на ПДУ-Р и ПДУ-С
257
гаснет световое табло «Абой.». Для вызова абонента, находящегося
в переговорной кабине, радиооператор должен на ПДУ-Р нажать
кнопку «Тел.», при этом телефонный аппарат переговорной кабины
(при уложенной микротелефонной трубке) зазвонит.
Радиосвязь абонента АТС с корреспондентом обеспечивается
нажатием кнопки «Радио» на ПДУ-Р и снятием микротелефонной
трубки.
У правление радиостанцией с ПДУ-Р и ПДУ-С. При включении
радиостанций с ПДУ-Р на не.м загорается цифровое табло индика-
ции номера канала с цифрой дежурного симплексного канала и све-
товое табло «ДКС» и «ДКД». На ПДУ-С загорается только цифро-
вое табло Индикации номера канала с цифрой дежурного симплекс-
ного канала. Аналогично включение радиостанции с ПДУ-С.
В случае, если на обоих пультах нажаты кнопки «РС», т. е. ког-
да радиостанция включена е обоих пультов управления, на каждом
ПДУ горит цифровое табло индикации номера каналов и световое
табло «ДКС» и «ДКД»:
При снятии микротелефонной трубки оператором ПДУ-Р на
ПДУ-С гаснут световые табло индикации номера канала «ДКС»,
«ДКД» и загорается световое табло ПДУ, указывающее, что с
ПДУ-Р ведется связь. ПДУ-С отключается, если микротелефонная
трубка на месте. При снятии микротелефонной трубки судоводите-
лем управление радиостанцией переходит на ПДУ-С независимо от
того, снята или уложена микротелефонная трубка на ПДУ-Р, пульт
ПДУ-Р отключается, гаснут световые табло «ДКС», «ДКД» и циф-
ровое табло индикации номера каналов, но загорается световое таб-
ло ПДУ, указывающее, что с ПДУ-С ведется связь.
Радиосвязь абонента из переговорной кабины или через'АТС
судна обеспечивается только с ПДУ-Р.
Для выключения радиостанции необходимо нажать кнопку
«РС», при этом на ПДУ (или ПМУ) гаснут все световые табло.
§ 103. РАДИОСТАНЦИЯ «СЕЙНЕР»
Назначение и общие данные. Радиостанция «Сейнер» является
УКВ радиотелефонной станцией с частотной модуляцией. Она
предназначена для установки на судах портового и промыслового
флота. Радиостанция обеспечивает беспоисковую и бесподстроеч-
ную симплексную связь на любых семи каналах в полосе 156,3—
158 МГц с разносом между соседними каналами 25 кГц. Номера
каналов, кроме 6 (156,3 МГц) и 16 (156,8 МГц) оговариваются при
заказе.
Радиостанция рассчитана на непрерывную круглосуточную ра-
боту при соотношении времени прием/передача 3: 1, при этом дли-
тельность непрерывной работы в режиме «передача» не долж’на
превышать 15 мин.
Выходная мощность передатчика радиостанции не менее 8 Вт;
предусмотрена возможность ее снижения до 0,3—1 Вт. Чувстви-
258
тельность приемника не хуже 1,5 мкВ. Выходная мощность на ди-
намике составляет 0,5 Вт.
Управление радиостанцией. Обслуживает радиостанцию штур-
манский состав. Управление радиостанцией осуществляется с пе-
редней панели приемопередатчика с помощью тангеиты манипуля-
тора.
С передней панели можно производить следующие операции:
включение и выключение радиостанции; включение и выключение
шумоподавителя; переключение рабочих каналов связи; переклю-
чение на работу пониженной мощностью и на двухканальный ре-
жим приема; переход на режим «передача» при нажатии тангеиты
манипулятора и регулировку громкости с помощью регулятора
громкости на динамике.
§ 104. РАДИОСТАНЦИЯ «ПРИЧАЛ»
Назначение и общие данные. Радиостанция «Причал» предназ-
начена для осуществления связи лоцмана с береговой РЛС, с лоц-
манской службой порта, а также капитана судна с портовыми
службами через центральный пост радиосвязи (ЦПР).
Радиостанция является УКВ радиотелефонной станцией с час-
тотной модуляцией. Радиостанция обеспечивает беспоисковую и
бесподстроечную симплексную связь в полосе 156,3—158 МГц на
фиксированных четырех каналах 16 (156,8 ААГц) и на любых трех
из следующих: с 8-го по 17-й, с 29-го по 40-й, с 68-го по 74-й, с
89-го по 99-й. Разнос между соседними каналами составляет
25 кГц. Номера каналов оговариваются при заказе. Дальность
связи до 6 км.
По своим параметрам радиостанция работает при разносе меж-
ду каналами связи 25 кГц. Каждая радиостанция имеет канал
16 —вызова и бедствия.
Органы управления выполняют следующие операции: включение
и выключение радиостанции, переключение каналов связи, включе-
ние и выключение шумоподавителя, включение радиостанции в ре-
жиме «Передача».
Выходная мощность передатчика не менее 1 Вт. Чувствитель-
ность приемника нё хуже 1,5 мкВ. Источником питания радиостан-
ции является аккумуляторная батарея, состоящая из 10 аккумуля-
торов ;гипа ЦНК-0,85 с общим номинальным напряжением 12,5 В.
Одна свежезаряженная батарея обеспечивает не менее 8 ч непре-
рывной работы при соотношении времени приема к времени пере-
дачи 10: 1, при этом длительность передачи не превышает 5 мин.
В режиме дежурного приема радиостанция обеспечивает непре-
рывную работу в течение 24 ч.
В комплект радиостанции входят: приемопередатчик, манипуля-
тор с гибким шлангом и разъемом, антенна, аккумуляторная бата-
рея, сумка для переноса радиостанции. По заказу радиостанция
может быть укомплектована специальным зарядным устройством
259
Возбуди- Подмоду-
LlllUUU/lUJUIIIUfJ
напряжения
Рис. 198
Индикатор
разряда .
аккумуля-
тора
батарей
Tipi
Батарея
аккумуля-
тора
типа 66Р1, позволяющим осуществлять одновременный заряд от 1
до 10 аккумуляторных батарей ЮЦНК-0,85.
Функциональная блок-схема, (рис. 198). Передатчик радиостан-
ции построен по схеме двенадцатикратного умножения частоты воз-
будителя с последующим усилением до необходимого значения в
антенне.
С возбудителя, стабилизированного по частоте кварцевым резо-
натором, напряжение высокой частоты поступает на фазовый моду-
лятор. Для уменьшения паразитной амплитудной модуляции сигнал
с фазового модулятора поступает на ограничитель и далее на уст-
роитель частоты. Утроенная частота удваивается и усиливается по
мощности двумя каскадами, после чего вновь удваивается каскадом
параметрического умножителя частоты, расположенного в блоке
усилителя мощности. После параметрического удвоителя напряже-
ние с частотой канала связи усиливается предварительным и око-
260
нечным усилителями мощности и чергз антенный фильтр поступает
в антенну радиостанции.
Модуляционный тракт передатчика состоит из обратимого мик-
рофона— динамика, находящегося в манипуляторе, подмодуляторе,
и фазового модулятора.
Напряжение звуковой частоты с микрофона усиливается подмо-
дулятором и поступает на фазовый модулятор, который изменяет
фазу колебаний автогенератора по закону звуковой частоты.
Приемник радиостанции супергетеродинного типа построен по
схеме с двойным преобразованием частоты: первая промежуточная
частота 10,7 МГц, вторая 1,6 МГц. Принятый сигнал усиливается
трактом УВЧ и поступает на вход первого смесителя, куда поступа-
ет одновременно и сигнал первого гетеродина. Нагрузкой первого
смесителя служит кварцевый фильтр, настроенный на разностную
частоту, равную 10,7 МГц. Сигнал с выхода кварцевого фильтра
(КФ)'поступает на дторой смеситель, куда поступает и сигнал гете-
родина. Разностная частота второго смесителя, равная 1,6 МГц,
поступает в тракт УПЧ2 и далее в ограничитель-дискриминатор.
Нагрузкой дискриминатора является УНЧ. Усиленный сигнал с
УНЧ поступает на динамик манипулятора.
Управление радиостанцией. Перед включением радиостанции пе-
реключателем «Каналы» необходимо установить требуемый канал
связи. Для включения радиостанции необходимо ПРР установить
в положение «Вкл.».
Глава XVI
ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСЛУЖБЫ НА МОРЕ,
РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ МОРСКОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ
§ 105. НАЗНАЧЕНИЕ РАДИОСВЯЗИ МОРСКОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ
Радиосвязь является одним из оперативных и экономичных ви-
дов связи и наиболее полно отвечает специфике работы морского
флота. С помощью радио можно осуществлять связь с судами, за-
частую .удаленными от береговых баз на сотни и тысячи миль. Ра-
диосвязь морской подвижной службы Союза ССР является одним
из важнейших средств, обспечивающих безопасность мореплава-
ния, а также оперативно-диспетчерское руководство работой фло-
та и его предприятий.
Основное назначение радиосвязи морской подвижной службы
состоит в обеспечении:
безопасности мореплавания и охраны человеческой жизни на
море;
оперативно-диспетчерского руководства работой флота, портов,
.пароходств, предприятий и организаций морского транспорта.
В системе диспетчерского управления морским транспортом
средства радиосвязи позволяют обеспечить своевременную и точ-
ную передачу и прием сведений о местонахождении судов в море,
261
времени приема судна портом и начале грузовых операций, ходе
погрузочно-разгрузочных работ, задержках и простоях судов и т. д.
Используя радиосвязь, оперативный персонал пароходств и объе-
динений министерства имеет возможность быстро доводить до ис-
полнителей распоряжения и контролировать их своевременное вы-
полнение. С помощью радио можно предупредить находящиеся в.
море суда об угрожающих мореплаванию стихийных явлениях при-
роды, нарушениях навигационной обстановки и т. п.
Радиосвязь имеет особо важное значение для своевременного
принятия мер по оказанию помощи судну в случае бедствия. По-
средством радио можно определить местонахождение бедствующе-
го судна, установить характер бедствия и характер просимой помо-
щи, а также осуществлять руководство спасательными операция-
ми и оказывать медицинскую помощь. По радио на суда переда-
ются бюллетени для местных газет. Слушая радио, моряки всегда
чувствуют связь с Родиной, находятся в курсе политических собы-
тий.
Судовые и береговые радиостанции морской подвижной службы
имеют право держать связь и вести радиообмен: между собой; с
судами иностранных государств; с радиостанциями самолетов про-
мысловой и ледовой разведок; судовые радиостанции — с берего-
выми радиостанциями иностранных государств; береговые радиос-
танции— с радиостанциями Министерства связи (по разрешению
Государственной инспекции электросвязи), с береговыми радио-
станциями иностранных государств на основе заключенных сог-
лашений, а также при необходимости ведения обмена корреспон-
денцией в случаях бедствия и оказания взаимной помощи по вопро-
сам связи.
Организация связи морской подвижной службы, порядок рабо-
ты судовых и береговых радиостанций, действия персонала при
эксплуатации средств радиосвязи и порядок обработки корреспон-
денции осуществляются в соответствии с Правилами радиосвязи
морской подвижной службы Союза ССР.
§ 106. ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСЛУЖБЫ НА МОРЕ
Функционально систему морской радиослужбы можно предста-
вить в виде трех отдельных служб: радионаблюдения, радиосвязи,
радиоосведомления и определения (специальной радиослужбы).
Служба радионаблюдения обеспечивает наблюдение на опреде-
ленных частотах (вывоза и бедствия), установленных международ-
ными соглашениями, за вызовами береговых и судовых радиостан-
ций для установления взаимной связи, а также для обеспечения
безопасности мореплавания и сохранности человеческой жизни на
море. Радионаблюдение ведется береговыми и судовыми станци-
ями в определенно установленное время, а также специальными
станциями по утвержденному расписанию, но, как правило, круг-
лые сутки.
262
Служба радиосвязи обеспечивает взаимную работу судовых и
береговых станций на базе постоянных линий связи, открытых для
обмена корреспонденций по установленному расписанию. С по-
мощью службы радиосвязи осуществляется передача результатов
радионаблюдения, а также распоряжений и донесений по оператив-
но-диспетчерским и служебным вопросам.
Служба радиоосведомления и определения (иначе, специальная
радиослужба) предназначена для передачи мореплавателям раз-
личного рода сведений о навигационной обстановке на морском
бассейне (погоде, состоянии моря, погасших маяках и т. п.), а так-
же для определения местоположения судна при потере им ориенти-
ровки. Для нужд этой службы используются береговая и судовая
радиостанции или станции специального назначения, расположен-
ных в районах с тяжелыми и сложными условиями плавания.
В морской радиослужбе служба радиосвязи по объему обраба-
тываемой корреспонденции, количеству и мощности технических
средств имеет наибольший удельный вес. В состав службы радио-
связи входят следующие виды связи: рейдовая, навигационно-эк-
сплуатационная, внутрибассейновая.
Рейдовая связь предназначена для связи судов между собой и
с берегом при подходе к портам, в пределах портов, на морских
рейдах.
Н авигационно-эксплуатационная связь осуществляет связь судов
между собой и с берегом в каботажном и заграничном плавании.
Она предназначена для передачи и приема навигационных и мете-
орологических сообщений, сигналов особой важности (тревоги,
бедствия, срочности, безопасности), для обмена аварийной коррес-
понденцией, для связи судов с портами и пароходствами.
Внутрибассейновая связь обеспечивает связь пароходств и пор-
тов между собой в пределах одного морского бассейна.
Радиосвязь осуществляется радиотелеграфом и радиотелефо-
ном. Радиотелеграф применяется в навигационно-эксплуатацион-
ной, внутрибассейновой связи, причем радиотелеграфирование
производится двумя способами — ручным и автоматическим. Ра-
диотелефон используется для рейдовой связи, связи судов в кара-
ване, диспетчерской связи с портами и как вспомогательное сред-
ство связи в дальнем плавании.
§ 107. РАДИОСВЯЗЬ В СИСТЕМЕ ДИСПЕТЧЕРСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ФЛОТОМ
Радиосвязь в системе диспетчерского управления флотом име-
ет исключительно важное значение. Характер диспетчерской ин-
формации, сроки и направление ее передачи, а также действия дис-
петчерских служб министерства, пароходств и портов регламенти-
руются Положением о диспетчерском руководстве эксплуатацией
флот-a и морских портов. Диспетчерская информация, связанная
с'движением судов, передается ступенчато — от низшего звена к
высшему и наоборот, при этом диспетчерская информация от суд-
263
на идет по двум направлениям: пароходству, которому принадле-
жит судно; порту, в который судно везет пассажиров или грузы.
Радиосвязь в системе диспетчерского управления флотом долж-
на обеспечить своевременную и точную передачу и прием сведений:
о местонахождений судов в море и условиях плавания;
о движении судов и их направлении в те или иные порты для
приема и выгрузки грузов;
о времени прихода судна в порт и начале грузовых операций;
о ходе погрузочно-разгрузочных работ, задержках и простоях
судов;
о рейсовых заданиях судам, уходящим из порта в рейс;
заявки на снабжение судов топливом, водой, продуктами и ма-
териалами.
Каждое судно должно поддерживать связь с пароходством и
портом назначения в течение всего рейса, т. е. начиная с момента
выхода из порта и кончая приходом в порт назначения. Во время
стоянки судна в порту передача диспетчерской информации в па-
роходство также не прекращается, но осуществляется через порто-
вую радиостанцию.
Грузовые суда, находящиеся в море, информируют свое паро-
ходство один раз в сутки по состоянию на 12 ч. Диспетчерская
информация содержит сведения о местонахождении судна (коор-
динаты), запасах топлива и воды, условиях плавания (состояние-
моря, погоды и т. п.). Пассажирские суда передают своему паро-
ходству информацию 4 раза ц сутки: в 00, 06, 12 и 18 ч, а также о
каждом приходе в порт или отходе из порта. В тех случаях, когда
время перехода между портами составляет менее 6 ч, пароходства
информируются судном только о времени прихода в порт и отхода
из порта.
Каждое судно обязано информировать порт назначения о вре-
мени предполагаемого прихода за 96 ч и вторично за 24 ч, а при
длительности перехода менее 96 ч — не позднее чем через час пос-
ле выхода из предыдущего порта. За 4 ч до прихода капитаны су-
дов сообщают уточненное время прихода судна в порт назначения.
В свою очередь диспетчерская служба порта информирует судно не
позднее чем за 2 ч до его прихода в порт о месте швартовки, от-
правке лоцмана, способе производства работ и о других данных,
связанных с входом судна в порт. Во время стоянки судна в ,совет-
ском порту передача диспетчерской информации в пароходстве так-
же не прекращается, но осуществляется через портовую радиостан-
цию, а в иностранном порту — через агента по телексу один раз в
сутки по состоянию на 18 ч.
Диспетчерская служба порта, помимо информации судна, еже-
дневно сообщает пароходству, которому принадлежит судно, о хо-
де судовых работ за сутки, о времени окончания грузовых работ,
времени отхода, количестве погруженного груза и о порте назначе-
ния.
В зависимости от удаленности судна от берегового радиоцентра
для связи с ним применяется один из ранее рассмотренных видов.
264
радиосвязи: рейдовая или навигационно-эксплуатационная. На рас-
стояниях до 40 миль от радиоцентра поддерживается рейдовая ра-
диосвязь, которая осуществляется преимущественно радиотелефо-
ном на УКВ. Береговые радиотелефонные станции, как правило,,
устанавливаются непосредственно у диспетчеров порта или паро-
ходства, и связь с ними осуществляет штурманский состав без
участия радиооператоров судна и берега. На этих расстояниях ис-
пользовать радиотелеграф нецелесообразно, так как он значи-
тельно понижает оперативность связи.
За пределами действия рейдовой радиосвязи применяется нави-
гационно-эксплуатационная радиосвязь. При удалении судна от пор-
та на 40—200 миль для связи используют средневолновые радиоте-
леграфные установки, а также радиотелефон в диапазоне проме-
жуточных волн. На расстояниях, превышающих 200 миль, связь-
судна с берегом осуществляется в диапазоне коротких волн.
При значительной удаленности судна и недостаточной мощности
передатчика радиостанции, а также в условиях плохого прохожде-
ния волн судно может не иметь непосредственной связи с радио-
центром своего пароходства. В этом случае для радиосвязи исполь-
зуют радиостанцию судна — посредника, имеющего непосредствен-
ную связь с радиоцентром пароходства.
§ 108. СТРУКТУРА БЕРЕГОВОГО РАДИОЦЕНТРА ПАРОХОДСТВА
Радиоцентр пароходства — это отдел в составе службы связи и
электрорадионавигации, через который осуществляется вся радио-
проводная связь отделов и служб с судами в море и управлениями
других пароходств.
Капитаны судов должны хорошо знать все возможности, удоб-
ства и степень оперативности связи в системе своего пароходства.
В то же время необходимо и отчетливо представлять, какие трудно-
сти могут возникнуть у радиооператора при передаче и приеме кор-
респонденции по судовым каналам связи.
В состав радиоцентра входят: радиобюро,, приемная станция,
контрольная станция (пункт радиоконтроля — ПРК) и передаю-
щий центр.
Через радиобюро производятся:
прием радиограмм от подателей на берегу (только служебная
корреспонденция);
связь с радиоцентрами других пароходств посредством абонен-
тского телеграфа (вызов корреспондента осуществляется набором
его номера);
прямая проводная связь со службой эксплуатации внутри паро-
ходства и с Центральным узлом связи (ЦУС) в Москве;
прием радиограмм от приемной станции, получившей их от
судов, с дальнейшей доставкой их адресатам в управлении парохо-
дства или передачей таких радиограмм по другим каналам связи,
если они адресованы в города;
265
передача на приемную станцию радиограмм, предназначенных
судам (на буквопечатающих аппаратах).
Приемная станция осуществляет связь с судами на радиотелег-
рафных и радиотелефонных каналах по расписанию.
Пункт радиоконтроля наблюдает за правильностью работы су-
довых станций на всех основных каналах связи, предусмотренных
лицензией (разрешением на судовую радиостанцию).
Передающий центр оборудован многочисленными передатчи-
ками, дающими возможность поддерживать связь с судами одно-
временно в нескольких диапазонах КВ, СВ, ПВ и УКВ.
Через телетайпный зал (Telex) можно поддерживать прямую
проводную связь с нашими торговыми агентами за границей —
практически с любой страной. Кроме того, телетайпные установки
имеются в Управлении международных линий, в Главном контей-
нерном агентстве и в Инфлоте.
Обычно приемная станция находится далеко за городом, что
значительно снижает уровень промышленных помех и облегчает
установление достаточно надежной связи с судами. Связь между
всеми звеньями радиоцентра может быть проводная или радиоре-
лейная.
§ 109. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ
ДЛЯ МОРСКОГО ФЛОТА
Существующая в течение многих десятилетий морская радио-
связь основывалась (частично основывается и в настоящее время)
на ручной и полуавтоматической передаче сообщений кодом Мор-
зе. Однако технический прогресс, стремительно захватывающий все
новые и новые сферы производства, транспорта, связи, сделал воз-
можным создание радиотелеграфной и радиотелефонной аппарату-
ры, позволяющей вести обмен информацией с большими скоростя-
ми, при весьма высокой достоверности передаваемых по каналам
связи сообщений, при обеспечении достаточной защиты частотных
каналов от помех.
Наряду с этим возросшее количество судов, увеличение их ско-
рости, а следовательно, и их оборота между портами, равно как
и значительное расширение районов плавания, поставило перед
руководством пароходства и ММФ в целом новые, более сложные
задачи диспетчерского управления флотом, т. е. назрела необходи-
мость создания автоматизированной системы радиосвязи, которая
бы обеспечила быстрое движение корреспонденции в направлениях
берег — судно и судно — берег, независимо от местоположения суд-
на в Мировом океане. В создаваемой автоматизированной системе
управления морским флотом (АСУ «Морфлот») такая радиосвязь
будет гарантировать эффективность управления флотом.
Система связи в комплексе АСУ «Морфлот» состоит из следу-
ющих звеньев: судовых станций, береговых (портовых) радиоцент-
ров, центров коммутации сообщений, линий абонентского телегра-
266
фа, искусственных спутников Земли (ИСЗ) на соответствующем
этапе. В автоматизированной системе связи предусматривается
автоматизация процесса подготовки передачи и приема дискретной
информации береговыми и судовыми станциями. Информация пе-
редается международными телеграфными кодами, пригодными
для ввода в электронно-вычислительные машины (ЭВМ) и для пе-
редачи по внутрисоюзным и международным абонентским систе-
мам связи.
Автоматизация морской радиосвязи будет осуществляться по-
этапно. Вначале внедрят автоматизированный сбор с судов форма-
лизованной корреспонденции (диспетчерские сводки, составляе-
мые по определенной единой форме), а на следующем этапе будут
внедрены специальные комплексы на берегу и запоминающие уст-
ройства на судах. Это даст возможность автоматизировать переда-
чу сообщений с судову путем предварительного введения данных,,
подлежащих передаче на берег, в запоминающие устройства, отку-
да через судовые радиопередатчики, имеющие аппаратуру повы-
шенной достоверности (АПД), эти данные по команде с береговой
станции будут автоматически передаваться на берег. Выбор наи-
лучшего, менее загруженного частотного канала для передачи бу-
дет осуществляться автоматически.
Практически процесс связи берег—судно предполагается та-
ким. Судовой приемник настраивается на частоту берегового цент-
ра, предусмотренную расписанием- Судовой передатчик настроен на
соответствующую парную судовую частоту. За 15—20 мин до нача-
ла планового сеанса связи все сведения, подлежащие передаче с
судна, пуншируются на перфоленту, которая устанавливается на
трансмиттер. В установленное время береговой радиоцентр посы-
лает на судно сигнал избирательного вызова и посылкой специаль-
ного сигнала включает трансмиттер судовой АПД, после чего про-
исходит автоматическая передача всей информации.
В разрабатываемый комплекс для автоматизации всех процес-
сов связи с судами должны входить следующие технические сред-
ства: система автоматического вхождения в связь со средствами
телеуправления судовой каналообразующей аппаратурой (передат-
чики типа «Бриг» и «Корвет» и радиоприемники типа «Шторм» и
«Сибирь»); система автоматического формирования канала связи
между береговым абонентом и судном; судовая система сбора и
подготовки к передаче информации.
§ 110. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВХОЖДЕНИЯ В СВЯЗЬ
И АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ
КАНАЛА СВЯЗИ
При существующих способах установления связи между бере-
говыми и судовыми станциями берег не имеет возможности выз-
вать судно в любое время, так как на судне нет круглосуточной
вахты в КВ диапазонах. Вызов обычно осуществляется только в
267
и AT
Бередтоьций
радиоцентр
Устрой- ।
ства '
Удода- I
вывода
?
Специ-
альный
Рычцели-
тель
Блок
коммутаций
радио- :
передатчиков
Радиопере - I Радиопере -
датчик? | датчик?
Радиопере-
датчик 3
Блок коммутации антенн I
.1_____f_____l:
Антенное поле
Блок
коммутации
радио-
приемников
I ~Радио- 1 Г~
I приемник 7 I l^z
Радио-
приемник 2
Радио-
приемник 3
Кустройст-_____________
вусопряме-
лиясоерего-
дриемныи
| Блок коммутации антенн |
~1 ....1 (
I Антенное поле
Рис. 199
часы передачи «повесток», когда все суда обязаны прослушивать
«свои радиоцентры по определенному расписанию.
Система автоматического вхождения в связь (АВС) предусмат-
ривает автоматический избирательный вызов в направлениях бе-
рег— судно, судно — берег, судно — судно и групповой вызов су-
дов. В системе АВС имеется возможность передавать команды
телеуправления для включения каналообразующей аппаратуры на
судне. Система АВС разработана на международной основе, т. е.
автоматическое вхождение и связь могут осуществляться и с оте-
чественными, и с иностранными радиостанциями.
Для автоматического сопряжения судовых и береговых каналов
связи существуют устройства, дающие возможность передавать
вызовы на суда, принимать от них заранее заготовленную инфор-
мацию, устанавливать оптимальный радиоканал в направлении
берег — судно. Все это на береговом радиоцентре осуществляется
специальным комплексом, блок-схема которого показана на
рис. 199.
В запоминающее устройство вводятся заявки на связь с судами,
находящимися в зоне его действия. Электронно-вычислительная
машина на основе ряда предварительных данных определяет мес-
тонахождение судна в момент связи, а на основе прогноза о рас-
пространении радиоволн — определяет оптимальную рабочую ча-
стоту, после чего через блоки управления дает команды на включе-
268
ние передатчиков, приемников и антенн. Затем с помощью Систе-
мы А.ВС на вызывной частоте посылается вызов судну, автомати-
чески производится переключение на рабочую частоту и далее
посредством АПД передается или принимается нужная информа-
ция.
Естественно, весь комплекс автоматизированной радиосвязи
не может быть внедрен сразу из-за чрезвычайно сложной структу-
ры. Комплекс этот разрабатывается и вводится в действие по-
этапно.
На первом этапе будут созданы и разработаны:
аппаратура автоматического избирательного вызова «Радиосе-
лектор» для вызова в направлении берег — судно;
АПД частотных каналов, выделенных для буквопечатания;
аппаратура АВС;
программные устройства, обеспечивающие по командам от ап-
паратуры АВС управление судовыми каналообразующими устрой-
ствами; ,
методы сопряжения системы автоматизированного управления
судном со средствами радиосвязи;
телеуправление береговыми передатчиками, приемниками и ан-
тенными коммутаторами;
устройства для автоматического выбора и формирования кана-
ла связи в направлении берег — судно;
введение в действие линий связи через ИСЗ.
На втором этапе будет сделано: безвахтенное обслуживание су-
довых радиостанций; автоматизированное сопряжение береговых
средств морской радиосвязи с наземными линиями кабельной связи.
После того как это будет выполнено, автоматизированная сис-
тема радиосвязи обеспечит:
автоматический выбор оптимального частотного диапазона;
автоматический выбор и формирование оптимального канала
связи в направлениях берег — судно и судно — берег;
автоматический поиск и формирование свободного канала в
системе связи через ИСЗ;
передачу автоматического вызова (индивидуального, группово-
го, циркулярного) в направлениях берег — судно и судно — берег;
передачу команд телеуправления с берега на судно для подго-
товки и включения на передачу каналообразующей и оконечной
аппаратуры на судне;
автоматизированную (без участия радиооператоров) радиоте-
лефонную связь судов с береговыми абонентами АТС;
сопряжение с береговыми телеграфными каналами связи и с бе-
реговой системой связи ММФ.
’ После введения всего комплекса автоматизации морской радио-
связи значительно повысится оперативность обмена и точность
передачи информации, а также эффективность всей АСУ «Мор-
флот».
269
§ 111. РАДИОСВЯЗЬ С ПОМОЩЬЮ ИСКУССТВЕННЫХ
СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
Суда, находящиеся в дальнем плавании, используют для пря-
мой связи с радиоцентрами Министерства морского флота СССР,
а также других государств каналы КВ диапазонов. Однако корот-
кие волны в значительной степени подвержены влиянию целого ря-
да факторов, делающих связь на KB-каналах трудной, ненадежной,
а часто в течение определенного времени просто невозможной
(значительный уровень помех, атмосферные разряды, зависимость
от состояния ионизированного слоя и т. д.).
Суда ММФ совершают рейсы на все континенты, плавают в
разных районах Мирового океана, и отовсюду судовые радиоопе-
раторы должны в установленное время передавать формализован-
ные сведения в службу эксплуатации пароходств, обеспечивать ра-
диотелефонные переговоры капитанов с береговыми работниками
соответствующих организаций, частные переговоры пассажиров
и членов судовых экипажей с абонентами городских телефонных
сетей.
В настоящее время удовлетворительное решение всех этих воп-
росов обеспечения прямой радиосвязи весьма далеко от желаемой
конечной цели. Особенно затруднена связь с судами, находящими-
ся в районах Центральной и Южной Америки, в южной части Ин-
дийского океана. Связь с судами, плавающими в этих районах, пре-
рывается на периоды от 6 ч до 1 сут. Это ухудшает оперативность
( управления движением флота, ведет к необоснованным лишним
прогонам и простоям судов, удорожает их эксплуатацию. Стои-
мость суточного простоя современного судна достигает 10 тыс. руб.
Нетрудно представить, в какую крупную сумму обходится госу-
дарству ненадежная, замедленная радиосвязь.
Следовательно, помочь удовлетворить современные высокие
требования к быстрой, четкой и оперативной радиосвязи могут
только автоматизация и использование в ее комплексе искусствен-
ных спутников Земли (ИСЗ), применяемых как активные ретран-
сляторы.
Через ИСЗ можно передавать телеграфные сообщения, сведе-
ния в дискретной форме, факсимиле, радионавигационные сигна-
лы для определения места судов в море, вести прямые радиотеле-
фонные переговоры.
Связь через ИСЗ осуществляется в дециметровом и сантимет-
ровом диапазонах волн, т. е. в диапазонах с незначительным уров-
нем помех, не подверженных влиянию солнечных возмущений, ко-
лебаниям ионизированного слоя. Следовательно, связь эта надеж-
на, стабильна в любое время суток и может быть установлена на
линиях судно — берег и берег — судно в течение Нескольких секунд
из любой точки Мирового океана.
При связи через ИСЗ можно использовать буквопечатающую и
быстродействующую аппаратуру, фототелеграфные устройства,
обеспечить высококачественную радиотелефонную связь.
270
Обеспечивается большая достоверность передачи сообщений
,при увеличении скорости передачи в несколько раз (одна ошибка
на 10 тыс. знаков).
Другим, не менее существенным преимуществом спутниковой
•связи является возможность более надежного обеспечения безопас-
ности мореплавания и охраны человеческой жизни на море.
Вопрос о создании международной системы спутниковой связи
обсуждался в ООН. В результате обсуждения Межправительствен-
ная морская консультативная организация (ИМК.О) после всесто-
роннего изучения проблемы решила создать Международную орга-
низацию по морской спутниковой связи и радиоопределению —
ИНМАРСАТ1. Комплекс спутниковой системы связи состоит из:
спутника (или нескольких спутников), земных станций управления
спутниками, абонентских радиостанций, пунктов проверки и ремон-
та абонентских радиостанций, центрального пункта управления
комплексом.
Спутники служат для ретрансляции сообщений, переговоров, пе-
редачи навигационных сведений. На спутниках устанавливаются
сложная приемопередающая аппаратура, источники ее электро-
питания, аппаратура терморегулирования, командная и телеметри-
ческая.
Земные станции управления предназначены для определения
положений спутников в разное время, коррекции их орбит, контро-
ля за работой бортовой аппаратуры ИСЗ. Эти операции выполня-
ются имеющимися на земных станциях системами слежения за
ИСЗ, телеметрическими, командными и быстродействующими вы-
числительными устройствами.
Судовые и береговые станции служат для передачи и приема
сообщений радиотелефоном или одним из видов радиотелеграфии.
Пункты проверки и ремонта обеспечивают нормальное функци-
онирование абонентских радиостанций. Они размещаются в круп-
ных портах тех государств,
ИНМАРСАТ.
Центральный пункт управ-
ления контролирует работу
земных станций, спутников и
пункты проверки и ремонта
абонентских радиостанций. На
этом пункте решаются все тех-
нические вопросы, возникаю-
щие в процессе эксплуатации
всего комплекса.'
Как видно из рис. 200, лю-
бое судно может связаться с
нужным береговым абонентом
через один из спутников. Если
окажется, что судно и берего-
1 International Maritime Satellite — Международный морской спутник (приня
то в Лондоне на Международной конференции в 1975—1976 гг.).
которые участвуют в системе
/Глиниям сЗяои между ЦУС,
Уолы паР°*о&сгп0ами, портами
свяси па-
рохсдстд
Порты Г
Земные г
г/ентры L
Спутники
Суда.
Рис. 200
271
Рис. 201
вой абонент не будут находиться
в зоне действия одного и"того же
спутника, судно может связаться
с другим береговым абонентом, а
через него с вызываемым абонен-
том по местным линиям связи. -
Аналогично можно установить
связь и с любым другим абонен-
том, не входящим в систему связи
спутникового комплекса.
Выбор количества спутников и
их орбит. При одном ИСЗ связь
между судами и береговыми станциями возможна только в одном
полушарии (рис. 201, а). При выведении на орбиту трех ИСЗ мож-
но обеспечить круглосуточную связь судов с любыми абонентами
на земном шаре (рис. 201, б).
Орбиты ИСЗ характеризуются углом наклона их плоскости к.
плоскости экватора, их формой и высотой над поверхностью Зем-
ли. Формы орбит бывают круговые и эллиптические. В зависимости
от угла наклона орбиты бывают полярные (90°), экваториальные
(0°) и наклонные (менее 90°). По высоте орбиты делятся на низкие
(высота под поверхностью Земли 150—5000 км) и высокие (с вы-
сотой более 5000 км). Если ИСЗ обращается вокруг Земли за 24 ч,
его орбита называется геостационарной.
Наиболее целесообразно выводить ИСЗ на круговые орбиты,,
совпадающие с плоскостью экватора Земли и имеющие период об-
ращения 24 ч. Такие спутники как бы неподвижны, т. е. кажутся
наблюдателю висящими над одной точкой.
Три стационарных спутника, находящихся на общей орбите че-
рез 120° (см. рис. 201, б), освещают почти весь земной шар, кроме
небольших полярных районов.
Стационарный спутник выводится на высоту 35860 км.
Выбор частот для связи с ИСЗ. Устойчивость связи с ИСЗ бу-
дет в значительной степени зависеть от целого ряда факторов,
обусловливающих распространение радиоволн СВЧ. К таким фак-
торам относятся:
затухание радиоволн в атмосфере (вызывается осадками);
космические, атмосферные, земные и индустриальные шумы;
искривление пути радиоволны (рефракция).
На основании последних исследований .советских и зарубеж-
ных ученых установлено, что все перечисленные неблагоприятные
факторы, ухудшающие качество радиосигнала, меньше всего про-
являются в диапазоне частот от 0,1 до 10 ГГц.
§ 112. ОРГАНИЗАЦИЯ РАДИОСВЯЗИ ЧЕРЕЗ МЕЖДУНАРОДНУЮ СИСТЕМУ
СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ИНМАРСАТ
ИСЗ, используемые для морской радиосвязи в рамках
ИНЛ^АРСАТ, располагаются на геостационарной орбите на высо-
те 36000 км, они имеют фиксированную зону обслуживания. В каж-
дой из этих зон связь осуществляется с помощью космического сег-
мента, береговых станций спутниковой связи, координационной
станции океанского района, судовых станций спутниковой связи.
В космический сегмент входят два спутника МАРЕКС с пропу-
скной способностью, равной 40 эквивалентным телефонным кана-
лам;
три многоцелевых спутника ИНТЕЛСАТ с подсистемой для
морской радиосвязи — пропускная способность 30 телефонных ка-
налов; три многоцелевых спутника МАРИСАТ, выделяющих для
ИНМАРСАТ 7—13 телефонных каналов.
Спутники ИНМАРСАТ находятся в точках экваториальной гео-
стационарной орбиты с координатами: 15, 18,5; 21,5; 23° з. д. (Ат-
лантический океан), 63; 73° в. д. (Индийский океан), 176,5;
177,5° в. д. (Тихий океан).
Основное назначение спутников ИНМАРСАТ — прием и ретранс-
ляция сигналов, передаваемых береговыми и судовыми станциями
спутниковой связи с переносом сигналов, передаваемых с берега
на судно, из диапазона 6 ГГц в диапазон 1,5 ГГц, а сигналов, пе-
редаваемых с судна на берег, из диапазона 1,6 ГГц в диапазон
4 ГГц.
Судовые станции спутниковой связи принимают сигналы с
ИСЗ в диапазоне 1535,0—1543,5 МГц и передают сигналы на
ИСЗ в диапазоне 1636,5—1645,0 МГц.
В зависимости от класса судовая станция спутниковой связи
обеспечивает автоматическую телефонную связь, автоматическую
телексную связь, прием широковещательной информации и инфор-
мации передаваемой группе, судов, высокоскоростную передачу
данных, передачу факсимильной информации.
Каждой судовой станции, соответствующей техническим требо-
ваниям ИНМАРСАТ, присваивается шести- или семизначный иден-
тификационный номер для организации вызова, обеспечения наз-
начения рабочих каналов и оплаты проводимых сеансов связи. Со-
ответствующие испытания на допуск в систему проводятся Цент-
ром контроля за эксплуатационным состоянием системы при штаб-
квартире ИНМАРСАТ.
Отечественная судовая станция спутниковой связи, работаю-
щая в системе ИНМАРСАТ, «Стандарт-A» состоит из трех частей:
антенного поста, включающего четырехосное опорно-поворот-
ное устройство с гироскопической стабилизацией антенны (пара-
болического зеркала диаметром 1,3 м). Здесь же расположены пере-
датчик, малошумящий усилитель, дуплексер, усилители мощности.
Вся электронная и механическая части антенного поста закрыва-
ются радиопрозрачным колпаком;
273
приемопередающей стоики, монтируемой в радиорубке, прини-
мающей и передающей радиосигналы в телефонном и телеграфном?
режимах. В составе стойки имеется процессор с выходом на теле-
тайп;
оконечного оборудования: телетайпа Т-СЗ или РТА-7Б, теле-
фонного аппарата, факсимильных аппаратов ФАК-П и ФАК-Д, ап-
паратуры передачи данных типа «Элемент».
Станция обеспечивает круглосуточный автоматический режим
работы на прием и передачу, она позволяет устанавливать теле-
фонную и телексную связь, передавать данные со скоростью
2400 Бод, принимать и передавать факсимиле, передавать сигналы
бедствия в центр поиска и спасения с приоритетом.
Слежение за спутником автоматическое.
Береговые станции спутниковой связи обеспечивают сопряжение
спутниковых каналов связи с каналами наземных сетей связи.
Береговая станция ИНМАРСАТ передает сигналы на ИСЗ в диа-
пазоне 6410—6425 МГц, принимает сигналы с ИСЗ в диапазоне
4180—4200 МГц и состоит из параболической антенны диаметром
10—12 м с устройством ее ориентации на ИСЗ; приемопередающей
каналообразующей аппаратуры; управляющего вычислительного
комплекса, который обрабатывает вызовы и представляет рабочие
каналы; аппаратуры сопряжения с наземными сетями связи.
Береговые станции работают, как правило, в автоматическом
режиме для телекса и автоматическом или полуавтоматическом (с
помощью оператора) режимах для телефонии.
Каждой береговой станции спутниковой связи присваивается
индентификационный двухзначный код и как минимум одна несу-
щая частота с временным уплотнением, на которой она образует
22 телексных канала и один канал назначения. Телефонные каналы
и каналы для высокоскоростных передач данных не закреплены за
конкретными станциями, в каждом случае из общего пучка кана-
лов координационной станцией выделен канал, свободный в нас-
тоящее время. Общее число телефонных каналов в пучке зависит
от пропускной способности спутника. .
Береговые станции системы ИНМАРСАТ создаются националь-
ными администрациями и находятся под их юрисдикцией.
На территории СССР находятся две береговые станции спут-
никовой службы: в Одессе и Находке.
Координационные станции системы ИНМАРСАТ назначают су-
довым и береговым станциям телефонные каналы и каналы для
высокоскоростной передачи данных из общего числа телефонных
каналов в данном океанском районе, передают информацию ука-
занным станциям о назначении по общему каналу назначения ре-
транслируют по общему каналу назначения информацию о назначе-
нии рабочего телексного канала, передаваемую береговыми стан-
циями, передают оповещения, относящиеся к эксплуатационному
состоянию системы ИНМАРСАТ.
274
В качестве координационной станции в районе Атлантического
океана работает станция в Саусбери (США); в районе Индийско-
го океана станция в Ямагучи (Япония) и в районе Тихого океана —
станция в Ибараки (Япония).
Координационная станция передает сигналы с временным уп-
лотнением на несущей частоте, называемой «общей несущей», ис-
пользуемой для создания канала назначения (сигнального кана-
ла), именуемого общим.
Организация связи в направлении судно — берег. С судовой
станции посылается запрос на назначение соответствующего спут-
никового канала. В запросе указывается код береговой станции, че-
рез которую предполагается вести связь, тип требуемого канала,
категория приоритетности, номер океанского района, где находит-
ся судно, и судовой номер — идентификатор. Эта информация пе-
редается со скоростью 4800 Бод в каналах запроса, где она пос-
тоянно отслеживается всеми береговыми станциями. Ответную ин-
формацию посылает только та береговая станция, чей индентифика-
тор включен в запросное сообщение.
При запросе телексного канала вычислительный комплекс бе-
реговой станции определяет свободный рабочий канал, формирует
информацию о назначении рабочего канала, и береговая станция
передает указанную информацию в канале назначения с времен-
ным уплотнением, который отслеживается координирующей стан-
цией, ретранслирующей эту информацию через общий сигнальный
канал. Общий сигнальный канал постоянно отслеживается судо-
выми станциями. Процессор судовой станции, принявшей инфор-
мацию о назначении рабочего канала, выдает команды о соответ-
ствующих перестройках передатчика и приемника, после чего за-
пускается передатчик судовой станции.
При запросе телефонного канала береговая станция передает
запрос на координирующую станцию, которая определяет не заня-
тый в данный момент телефонный канал, формирует информаци-
онное сообщение и передает его по общему каналу назначения. Эту
информацию принимает судовая и береговая станции спутниковой
связи, которым она адресована. Их вычислительные комплексы
формируют команды по перестройке своих приемопередатчиков,
после чего оператор судовой станции получает доступ через бере-
говую станцию к требуемой наземной сети связи в автоматическом
режиме или через оператора береговой станции.
Время требуемое на назначение рабочего канала, не превыша-
ет 6 с. .
Для установления автоматического телексного соединения в
системе ИНМАРСАТ необходимо:
установить код, соответствующий требованию на предоставле-
ние дуплексного телексного канала;
установить код, соответствующий соединению без приоритета;
установить код береговой станции, через которую будет идти
связь;
275
произвести вызов в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
После получения автоответа и регистрации телетайпом судовой
станции времени, когда произведен вызов, необходимо ввести код
автоматического режима соединений 00, затем код страны, телекс-
ный номер абонента и знак «+». Если соединение в данный момент
нереализуемо, телетайп напечатает коды С или ОСС и вызов мож-
но повторить через 1 мин.
Процедура установления автоматической телефонной связи в
системе ИНМАРСАТ практически не отличается от установления
междугородной автоматической телефонной связи.
§ 113. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОИСКОВО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
ЧЕРЕЗ ИСЗ
В системе ИНМАРСАТ аварийная связь устанавливается вне
очереди и поисково-спасательные операции начинаются своевре-
менно, но если судовая станция спутниковой связи выйдет из строя
или экипаж покинет судно, сообщение о бедствии можно будет пе-
редать только с помощью аварийных радиосредств на международ-
ных частотах бедствия, дальность действия которых невелика. В
этом случае гарантии оказания немедленной помощи терпящим
бедствие нет.
В настоящее время завершается работа над проектом новой
спутниковой системы CAPCAT—КОСПАС. В создании системы
CAPCAT (Search and Rescue by Sattelite), т. e. поиска и сп.асения
с помощью спутника, принимают участие США, Канада и Фран-
ция. Советский Союз разрабатывает систему КОСПАС (Космиче-
ская система поиска аварийных судов и самолетов). Технические
характеристики этих двух систем согласованы и они могут рабо-
тать как независимо, так и совместно.
Низкоорбитальные ИСЗ с круговой орбитой, пролетающие над
Землей на высоте около 1000 км, будут держать под радиоконтро-
лем всю поверхность Мирового океана. Морские суда и самолеты
после катастрофы должны выбросить радиобуй, который автома-
тически включается и передает аварийный сигнал на частотах
121,5 и 406 МГц. ИСЗ, пролетающий над радиобуем, принимает
и хранит сигнал бедствия до тех пор, пока наземная станция не
окажется в зоне его видимости. Наземная станция передает при-
нятый от спутника сигнал в страну, которой принадлежит судно,
а также всем поисково-спасательным службам, способным оказать
помощь терпящим бедствие в кратчайший срок. Используя эффект
Допплера на частоте 406 МГц, можно определить координаты ра-
диобуя с точностью до 2—4 км. В этот район срочно направляют
спасательное судно или самолет. Ближний привод осуществляется
по радиомаяку, работающему на частоте 121,5 МГц.
Система КОСПАС включает в себя два ИСЗ, наземные пункты
приема информации от спутников, размещенные в Архангельске
и Владивостоке, и радиобуи.
276
Аварийный радиобуй «Поиск-Б» передает отличительный сиг-
нал бедствия на частотах 121,5 и 243 МГц, мощность на двух кана-
лах одновременно 200 мВт, диаметр 80 мм, высота с антенной
1190 мм, масса 2,2 кг. Другой, более совершенный отечественный
радиобуй «Сарсат-АРБ» состоит из радиомаяка спутникового кана-
ла, работающего на частоте 406 МГц, и радиомаяка ближнего при-
вода на 121,5 МГц и обеспечивает точную идентификацию объек-
та, представляет данные о характере и координатах бедствия, а
также о времени, прошедшем с момента аварии. Радиомаяк спут-
никового канала в течение 24 ч передает информацию со скоростью
400 Бод с периодом повторения 50 с и потребляет мощность 0,15 Вт.
Длительность непрерывной работы радиомаяка ближнего привода
составляет 48 ч, потребляемая мощность— 1 Вт.
§ 114. РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
Радиосвязь между судами и судов с берегом может осуществ-
ляться радиотелеграфом и радиотелефоном. С ростом технической,
оснащенности морского флота радиотелефонная связь в морской
подвижной службе получает все более широкое применение.
Для транспортных судов разработана и уже внедряется на фло-
те новая радиотелефонная аппаратура, которая выполнена с учетом,
требований Всемирных административных радиоконференций по
радиосвязи морской подвижной службы (БАКР—67) и ВАК.Р—74
и новейших достижений радиоэлектроники. Новый парк радиотеле-
фонной аппаратуры на КВ и ПВ обеспечивает работу в однополос-
ном режиме, а на УКВ —при разносе между каналами 25 кГц-,
вместо 50 кГц.
Радиотелефонная связь предназначена для осуществления:
служебных переговоров должностных лиц морской подвижной
службы с портовыми и судовыми радиостанциями;
частных переговоров пассажиров и членов экипажей морских:
судов с береговыми абонентами, в том числе междугородными и
международными;
приема и передачи радиотелефонограмм (только при работе в,
ПВ и УКВ диапазонах).
Основное назначение радиотелефона состоит в осуществлении
оперативных переговоров между судоводителями и диспетчерским
аппаратом и службами пароходств и портов по вопросам грузопе-
ревозок и судовождения, а также в обеспечении безопасности мо-
реплавания путем несения вахты на частоте вызова и бедствия и
своевременной передачи сообщений, имеющих неотложное значе-
ние-
Широкое применение за последние годы на морском флоте ра-
диотелефонной связи объясняется тем, что она имеет ряд преиму-
ществ перед радиотелеграфной. Известно, что радиотелеграфная
связь между радиостанциями возможна при двустороннем участии
квалифицированных специалистов. Кроме того, обработка отправ-
277
Рис. 202
Рис. 203
ляемых и принимаемых радиограмм связана с промежуточными
операциями, требующими определенной затраты времени, что сни-
жает оперативность связи. ‘
При радиотелефонном обмене корреспондентам не нужна спе-
циальная подготовка. Радиотелефонная связь рассчитана на широ-
кий круг должностных лиц как на судах, так и на берегу и обеспе-
чивает непосредственную связь между ними без посредников, что
значительно повышает оперативность в работе.
Существуют два основных способа организации связи между
корреспондентами: симплексная (односторонняя) и дуплексная
(двусторонняя).
Симплексная связь способ связи, при котором передача осу-
ществляется попеременно в каждом из двух направлений с по-
мощью, например, ручного управления. При этом способе связи
корреспонденты ведут передачу и прием поочередно. Каждый кор-
респондент включает свой передатчик во время передачи и’выклю-
чает его во время приема. Скелетная схема симплексной радиосвя-
зи показана на рис. 202. Симплексный способ связи состоит в том,
что два корреспондента работают на одной и той же частоте. Не-
достаток этого вида связи — низкая ее оперативность, поскольку
прием и передача ведутся поочередно, причем невозможно пере-
бить корреспондента, ведущего передачу. Приходится ждать,
пока оператор, передающий сообщение, закончит его и перейдет
на прием.
Дуплексная связь1 — способ связи, при котором передача осу-
ществляется одновременно в обоих направлениях канала связи
(рис. 203). В этом случае передатчики и приемники обоих коррес-
пондентов включены все время, пока осуществляется связь. Дуп-
лексная связь свободна от указанных выше недостатков симплек-
сной связи, но требует в отличие от симплексной использования
двух частот.
1 Имеется также полудуплексная связь, представляющая собой способ симп-
лексной связи на одном конце линии и дуплексной на другом.
§ 115. МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ
МОРСКОЙ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
Для организации международной морской радиотелефонной
службы необходимо было решить ряд сложных вопросов, касаю-
щихся стандартизации частот, разработки основных характеристик
радиотелефонного оборудования и, наконец, разработки правил для
работы судовых и береговых радиотелефонных станций.
В наведении строгого порядка в деле радиосвязи и выработке
международных соглашений, которые регулировали бы деятель-
ность радиостанций не только в пределах одной страны, но и во
всем мире, были'заинтересованы все страны, что привело к созыву
международных конференций. В 1927—1960 гг. было проведено
шесть таких конференций. Страны-участницы вырабатывали и при-
нимали согласованные решения, воплощавшиеся в многочислен-
ные правила, обязательные для всех станций морской подвижной
службы.
Вся документация, правила, резолюции и рекомендации были
впервые объединены в Регламенте радиосвязи на Женевской кон-
ференции в 1959 г.
Дальнейшее развитие морского транспорта, интенсификация су-
доходства на международных водных путях поставили перед мор-
ской связью новые, довольно сложные организационные и техниче-
ские задачи. Некоторые из существующих положений Регламента
перестали удовлетворять усложнившимся условиям морской радио-
связи конца 60-х—начала 70-х годов, когда довольно ощутимо по-
явился недостаток рабочих телефонных и телеграфных радиочас-
тот. Это, в свою очередь, вызывало сильные взаимные помехи в ра-
боте судовых и береговых станций разных стран.
Несовершенным в техническом отношении было и широкополо-
сное радиооборудование с невысокой стабильностью частот, исполь-
зовавшееся на большинстве судов. Тормозом в повышении опера-
тивности, быстроты и надежности радиообмена являлась только
ручная передача телеграмм, невозможность вызвать судно с
берега в часы отсутствия на нем международной слуховой радио-
вахты.
Все это поставило государства мира перед настоятельной необ-
ходимостью созыва новых международных радиоконференций, на
которых предстояло решать многие важные и сложные задачи,,
связанные с регулированием и совершенствованием морской ра-
диосвязи. Такими форумами явились Всемирные административ-
ные радиоконференции по морской радиосвязи (ВАКР-М—67 и
ВАКР-М—74), проходившие в Женеве в 1967 и 1974 гг. Если в
работе ВАКР-М—67 принимали участие 80 стран, то на ВАКР-М—
74 были представлены делегаты уже от 103 стран, а также пред-
ставители многих международных организаций и фирм.
§ 116. ФУНКЦИИ СУДОВЫХ И БЕРЕГОВЫХ РАДИОСТАНЦИЙ.
РАБОТА РАДИОТЕЛЕФОНОМ
Любая радиостанция морской подвижной службы может быть
введена в эксплуатацию только при наличии разрешения на право
эксплуатации, выдаваемого Государственной инспекцией электро-
связи Министерства связи СССР, с одновременным присвоением
позывного сигнала.
В обязанности морских судовых и береговых радиостанций
входят:
наблюдение за возможными сигналами тревоги, бедствия,
срочности и безопасности, вызовами «всем», вызовами и сообщения-
ми, направленными на данную радиостанцию;
обеспечение своевременной передачи, приема и доставки ра-
диограмм корреспондентам;
обеспечение радиотелефонных и радителеграфных перего-
воров.
Все береговые и судовые радиостанции морской подвижной
службы, при условии наличия у них разрешения на ридотелефон-
ную связь, могут использовать такую связь как для осуществления
служебных радиотелефонных переговоров, обмена радиограммами,
так и для платных переговоров пассажиров и членов экипажей су-
дов.
Всем радиостанциям морской подвижной службы запрещается
производить какой-либо обмен на частотах бедствия и вызова
(2182 и 156,8 МГц), за исключением обмена сигналами бедствия,
срочности и безопасности.
Каждое судно, оборудованное радиотелефонной установкой,
должно в целях безопасности иметь по крайней мере одного ква-
лифицированного оператора-радиотелефонйста и, находясь в мо-
ре, нести непрерывную слуховую вахту на радиотелефонной часто-
те бедствия при помощи громкоговорителя или других соответству-
ющих средств, размещенных в месте управления судном.
Несение слуховой вахты может быть прервано в тех случаях,
когда:
приемник используется для обмена на другой частоте, а вто-
рого приемника на судне нет;
по мнению капитана, условия плавания таковы, что несение
слуховой вахты может помешать безопасности плавания судна.
Судовые радиостанции, оборудованные только радиотелефон-
ной аппаратурой, обязаны переходить к слуховому наблюдению
«а частоте 2182 кГц в периоды от 00-й до 03-й и от 30-й до 33-й мин
каждого часа судовой вахты.
Для вызова радиотелефоном и ответов на вызовы радиостанции
используют выделенные для этой цели частоты и позывной сигнал,
указанные в лицензии на судовую станцию. Для вызова берего-
вой или судовой радиостанции, работающей радиотелефоном, мо-
гут применяться не только их позывные сигналы, но й название
пункта нахождения береговой радиостанции с добавлением слова
280
«радио», а также наименование судна при условии, если эти дан-
ные опубликованы в международных списках судовых или бере-
говых станций.
Работа радиотелефоном на судовых радиостанциях должна
производиться радиооператором или лицами с дипломом операто-
ра-радиотелефониста. Правом ведения служебных переговоров по
радиотелефону пользуются только те должностные лица, которые
включены в Перечень должностных лиц, пользующихся правом ве-
дения радиотелефонных переговоров. Указанные лица должны
быть ознакомлены с правилами радиотелефонного обмена и нести
ответственность за содержание переговоров.
Частные международные радиотелефонные переговоры предос-
тавляются пассажирам и членам экипажей судов в рейсе и осуще-
ствляются через береговые радиостанции морской подвижной служ-
бы в соответствии с порядком, согласованным ими с международ-
ными телефонными станциями Министерства связи СССР. Пере-
говоры проводятся только с пунктами, имеющими прямую между-
городную связь с городом, в котором Iаходптся береговая радио-
станция, осуществляющая переговоры.
Частные международные радиотелефонные переговоры предо-
ставляются иностранным пассажирам судов в пути их следования
с абонентами городов разных стран мира, с которыми имеется те-
лефонная связь, через иностранные береговые радиостанции или
радиостанции морской подвижной службы СССР и междугород-
ные телефонные станции Министерства связи СССР.
При проведении частных переговоров радиооператор обязан
предупредить абонента, что разговор будет вестись по радио и
тайна разговора не обеспечивается. Радиооператору запрещается
оставлять без контроля переговоры по радиотелефону.
§ 117. СИСТЕМЫ МОРСКОЙ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ
Общая система радиотелефонной связи морской подвижной
службы состоит из систем связи на УКВ (ближних расстояниях до
45—60 миль), ПВ (средних расстояниях) и КВ (дальних расстоя-
ниях).
Система УКВ радиотелефонной связи. Такая система служит
для осуществления связи между судами, а также с береговыми
службами и абонентами в советских и иностранных портах. Схемы
радиотелефонной связи на УКВ в различных портах могут суще-
ственно отличаться друг от друга в зависимости от конкретных
условий. По своему назначению береговые станции этой системы
могут быть подразделены на центральную портовую радиостан-
цию, радиостанцию береговой радиолокационной службы и радио-
станцию служебно-вспомогательного флота.
Центральная портовая радиостанция (ЦПР) предназначена
для ведения обмена общественной корреспонденцией. На ней не-
>0—1725
281
сется круглосуточная вахта на международной частоте вызова и
безопасности (156,80 МГц). Через ЦПР поддерживается связь
транспортных, пассажирских и служебно-вспомогательных судов
с диспетчерскими службами порта и пароходства, абонентами пор-
товой и городской телефонной сети. Количество рабочих каналов
устанавливается в зависимости от интенсивности связи.
Радиостанция береговой РЛС обеспечивает связь между опе-
раторами береговых РЛС и лоцманами при радиолокационной про-
водке судов.
Вызовы и все виды предварительных переговоров между суд-
ном и береговой РЛС ведутся через ЦПР. Если береговая РЛС
значительно удалена от ЦПР, то она оборудуется самостоятельным
каналом вызова и безопасности (156,8 МГц). В этом случае радио-
станция береговой РЛС представляет собой двухканальную стан-
цию, состоящую из двух приемопередатчиков.
Система радиотелефонной связи на КВ — средство, позволяю-
щее вести непосредственные оперативные, служебные и частные
переговоры экипажа и пассажиров с береговыми корреспондента-
ми (абонентами береговой телефонной сети), и как вспомогатель-
ное средство, служащее для обеспечения безопасности мореплава-
ния, получает все более широкое распространение. Коротковолно-
вые радиотелефонные станции требуют квалифицированного об-
служивания. В настоящее время они устанавливаются на пасса-
жирских и грузовых судах.
Береговые коротковолновые радиотелефонные станции имеют
мощность от 10 до 50 кВт. Маломощные радиостанции предназна-
чены для ближней связи и работают не круглосуточно (периоди-
чески). Мощные радиостанции работают круглосуточно и способны
поддерживать связь с судами, находящимися в любой части зем-
ного шара. Береговые радиостанции регулярно передают метеоро-
логические и навигационные сообщения, а также осуществляют
связь между абонентами городской и междугородной сети с су-
дами.
Система радиотелефонной связи на ПВ получила широкое рас-
пространение за рубежом, а за последние годы внедряется в отече-
ственном флоте. Связь на ПВ в эксплуатационном отношении име-
ет ряд преимуществ перед коротковолновой — она более устойчива.
При мощности судового радиотелефонного передатчика 30—100 Вт
можно поддерживать связь на расстоянии до 200 миль. Простота
настройки радиотелефонной станции промежуточных волн обеспе-
чивает ее эксплуатацию непосредственно судоводителями. Преи-
мущества радиотелефонной связи на ПВ перед радиотелеграфной
обусловили быстрый рост количества судовых и береговых радио-
станций, работающих в диапазоне ПВ.
Для обеспечения безопасности мореплавания на судовых и бе-
реговых радиостанциях, открытых для общественной корреспонден-
ции, в соответствии с Конвенцией по охране человеческой жизни
на море 1960 г. ведется непрерывное наблюдение за сигналами на
282
частоте вызова и бедствия (2182 кГц) в течение всего периода их
работы.
Виды обменов, производимых в системе морской УКВ радиоте-
лефонной связи. Все виды обменов, производимых в системе морс-
кой УКВ радиотелефонной связи, могут быть классифицированы
на следующие категории: вызов и безопасность, междусудовой об-
мен, обмен портовыми сообщениями, обмен общественной кор-
респонденцией, диспетчерская связь служебно-вспомогательного
флота.
Вызов корреспондента, прием и передача сигналов бедствия,
тревоги, срочности и безопасности осуществляются на частоте
156,8 МГц.
Межсудовой обмен — обмен судов друг с другом. Межсудовая
связь поддерживается непосредственно между судами на симп-
лексных каналах. Обмен портовыми сообщениями ведется между
судном и службами порта для обеспечения безопасности движения
судов в акватории порта и на подходах к нему. Этот вид оператив-
ной связи применяется как на симплексных, так и на дуплексных
каналах. При радиолокационной проводке судов рекомендуется
применять связь па дуплексных каналах.
Обмен общественной корреспонденцией — обмен между судном
и береговыми корреспондентами через наземную телефонную ли-
нию. По характеру передаваемых сообщений общественная корре-
спонденция подразделяется на служебную и частную. Такой обмен
осуществляется на дуплексных каналах.
Диспетчерская связь служебно-вспомогательного флота (порто-
флота, технического флота и аварийно-спасательной службы) в
СССР и за границей обеспечивается широким применением систе-
мы единой волны, где одна и та же частота используется как вы-
зывная и как рабочая для всех станций, входящих в данную систе-
му. При этом вызовы и переговоры диспетчера с каким-либо судном
могут слушать другие суда.
Практические возможности судовых средств радиосвязи. На
каждой судовой станции имеется несколько передатчиков и прием-
ников, основные и резервные источники питания аппаратуры, не-
обходимый комплект запасных частей к основному радиооборудо-
ванию. Такая комплектация станции гарантирует радиооператорам
поддержание эксплуатационной связи с берегом из любого места,
как бы далеко судно ни находилось от своего радиоцентра.
Как указывалось в § 107, суда могут поддерживать связь с
береговыми станциями и друг с другом в диапазонах КВ, СВ, ПВ
и УКВ. Выбор диапазона для связи зависит от удаленности рабо-
тающих корреспондентов друг от друга, времени суток и времени
года. Основная радиотелеграфная связь в дальнем плавании с ра-
диоцентром порта приписки судна осуществляется в коротковол-
новых диапазонах 4, 6, 8, 12, 16, 22 1Ч.Гц. Радиотелефонная связь —
в диапазонах УКВ, ПВ и КВ.
Практически судовая станция обеспечивает достаточно надеж-
ную прямую связь с отечественными и иностранными береговыми
10*
283
центрами, но иногда это не удается по причинам, не зависящим от
радиста судна. К таким причинам можно отнести плохое прохож-
дение радиоволн и ограниченное время, в течение которого слыш-
ны сигналы очень отдаленного по долготе корреспондента. Все это
может задержать передачу судовой корреспонденции, так как ра-
дист будет вынужден искать для связи обходные каналы либо пе-
редавать радиограммы через посредника (последнее практически
введено на кубинской линии, где назначаются суда-посредники,
ретранслирующие радиограммы с берега на суда и в обратном на-
правлении). Судоводителям следует учитывать эти объективные
затруднения в установлении прямых радиоконтактов судов со сво-
ими пароходствами.
Возможности установления непосредственных контактов капи-
танов судов, находящихся в море, с агентами в разных странах
значительно расширились за счет более интенсивного использова-
ния международных радиотелефонных каналов.
Береговые станции имеют выход на городские междугородные
линии АТС с подключением их к межконтинентальным кабелям
(из многих районов земного шара). Если условия позволяют, ка-
питаны морских судов могут быстро и оперативно решить с соот-
ветствующими лицами по телефону все вопросы, связанные с эк-
сплуатацией судна.
§ 118. ЧАСТОТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МОРСКОЙ
РАДИОТЕЛЕФОНИИ
В соответствии с соглашениями между странами — членами
Международного союза электросвязи весь используемый спектр
радиочастот разбит на отдельные диапазоны и полосы, которые
закреплены за различными радиослужбами: фиксированной, т. е.
службой радиосвязи между неподвижными наземными станциями;
подвижной, т. е. службой радиосвязи между подвижными и назем-
ными станциями; морской подвижной, т. е. службой между судовы-
ми и береговыми станциями, а также между судовыми станциями:
воздушной; радиовещательной; радиолюбительской и др.
В соответствии с положениями Регламента радиосвязи и Руко-
водства по морской подвижной службе судовым и береговым ра-
диостанциям для радиотелефонной связи выделены следующие по-
лосы частот в диапазоне: УКВ между 156 и 162 МГц; КВ между
4000 и 23 000 кГц; ПВ между 1605 и 4000 кГц.
Полоса частот между 156 и 162 МГц. В этой полосе выделена
специальная частота 156,8 МГц, предназначенная для вызовов и
целей безопасности, а также передачи сообщений бедствия и сроч-
ности. Частота 156,8 МГц применяется для передачи сигналов бед-
ствия и тревоги, обмена корреспонденцией в случае бедствия, пере-
дачи сигналов и сообщений срочности и безопасности, вызовов и
ответов на вызовы и слухового наблюдения. Решением ИМКО на
частоте 156,8 МГц введено круглосуточное несение вахты.
234
Полоса частот между 4000 и 23 000 кГц. В разрешенной для су-
довой радиотелефонии полосе частот судовые станции могут ис-
пользовать для вызова следующие несущие частоты: 4125,3; 6215,5;
8257; 12 392; 16 522; 22 062 кГц в тех случаях, когда известно, что
вызываемая станция ведет наблюдение на этих частотах. Берего-
вые радиостанци могут использовать для вызова частоты: 4419,4;
6521,9; 8780,9; 13 162,8; 17 294,9; 22 658 кГц.
Каждой рабочей частоте береговой радиостанции определена
парная ей рабочая частота судовой станции. Например, если бере-
говая станция работает на частоте 8744,8 кГц, судовая станция
должна использовать при работе с ней частоту 8210,8 кГц.
Полоса частот от 1605 до 4000 кГц. В полосе частот между
1605 и 4000 кГц частота 2182 кГц является международной часто-
той вызова и бедствия. Она может применяться только для пере-
дачи вызовов и сообщений о бедствии, сигналов и сообщений сроч-
ности и безопасности, а также для вызовов и ответов на вызовы.
Все береговые радиостанции, осуществляющие радиотелефон-
ную связь с судами в диапазоне промежуточных частот, обязаны вес-
ти непрерывное наблюдение на частоте 2182 кГц в течение всего
периода своей работы, круглосуточно или посеансно, в зависимости
от расписания, установленного для них службами связи пароходств,
управлений флота соответствующих министерств и ведомств.
Судовые радиотелефонные станции, работающие в полосе час-
тот 1605—4000 кГц, обязаны принимать меры к тому, чтобы обеспе-
чить наблюдение за вызовами на частоте 2182 кГц.
После установления связи радиотелефоном на вызывной часто-
те радиостанции для осуществления обмена должны переходить
на свои рабочие частоты, указанные в лицензиях радиостанций.
Однако если имеется предварительная договоренность, береговые
и судовые радиостанции могут вступать в связь и работать сразу
на рабочих частотах, не осуществляя предварительного вызова на
вызывной частоте.
При работе радиотелефоном с иностранными береговыми радио-
станциями после установления связи на частоте 2182 кГц судовые
радиостанции переходят на рабочую частоту 2049 кГц, а при рабо-
те с иностранными судовыми радиостанциями — на 2056 кГц. Ча-
стота 2056 кГц одновременно является дополнительной для работы
с иностранными береговыми радиостанциями.
: § 119. ПОЗЫВНЫЕ СИГНАЛЫ. ОПОЗНАВАНИЕ СТАНЦИЙ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИХ РАДИОТЕЛЕФОНИЮ
Радиостанциям присваиваются специальные буквенные опозна-
вательные сигналы или позывные сигналы. Количество букв в по-
зывном сигнале указывает на характер радиостанции (судовая или
береговая), а начальная буква или две первые буквы позывного
указывают на государственную принадлежность радиостанции.
Позывные сигналы радиостанций выбирают таким образом, чтобы
285
сочетания букв не совпадали с какими-либо специальными сигна-
лами, например с сигналами особой важности (бедствия, срочно-
сти, безопасности).
Позывные сигналы присваиваются соответствующими админи-
страциями каждой страны на основании таблицы распределения
этих сигналов по странам, утверждаемой на международных кон-
ференциях. В Советском Союзе позывные сигналы радиостанциям
присваивают Государственная инспекция электросвязи Министер-
ства связи.
Позывные сигналы наземных и фиксированных станций образу-
ются из трех букв или из трех букв и следующих за ними не бо-
лее трех цифр, кроме цифр 0 и 1, в случаях, когда они непосредст-
венно следуют за буквой. Например, URD — береговой радиоцентр
Ленинград; UFL — береговой радиоцентр Владивосток.
Позывные морских судовых радиотелефонных станций состоят
из четырех букв. Судовые станции, использующие радиотелефо-
нию, могут также пользоваться телеграфным позывным сигналом.
Судовая радиотелефонная станция может вместо позывного сиг-
нала применять название судна, как оно указано в международном
«Списке судовых станций».
Береговым радиотелефонным станциям присваивают трехбук-
венные радиотелеграфные позывные сигналы с добавлением в слу-
чае необходимости одной цифры; им разрешается также приме-
нять географическое название места нахождения станции, как оно
дано в международном «Списке береговых станций», с добавлени-
ем слова «радио» (Ленинград — радио).
Береговые станции опознаются с помощью позывного сигнала
или географического названия места нахождения станции;
судовые —с помощью позывного сигнала или официального
названия судна, а также посредством номера или сигнала избира-
тельного вызова.
§ 120. ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ РАДИОСТАНЦИЙ
МОРСКОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ
Каждая радиостанция морской подвижной службы должна
иметь следующие документы:
разрешение на право эксплуатации радиостанции (лицензию);
паспорта на основное оборудование радиостанции;
расписание связей и вахт;
правила радиосвязи морской подвижной службы СССР;
вахтенные и аппаратные журналы, оперативно-техническую и
бланковую документацию установленных форм;
должностные инструкции персонала радиостанции;
списки позывных сигналов радиостанций;
международное руководство по радиосвязи морской подвижной
службы;
286
свод условных наименований должностных лиц для внутриве-
домственной телеграфной связи.
Помимо указанной документации, судовые радиостанции допол-
нительно должны иметь:
акт освидетельствования радиооборудования;
свидетельство о безопасности для пассажирских судов, радиоте-
леграфное (радиотелефонное) свидетельство о безопасности для
грузовых судов;
морские дипломы персонала радиостанции;
Правила Регистра СССР по радиооборудованию морских судов;
правила технической эксплуатации судовых средств радиосвязи
и радиотрансляции;
правила техники безопасности на морских судах;
международные справочники по радиосвязи морской подвижной
службы.
К международным справочникам по радиосвязи, издающимся
по определенной форме, относятся: «Список береговых станций»,
«Список судовых станций», «Список станций радиоопределения и
специальных служб», «Алфавитный список позывных сигналов стан-
ций, используемых морской подвижной службой», «Адмиралтей-
ские списки радиосигналов», т. I и III.
В международных справочниках публикуются все сведения, ка-
сающиеся береговых и судовых радиостанций, а также радиостан-
ций специального назначения (местоположение, характер выполня-
емой службы, время передач, номиналы рабочих частот, порядок
работы и другие данные).
Глава XVII
РАДИОТЕЛЕФОННЫЙ ОБМЕН
§ 121. ПОРЯДОК РАДИОТЕЛЕФОННОЙ РАБОТЫ
МОРСКОЙ ПОДВИЖНОЙ СЛУЖБЫ
Общий порядок радиотелефонной работы морской подвижной
службы определяется Регламентом радосвязи и Правилами радио-
связи морской подвижной службы СССР.
Все береговые и судовые радиостанции морской подвижной
службы могут использовать радиотелефонную связь для осуществ-
ления служебных радиотелефонных переговоров, обмена радио-
граммами и платных переговоров пассажиров и членов экипажей
судов только при условии наличия у них разрешения на радиоте-
лефонную работу.
Для вызова радиотелефоном и ответов на вызовы радиостан-
ции используют выделенные для этой цели частоты и позывной сиг-
нал, указанные в лицензии. Кроме того, для вызова радиостанции
можно применять не только позывной сигнал, но и название пунк-
та установления береговой радиостанции с добавлением слова «ра-
287
дно», а также название судна при условии, если этот пункт или
судно опубликованы в международных списках радиостанций.
Вызов производится на соответствующих частотах в различных
полосах частот. Судовая радиотелефонная станция, находящаяся
в районе интенсивного радиотелефонного обмена, при вызове оте-
чественной береговой или судовой станцией может пользоваться
одной из своих рабочих частот, на которой ведется наблюдение,
или на предварительно установленной. Вызываемая станция отве-
чает на частоте вызова. Если береговая станция находится в райо-
не интенсивного радиотелефонного обмена, ответ на вызов она
дает на одной из своих рабочих частот.
После установления связи на частоте вызова станции для осу-
ществления обмена должны перейти на одну из своих обычных ра-
бочих частот в той полосе, в которой был сделан вызов. Использо-
вать для обмена частоты, предназначенные для вызова, запрещает-
ся за исключением случая бедствия.
Если вызываемая станция согласна с вызывающей относитель-
но рабочей частоты или канала, то она должна передать, что бу-
дет слушать на рабочей частоте или канале, указанных вызываю-
щей станцией, или что готова к приему корреспонденции вызываю-
щей станции.
При связи советских станций морской подвижной службы вы-
зывающая станция использует для вызова ту частоту, на которой
вызываемая станция ведет наблюдение. Обычно это общая часто-
та вызова станций морской подвижной службы. Как правило, вы-
зываемая станция отвечает на частоте вызова. Однако в районах
интенсивного радиообмена (например, в северной части Каспийс-
кого и в южной части Балтийского морей) береговые станции для
ответа на вызов используют одну из своих рабочих частот. Если
имеется предварительная договоренность, судовая и береговые ра-
диостанции могут вступать в связь и работать сразу на рабочих
частотах, не осуществляя предварительного вызова на вызывных
частотах.
Условия ведения двустороннего радиотелефонного обмена. Под-
готовительные действия к осуществлению обмена. Радиотелефон-
ный обмен между советскими и иностранными береговыми и судо-
выми радиостанциями ведется по определенным правилам, выпол-
нение которых строго обязательно. Лица, осуществляющие радио-
телефонную связь, должны знать Правила радиосвязи морской
подвижной службы СССР, Руководство по радиосвязи морской под-
вижной службы и уметь пользоваться международными справочни-
ками по вопросам морской радиосвязи.
Бызов корреспондента (передача определенных сигналов, отно-
сящихся к одной или нескольким станциям, с целью установления
связи) производится по строго установленной форме. Прежде чем
начать вызов, радиооператор должен убедиться в том, что время
его работы не совпадает с международными периодами молчания.
Затем ему необходимо прослушать на частоте, применяемой для
вызова, работу соседних станций, чтобы быть уверенным, что он
288
не создает помехи для ведущихся радиопередач, особенно связан-
ных с сообщениями о бедствии, срочности и безопасности. Продол-
жительность передачи вызова и подготовительных сигналов к ус-
тановлению обмена на международных частотах вызова не долж-
на превышать 2 мин. Если вызываемая станция не отвечает на вы-
зов, повторенный трижды с интервалами в 2 мин, то очередной вы-
зов можно повторить только через 15 мин.
Радиотелефонный канал настраивают путем передачи слов по-
рядкового счета: «Даю счет для настройки — раз, два, три, четыре
и т. д.» или посылкой тонального вызова. Всякого рода переговоры
при настройке запрещены. Если вызываемая станция не согласна
с вызывающей в отношении рабочей частоты или канала, которые
должны быть использованы для обмена, она должна передать ука-
зание о предполагаемой рабочей частоте или канале.
После того как установлена радиосвязь, береговая станция
должна возможно скорее установить связь с телефонной сетью. В
течение этого времени судовая станция должна продолжать прием
на соответствующей рабочей частоте, указанной береговой стан-
цией.
Обмен по радиотелефону может носить характер либо перегово-
ров, либо передачи и приема радиограмм. Перед ведением перего-
воров на КВ связь с корреспондентом устанавливает радиоопера-
тор^ после чего он передает микрофон лицу, ведущему переговоры.
§ 122. РАДИОТЕЛЕФОННЫЙ ОБМЕН МЕЖДУ СОВЕТСКИМИ
СУДОВОЙ И БЕРЕГОВОЙ РАДИОСТАНЦИЯМИ
Форма вызова. Для вызова радиотелефонная станция применя-
ет следующую форму:
...(позывной сигнал или другой опознавательный сигнал вызы-
ваемой станции, передаваемый не более 3 раз), говорит... (позыв-
ной сигнал или другой опознавательный сигнал вызывающей стан-
ции, передаваемый не более 3 раз), имею для Вас радиограмму
(радиограммы), отвечайте, прием (передается в случае симплекс-
ной связи).
Если береговая и судовая станции оборудованы приборами из-
бирательного вызова, то береговая станция вызывает судно с по-
мощью передачи соответствующих кодовых сигналов, а судовая
должна вызывать береговую голосом по вышеприведенной форме.
Форма ответа на вызов. Судовая или береговая станция, услы-
шав вызов, отвечает вызывающей станции по форме:
...(позывной сигнал или другой опознавательный сигнал вызы-
вающей станции, передаваемый не более 3 раз) отвечает... (по-
зывной сигнал или другой опознавательный сигнал вызываемой
станции, передаваемый не более 3 раз), передавайте Вашу радио-
грамму (радиограммы.), прием (передается в случае симплексной
связи).
289
Если береговая станция вызывает несколько судовых станций
на общей частоте вызова, она дает на этой частоте только опове-
щение о предстоящей передаче списка вызовов на своей рабочей
частоте. В этом случае для вызова применяется следующая форма:
Вызов всем судам (не более 3 раз), говорит... (позывной сигнал
вызывающей станции, передаваемый не более 3 раз), слушайте
мой список, вызовов на частоте ... килогерц. Это вступление ни в
коем случае не следует повторять.
Судовые станции должны по мере возможности слушать пере-
дачу списков вызовов береговых станций. Когда станции услышат
в этом списке свой позывной сигнал или другой опознавательный
сигнал, они должны ответить по возможности быстрее.
Проведение разговоров по радиотелефону и передача радио-
грамм. После того как была установлена связь на частоте, исполь-
зуемой для обмена, передаче радиограммы или радиотелефонному
разговору предшествует сообщение, передаваемое не более одного
раза по форме:
...(позывной сигнал или другой опознавательный сигнал вызы-
ваемой станции), говорит... (позывной сигнал или другой опозна-
вательный сигнал вызывающей станции), начинаю передачу ради-»
ограммы.
Радиограмма передается следующим образом:
от радиостанции... (название судна), номер ... (порядковый но-
мер радиотелеграммы), число слов .... дата, время ... (время пода-
чи радиограммы на борту судна), служебные отметки (если тако-
вые имеются), адрес, ... текст ...., подпись ... (если таковая имеет-
ся) , передача радиограммы закончена, все.
Каждая радиограмма передается только раз. Однако в случае
надобности она может быть повторена полностью или частично.
Передача радиограммы или серии радиограмм считается закончен-
ной после получения подтверждения приема.
Подтверждение приема радиограммы или серии радиограмм
должно быть сделано приемной станцией в следующей форме:
... (позывной сигнал передающей станции), говорит... (позывной
сигнал принимающей станции). Ваша радиограмма номер..- полу-
чена, все.
Заканчивают обмен передающая и принимающая радиостанции
между собой соответственно словами «конец» или «выключаюсь».
Форма окончания обмена:
... (позывной сигнал вызываемой станции), говорит... (позывной
сигнал вызывающей станции), для Вас больше ничего не имею,
выключаюсь.
После получения подтверждения связь между станциями пре-
кращается и они возобновляют нормальное наблюдение на вызыв-
ных частотах. В начале связи форму вызова передают дважды как
вызывающая, так и вызываемая станции. После того как установ-
лена связь, форма вызова передается по одному разу.
Передачу радиограммы надо вести достаточно медленно, отчет-
ливо произнося каждое слово, чтобы можно было безошибочно
290
Таблица 3
Буква алфавита Кодовое слово Буква алфавита Кодовое слово Буква алфавита Кодовое слово
А Анна л Леонид ц Цапля
Б Борис м Михаил ч Человек
В Василий и Николай ш Шура
Г Григорий О Ольга III Щука
д Дмитрий п Павел э Эхо
Е Елена р Роман ю Юрий
Ж Женя с Семен я Яков
3 Зинаида т Татьяна ы Еры
и Иван У Ульяна ь Мягкий знак
и Иван краткий ф Федор ъ Твердый знак
к Константин X Харитон
принять текст. При наличии помех и плохой слышимости трудные
для восприятия слова (собственные имена, специальные термины,
служебные знаки) передают раздельно по буквам.
Для передачи сложных слов при радиотелефонном обмене меж-
ду советскими радиостанциями рекомендуется пользоваться табл. 3.
Каждая буква трудно воспринимаемого слова передается ука-
занными словами, начинающимися с этой буквы. Например, слово
«веха» передают по буквам так: Вера, Елена, Харитон, Анна.
Передача цифр ведется следующим образом:
если двузначные группы (62, 54), то шестьдесят два, пятьдесят
четыре и т. д.;
если трехзначные группы (261, 349), то двести шестьдесят один,
триста сорок девять и т. д.;
если четырехзначные группы (1435, 5463), то четырнадцать
тридцать пять, пятьдесят четыре шестьдесят три и т. д.;
если пятизначные группы (32 481, 76 359), то тридцать два че-
тыреста восемьдесят один, семьдесят шесть триста пятьдесят де-
вять и т. д.
В условиях плохой слышимости разрешается каждую цифру
передавать отдельно, причем цифры должны передавать так: еди-
ница, двойка, тройка, четверка, пятерка, шестерка, семерка, вось-
мерка, девятка, ноль.
§ 123. РАДИОТЕЛЕФОННЫЙ ОБМЕН МЕЖДУ СОВЕТСКОЙ
И ИНОСТРАННОЙ РАДИОСТАНЦИЯМИ
Международные переговоры по радиотелефону ведутся на анг-
лийском языке. Лица, осуществляющие такие переговоры, должны
в достаточной степени владеть разговорным английским языком
и иметь хорошее произношение. При работе радиотелефоном с
иностранными береговыми станциями в ПВ диапазоне суда долж-
ны передавать вызов на частоте 2182 кГц с последующим обяза-
291
тельным переходом на рабочую частоту 2049 кГц. При работе с
иностранными судовыми станциями следует использовать рабочую
частоту 2056 кГц. Эта частота является дополнительной рабочей
и для обмена с иностранными береговыми станциями.
Правом ведения служебных переговоров по радиотелефону в
КВ, ПВ и УКВ диапазонах с портовыми и судовыми станциями
могут пользоваться должностные лица по утвержденным соответ-
ствующими ведомствами спискам, лица, ведущие переговоры, долж-
ны быть ознакомлены с Правилами переговоров по радио.
Порядок радиотелефонного обмена между советской судовой и
иностранной береговой станциями такой же, как при обмене со-
ветских станций между собой. Однако схема радиотелефонного об-
мена между ними имеет следующие особенности:
слово говорит заменяется словами this is;
слово прием или выражение перехожу на прием заменяются
словом over;
выражение прием окончен или выключаюсь заменяется слова-
ми out или snitching off.
При вызове иностранной станции название вызываемой радио-
станции следует произносить так, как оно записано в справочнике
The Admiralty List of Radio Signals, т. I.
Форма вызова состоит из:
позывного или другого опознавательного сигнала вызываемой
станции,передаваемого не более 3 раз;
слов this is («зис из») или de (произносимого с помощью слов
Delta Echo фонетического алфавита «Дельта Эко», в случае языко-
вых затруднений);
позывного или другого опознавательного сигнала вызывающей
станции,передаваемого не более 3 раз.
Форма ответа на вызов следующая:
позывного или другого опознавательного сигнала вызывающей
станции, передаваемого не более 3 раз;
слов this is («зис из») или de («Дельта Эко»);
позывного или другого опознавательного сигнала вызываемой
станции, передаваемого не более 3 раз.
Обмен осуществляют после установления связи на частоте, ис-
пользуемой для проведения разговоров по радиотелефону и пере-
дачи радиограмм. Передаче радиограммы по радиотелефонному
разговору предшествует передача:
позывного сигнала или другого опознавательного сигнала вы-
зываемой станции;
слов this is («зис из») или de («Дельта Эко»);
позывного или другого опознавательного сигнала вызывающей
станции.
Позывной или другой опознавательный сигнал не должен пе-
редаваться более 1 раза.
Передача радиограммы производится по схеме, рассмотренной
в § 23.
292
Таблица 4
Буква Кодовое слово Русское произношение Буква Кодовое слово Русское произношение
А Alfa Алфа N November Новом бэр
В Bravo Браво С Oscar Оска
С Charlie Чаоли или Шар- F Papa Папа
ЛИ Q Quebec Кэбэк
D Delta Дэлта R Romeo Роумио
Е Echo Эко S Sierra Сиэра
F Foxtrot Фокстрот Т Tango Тангоу
G Golf Голф и Uniform Юниформ
Н Hotel Хотэл или Униформ
1 India Ин ди а V Victor Викта
J Juliett Джулиэт W Whiskey У иски
К Kilo Кило X X-ray Экерен
L Lima Лима У Yankee Янки
М Mike Майк 2 Zulu Зулу
Таблица 5
Цифра Кодовое слово Русское про- изношение Цифра Кодовое слово Русское про- изношение
0 Nadazero Надазэро 8 Oktoeight Октоэйт
1 Unaone Унауан 9 Novenine Ноувэнайнэ
2 Bissotwo Биссоту Знак деся- Decimal Дэсимал
3 Terrathree Тэратри тичной дро-
4 Kartefour Картэфоур би
5 Pantafive Пантафайв Точка Stop Стоп
6 Soxisix Соксисикс Раздел Break Брэйк
7 Setteseven Сэтэсэвн
Подтверждение приема радиограммы или серии радиограмм
должно быть сделано в следующей форме:
позывной или другой опознавательный сигнал передающей
станции';
слова this is или de;
позывной или другой опознавательный сигнал принимающей
станции;
R, произносимое с помощью фонетического слова «Romeo»; но-
мер;
К, произносимое с помощью фонетического слова «Kilo».
Конец работы между двумя станциями следует указывать каж-
дой из них посредством букв VA, произносимых с помощью кодо-
вых слов «Victor Alfa» (в случае языковых затруднений).
При плохом прохождении связи (слабая слышимость, помехи)
возникает необходимость читать слова и служебные сокращения
по буквам, а цифры уточнять. В этих случаях следует руководст-
воваться утвержденной Регламентом радиосвязи специальной таб-
лицей фонетического алфавита (табл. 4) и цифровым кодом
(табл. 5)
293
§ 124 ПЛАТА ЗА МЕЖДУНАРОДНЫЕ ПЕРЕГОВОРЫ
Плата за международные радиотелефонные переговоры при ’
связи судовых радиостанций с береговыми радиостанциями мор- •
спой подвижной службы складываются из:
судовой платы — 3 фр. 60 сантимов за 3 мин разговора с после-
дующим прибавлением 1 фр. 20 сантимов за каждую дополнитель-
ную 1 мин разговора;
платы в пользу береговых радиостанций морской подвижной
службы СССР (в том числе, когда связь осуществляется через эти
станции); при нахождении судна в пределах Белого, Балтийского,
Азовского, Черного, Средиземного, Красного, Японского и Охот-
ского морей — 6 фр. за трехминутный разговор с последующим
прибавлением 2 фр. за каждую дополнительную 1 мин разговора;
во всех остальных районах Мирового океана — 9 фр. за 3 мин раз-
говора с последующим прибавлением 3 фр. за каждую дополни-
тельную минуту разговора;
линейной платы по сети Министерства связи — во тарифам
Сборника тарифов за международные услуги электросвязи.
Если представленный радиотелефонный разговор продолжался
менее 3 мин, плата взимается полностью, как за полный трехми-
нутный разговор.
Плата за международные радиотелефонные переговоры взима-
ется на судне с отправителя наличными деньгами в любой свобод-
но конвертируемой валюте, причем исчисление стоимости услуг
производится по действующим тарифам с пересчетом суммы в зо-
лотых франках на любую валюту по курсу.
Береговые и судовые радиостанции морской подвижной служ-
бы ведут ведомость учета предоставленных международных радио-
телефонных переговоров по установленной форме. Ведомости меж-
дународных радиотелефонных переговоров для производства рас-
чета с иностранными государствами посылаются ежемесячно бе-
реговыми радиостанциями морской подвижной службы непосред-
ственно в Международный почтамт, а судовыми радиостанция-
ми — службам (отделам) связи пароходства или управлений
флота.
Глава XVII!
СИГНАЛЫ ОСОБОЙ ВАЖНОСТИ
В МОРСКОЙ РАДИОСВЯЗИ
§ 125. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛАХ ОСОБОЙ ВАЖНОСТИ
Радио значительно повысило безопасность мореплавания. Су-
да, оборудованные радиоустановками, имеют возможность в слу-
чае бедствия просить помощи у соседних судов или у береговых
властей.
294
В настоящее время как для радиотелеграфной, так и для ра-
диотелефонной службы на случай передачи сообщений, касающих-
ся безопасности мореплавания, Регламентом радиосвязи и Меж-
дународным руководством по радиосвязи морской подвижной
службы установлены специальные сигналы особой важности: бед-
ствия, тревоги, срочности, безопасности. Эти сигналы служат для
оповещения мореплавателей о возникновении на море какой-либо
угрозы для судовождения (неисправности в навигационной обста-
новке, стихийные явления природы, плавающие мины, айсберги и
т. и.) или серьезной опасности, грозящей судну неминуемой ги-
белью.
Сигналы особой важности и следующие за ними сообщения пе-
редаются на одной из международных радиотелефонных частот
бедствия (2182 или 156,8 МГц) или на частотах, на которых ведут
наблюдение наземные или подвижные станции, могущие оказать
помощь. Для того чтобы сигналы особой важности были услыша-
ны максимальным количеством радиостанций, им вменяется в обя-
занность через каждые полчаса с 0 до 3-й и с 30 до 33-й мин каж-
дого часа прекращать работу на всех частотах и переключаться
на наблюдение на частоте вызова и бедствия '. В эти промежутки
времени, называемые в морской практике минутами молчания,
всякие передачу на международных частотах вызова и бедствия,
за исключением сигналов особой важности, прекращаются. Вне
этих частот станции морской службы могут продолжать свои пе-
редачи, но при этом должно быть обеспечено наблюдение на меж-
дународных частотах вызова и бедствия.
В случае когда радиостанция не успела закончить работу до
периода молчания, она должна прекратить обмен, сделав перерыв
га 3 мин, и может возобновить его только после окончания пери-
ода молчания, если не было передано сообщения о бедствии. Од-
нако для передачи сигнала бедствия не следует ожидать периода
молчания. Разумеется, передача сигнала бедствия в этот период
дает гарантию того, что сигнал будет услышан большим количест-
вом радиостанций. Для большей наглядности минуты молчания
выделены на циферблате часов в радиорубке красным цветом.
Во всех случаях сигналы особой важности представляют осо-
бый интерес для мореплавателей и поэтому пользуются первооче-
редностью перед всеми остальными сообщениями, причем сигнал
бедствия передается вне всякой очереди, а все радиостанции, ус-
лышавшие его, обязаны немедленно прекратить работу и переклю-
читься на наблюдение за частотой, на которой ведется обмен по
поводу бедствия.
Принятые радиостанцией сообщения о бедствии, срочности, без-
опасности записываются, кроме вахтенного журнала, на бланке
радиограммы и на судне немедленно вручаются капитану, а бере-
говой радиостанцией немедленно сообщаются по телефону началь-
нику радиостанции, дежурному диспетчерской или портнадзора, а
1 При радиотелеграфной работе слуховое наблюдение ведется на частоте
500 кГц от 15 до 18-й и с 45 до 48-й мин каждого часа.
295
также дежурному аварийно-спасательной службы бассейна, паро-
ходства или управления флота и органу инспекции по безопас-
ности мореплавания с последующей доставкой этой радио-
граммы.
Передача сигналов тревоги, бедствия, срочности и безопасности
без действительной необходимости категорически запрещается. Ли-
ца, нарушившие эти правила, привлекаются к строгой ответствен-
ности.
§ 126. РАДИОТЕЛЕФОННЫЙ СИГНАЛ БЕДСТВИЯ
И ОБМЕН В СЛУЧАЕ БЕДСТВИЯ
Сигнал бедствия обычно подается судном, находящимся под
угрозой неминуемой гибели и нуждающимся в немедленной помо-
щи. Сигнал бедствия может быть передан только по распоряже-
нию капитана судна или лица, исполняющего его обязанности.
Как правило, сигнал бедствия передается непосредственно после
сигнала тревоги.
В радиотелефонии сигнал бедствия состоит из слова Mayday,
произносимого как «мэдэ» '.
Вызов бедствия. Радиотелефонный вызов бедствия состоит из:
сигнала бедствия mayday («мэдэ»), произносимого 3 раза; w
слова говорит, а при международном обмене this is («зис
из») или de, произносимого как Delta Echo («дэлта эко»);
позывного сигнала или названия судна, терпящего бедствие,
повторяемого 3 раза.
Вызов бедствия передается для всеобщего внимания и не адре-
суется какой-либо определенной радиостанции. Вызов бедствия
пользуется абсолютной первоочередностью перед всякими другими
передачами.
Радиостанции, услышавшие сигнал бедствия, должны немед-
ленно прекратить всякую передачу, которая может помешать об-
мену о бедствии, и вести наблюдение на +ой частоте, на которой
был услышан вызов бедствия. За вызовом бедствия как можно
скорее должно следовать сообщение о бедствии.
Сообщение о бедствии. Радиотелефонное сообщение о бедствии
состоит из:
сигнала бедствия mayday («мэдэ»);
позывного или названия радиостанции судна, терпящего бедст-
вие;
сведений о местонахождении судна;
сведений о характере бедствия и характере требующейся по-
мощи;
любых других сведений, которые могли бы облегчить оказание
этой помощи.
Как правило, местонахождение судна передается координата-
ми (широта и долгота — в градусах и минутах в виде цифр, с ука-
1 В радиотелеграфии сигнал бедствия состоит из группы букв СОС
(... —--...), передаваемых как один сигнал.
296
занием соответствующей части света: North — север, South — юг,
East — восток, West — запад).
Место судна может быть указано также истинным пеленгом и
расстоянием в морских милях по отношению к известной географи-
ческой точке (пеленг на мыс, маяк и т. д.).
Перед передачей сигнала и сообщения о бедствии желательно,
если имеется возможность, передать радиотелефонный сигнал
тревоги (см. § 129).
Сообщение о бедствии должно повторяться с промежутками до
тех пор, пока не будет получено подтверждение о его приеме; осо-
бенно желательно повторение передачи сообщения о бедствии в
периоды молчания.
Подтверждение приема сообщения о бедствии. Судовая или бе-
реговая радиостанция, принявшая сосбщение о бедствии, если она
находится вблизи судна, терпящего бедствие, должна немедленно
подтвердить прием.
Судовые станции, находящиеся на значительном расстоянии
от терпящего бедствие судна, должны передавать подтверждение
приема сообщения о бедствии, выждав короткий промежуток вре-
мени, чтобы позволить станциям, находящимся вблизи от бедству-
ющего судна, подтвердить прием без помех.
Подтверждение приема сообщения о бедствии дается в следу-
ющей форме:
позывной или название радиостанции судна, терпящего бедст-
вие (3 раза);
слово говорит, а при международном обмене this is («зис из»)
или de, произносимое как Delta Echo («дэлта эко»);
позывной или название радиостанции, подтверждающей прием
(3 раза);
слово принято, а при международном обмене received («ри-
сивд») или RRR, произносимое как Romeo, Romeo, Romeo, сигнал
бедствия mayday.
Судовая радиостанция, подтверждающая прием сообщения о
бедствии, должна по указанию капитана возможно скорее сооб-
щить следующие сведения: свое название, свое местонахождение,
скорость, с которой судно направляется к терпящему бедствие
судну.
Передача сообщений о бедствии станцией, которая сама не
терпит бедствия. Радиостанция, услышавшая сообщение о бедст-
вии, на которое не было дано подтверждения приема, и не имею-
щая возможности оказать помощь судну, терпящему бедствие,
должна принять меры к тому, чтобы путем повторения сообщения
о бедствии привлечь внимание радиостанций, которые в состоянии
оказать помощь.
Радиостанция, повторяющая сигнал бедствия или сообщение о
бедствии, должна полностью повторить сообщение, принятое от
судна, терпящего бедствие. Передаче сообщения о бедствии дол-
жен предшествовать сигнал тревоги, за которым следует вызов по
следующей форме:
297
сигнал mayday relay («мэдэ релей»), произносимый 3 раза;
слово говорит, а при международном обмене this is («зис из»)
или de, произносимый как Delta Echo («дэлта эко»), позывной или
название передающей радиостанции (3 раза).
Обмен в случае бедствия. Обмен в случаях бедствия состоит из
всех сообщений, относящихся к оказанию немедленной помощи.
Руководство обменом о бедствии принадлежит станции, терпя-
щей бедствие, или станции, передающей это сообщение за нее.
Б случае возникновения помех при обмене станция, терпящая бед-
ствие или руководящая обменом, может обязать все мешающие об-
мену станции прекратить свои передачи. Она должна адресовать
свои указания, смотря по обстоятельствам, всем (all stations) или
только тем радиостанциям, которые создают помехи аварийному
обмену.
В этом случае применяется выражение прекратите передачу,
бедствие, а при международном обмене —- сигнал silence mayday
(«силане мэдэ»).
Любая судовая радиостанция, находящаяся вблизи бедствую-
щего судна, может, если она найдет это необходимым, предложить
замолчать всем радиостанциям, находящимся в зоне аварийного
обмена, или тем, которые мешают обмену о бедствии. Для этого
она передает сигнал прекратите передачу, за которым следует
слово дистрес и ее собственный позывной сигнал, а при междуна-
родном обмене передает сигнал silence distress (силане дистрес)
и собственный позывной сигнал.
Окончание обмена о бедствии. Когда обмен о бедствии закон-
чен или когда соблюдение молчания на частоте, которая была ис-
пользована для обмена, не является больше необходимым, радио-
станция, руководившая обменом, передает на частоте бедствия
или на частоте, примененной для обмена, сообщение, адресованное
Всем станциям (cq), указывающее, что обмен о бедствии окончен.
Это сообщение состоит из:
сигнала бедствия mayday («мэдэ»);
вызова Всем станциям, а при международном обмене All sta-
tions («олл стейшенс») или cq, произносимого с помощью слов фо-
нетической таблицы Charlie Quebec, передаваемых 3 раза;
слова говорит, а при международном обмене слово this is («зис
из») или de, произносимого как Delto Echo («дэлта эко»).
позывного или названия радиостанции, передающей сообщение
(1 раз);
времени передачи сообщения;
названия и позывного сигнала радиостанции судна, которое
терпело бедствие;
сигнала «обмен бедствия окончен», а при международном обме-
не— слов silence fini («силане финн»).
Рассмотрим примеры передачи сигнала и сообщения о бедст-
вии, подтверждения приема сообщения о бедствии и оповещения
об окончании обмена по поводу бедствия.
298
Пример передачи сигнала и сообщения о бедствии. Судовая радиостанция
«Вильнюс» передает сигнал о бедствии на частоте 2182 кГц;
Mayday, mayday, mayday is m/y Vilnus Union Kilo Bravo Bravo, Bravo, Burning
in position latitude 70 degrees 20 minutes Eas: longitude 31 degrees 19 minutes
East, Ship's pumps out of operation. Considerable list to starboard. Need immediate
assistance and rescue. Master.
Пример подтверждения приема сообщения о бедствии. Норвежская станция
Varde Radio дает подтверждение о приеме сигнала и сообщения о бедствии от
теплохода «Вильнюс».
m/v Vilnus Uniform Kilo Bravo Bravo, m/v Vilnus Uniform Kilo Bravo Bravo,
m/v Vilnus Uniform Kilo Bravo Bravo this is Vardo Radio Vardo Radio Vardo
Radio, Romeo, Romeo, Romeo Mayday.
Пример оповещения о том, что обмен по поводу бедствия закончен и на
частоте, которая была использована для обмена, можно возобновить обычную
работу. Береговая станция Vardo Radio оповещает об окончании обмена по по-
воду бедствия теплохода «Вильнюс»:
Mayday, All stations, All stations, All stations this is Vardo Radio Vardo Radio
Vardo Radio 1240 GMT m/v Vilnus Uniform Kilo Bravo silence fini. Out.
Советские моряки, верные своему интернациональному долгу,
всегда приходят на помощь судам, плавающим под флагами раз-
ных государств. В создавшихся аварийных ситуациях нашим штур-
манам приходится вступать в переговоры по радиотелефону с су-
доводителями судов, терпящих бедствие.
Переговоры эти должны вестись на английском языке, и знание
приводимых ниже типовых выражений, употребляемых в зависи-
мости от характера аварии, может значительно облегчить и ускорить
спасение иностранного судна, которому угрожает опасность.
Выражения, употребляемые при пожаре
На судне пожар
На борту взрыв
Судно горит
Пожар в машинном отделении
Пожар на палубе
Трюмы 3 и 4 в огне
Огонь быстро усиливается
Сильный ветер раздувает огонь
Пламя распространяется к капитан-
скому мостику
Мы не можем погасить пламя
Насосы вышли из строя
Подготовьте насосы и огнетушители
Палубные надстройки разрушены ог-
нем
В трюмах взрывоопасный груз
F re on board
Ап explosion on board
The ship is burning
Fire in the engine — room
Fire on deck
Holds three and fore in flame
Fire is gaining rapidly
A sharp wind fans the fire
Flame is spreading towards the na-
vigation bridge
We cannot extinguish the flame
Pumps went out of comission
Get the pumps and extinguishers
ready
Deck superstructures were destroyed
by the fire
There is an explosive cargo in the
holds
Выражения, употребляемые при посадке на грунт
Сел на мель
Повреждено дно
Пробоина в трюме 1
Неминуемая опасность затопления
Не можем сняться со скалы (с кам-
ней, с мели)
Сильный ветер разворачивает-судно
Ran aground
The bottom is damaged
A hole in hold one
Imminent danger of sinking
We cannot clear off rock (stones,
shoal)
Strong wind is making havol of the
ship
299
Судно наполовину на плаву
Судно на грунте до трюма 2
Винт поврежден
Винт потерян
Носовые трюмы заполняются водой
Нужен буксир
Шлюпки спущены
Не можем спустить шлюпки
Нужна немедленная помощь, чтобы
снять судно со скалы
The ship is half afloat
The ship is aground up to hold two
The propeller is damaged
The propeller is lost
The fore holde are filling with water
Tug is reguired
Lifeboats launched
We cannot launch lifeboats
Need immediate assiastance to pull
the ship clear off rock
Выражения, употребляемые при столкновении
Столкнулся с неизвестным судном
Судно покинуло место столкновения
Наше судно имеет пробоину
Судно тонет
Судно имеет крен на правый (левый)
борт
Судно имеет течь
Машинное отделение заполняется во-
дой
Крен постепенно увеличивается
Крен достиг 45°
Мы не можем спустить шлюпки из-за
сильного волнения
Машина не управляется
Опасность опрокидывания
Collided with an unknown vessel
The ship left the place of collision
Our ship is holed
The ship is sinking
The ship has a list to starboard (port-
side)
The ship is taking water (is leaking)
The engine room is filling with water
The list is gradually increassing
The list reached 45 degress
We cannot launch lifeboats owing to
heavy seas
The engine is out of control
Danger of capsizing (overturning)
§ 127. СИГНАЛ СРОЧНОСТИ
В условиях мореплавания возможны такие случаи, когда пере-
дача сигнала бедствия не требуется, однако необходимо каким-
либо способом привлечь внимание соседних станций морской ра-
диослужбы для получения требующейся помощи. С этой целью
Международным регламентом радиосвязи и Руководством по радио-
связи морской подвижной службы установлен сигнал срочности.
Сигнал срочности в радиотелефонии состоит из троекратного
повторения слова Pan, произносимого, как французское слово pan-
ne («пан»), которое передается перед вызовом.
В морской радиослужбе сигнал срочности после сигнала бед-
ствия считается вторым по важности. Он указывает, что вызываю-
щая станция имеет для передачи очень срочное сообщение, касаю-
щееся безопасности морского судна, воздушного корабля или
другого средства передвижения, а также какого-либо лица, нахо-
дящегося на борту судна или видимого с него, и т. д.
Сигнал срочности судовой радиостанцией передается только
по распоряжению капитана или лица, его заменяющего1.
1 В радиотелеграфии сигнал срочности состоит из троекратного повторения
букв XXX(ЬЬЪ), передаваемых с достаточными промежутками между буквами
каждой группы и последующими группами.
300
Береговая станция передает сигнал срочности по распоряже-
нию начальника станции, а в его отсутствие — начальника смены,
действующих на основании указаний портовых властей.
Все радиостанции, услышавшие сигнал срочности, обязаны
прекратить свою работу, чтобы не создавать помех передаче сооб-
щения, следующего за этим сигналом. Кроме того, этим станциям
вменяется в обязанность продолжать наблюдение в течение не ме-
нее 3 мин за передачей сообщения, следующего за этим сигналом
срочности. Если по истечении этого периода срочных сообщений
больше не будет, станции, прекратившие свою нормальную работу,
могут возобновить ее.
Сигнал срочности может быть адресован как и на определен-
ную станцию (получение медицинского совета), так и всем.
Судовые станции, как правило, адресуют сигнал срочности
определенной станции и применяют для этого международные час-
тоты вызовов и бедствия — 2182 кГц или 156,8 МГц.
Сигнал срочности, адресованный береговой станции, может
быть передан также на топ частоте, на которой эта станция ведет
непрерывное наблюдение.
Пример. Судовая станция дизель-электрохода «Лена» передает сообщение,
предваренное сигналом срочности, на береговую станцию:
Pan, Pan, Pan North Foreland Radio, North Foreland Radio, North Foreland Radio
this is m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec, m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec,
m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec. A radio telegram for you. Over.
Ответ береговой радиостанции:
Pan, Pan, Pan m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec, m/v Lena Uniform Kilo
Bravo Quebec, m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec this is North Foreland
Radio, North Foreland Radio, North Foreland Radio, Send your message. Over.
Передача дизель-электрохода «Лена»:
Pan, Pan, Pan, North Foreland Radio this in m/v Lena Uniform Kilo Bravo
Quebec, Radio Medical North Foreland. Managed 35 suffering acute appendicitis.
Position 45 miles NE North Foreland. Please advise. Master.
Ответ береговой радиостанции:
Pan, m/v Lena, this is North Foreland. Reseived.
Возможны случаи, когда срочное сообщение касается не одной
определенной станции, а нескольких.
Посылка вызова «всем» с применением сигнала срочности про-
изводится на частоте вызова по следующей форме: Pan (повторя-
ется 3 раза), all stations (повторяется 3 раза), this is... (позывной
сигнал или название станции, передающей сигнал срочности, пов-
торяемый 3 раза), содержание сигнала срочности и характер
просимой помощи.
Пример. Судовая станция дизель-электрохода «Лена» передает сообщение
о падении человека за борт (передача ведется на частоте 2182 кГц):
Pan, Pan, Pan, All stations, All stations All stations this is m/v Lena Uniform
Kilo Bravo Quebec, m/v Lena Uniform Kilo Bravo Quebec, m/v Lena Uniform Kilo
Bravo Quebec. 2030 GMT in position 70 degrees 19 minutes North 31 degrees
18 minutes East man overboard. Please keep sharp look out and report. Master.
301
§ 123. СИГНАЛ БЕЗОПАСНОСТИ
/
Сигнал безопасности применяется в морской радиослужбе для
предварения всех сообщений, направленных на обеспечение безо-
пасности мореплавания. К таким сообщениям относятся:
информация об изменении навигационной обстановки (внезап-
ное прекращение действия радиомаяков, сорванные и снесенные со
своего места знаки навигационного ограждения опасных мест);
предупреждения о надвигающихся опасных явлениях природы
(штормах, ураганах, циклонах);
сообщения о появлении больших масс льда или отдельных ле-
дяных глыб —- айсбергов;
предупреждения о плавающих минах, обломках судов, покину-
тых судах и т. д.
В радиотелефонии в качестве сигнала безопасности применяет-
ся выражение сэкюритэ, соответствующее французскому произно-
шению слова Securite, передаваемое 3 раза
Сигнал безопасности передается перед вызовом на волне вызо-
ва и бедствия или на одной из волн, применяемых в случае бед-
ствия. Затем следует вызов. Для передачи самого сообщения о бе-
зопасности радиостанция переходит на свою рабочую частоту.
Когда это возможно, сообщение о безопасности следует переда-
вать всем на рабочей частоте, особенно в зонах интенсивного об-
мена. Соответствующее объявление об этом должно быть сделано
в конце вызова.
За исключением сообщений, передаваемых в определенное вре-
мя, сигнал безопасности должен быть передан к концу первого
представившегося периода молчания. Передачу сообщения, следу-
ющего за сигналом безопасности, необходимо начинать сразу же
после окончания периода молчания. В случаях передачи преду-
преждений сигнал безопасности и следующее за ним сообщение
должны быть переданы в возможно короткий срок, кроме того, они
должны быть обязательно повторены в первый же период молча-
ния.
Радиостанции, принявшие сигнал безопасности, адресованный
всем, должны прослушать сообщение за ним следующее, и если
оно их не касается, могут продолжать свою работу, стараясь не
создавать помехи для передачи того сообщения.
Примеры применения сигнала безопасности.
1. Бельгийская радиостанция Ostende оповещает всех на частоте 2182 кГц
о том, что у нее есть к передаче навигационное предупреждение:
Securite, Securite, Securite. All stations, All stations, All stations this is Ostende
Radio, Ostende Radio, Ostende Radio. Navigational warning. I change to 2310 kcs.
Stand by a moment.
1 В радиотелеграфии сигнал безопасности состоит из троекратного повторе-
ния групп букв ТТТ. Сигнал передается с достаточными промежутками между
буквами и группами. За этим сигналом следуют буквы de и повторяемый 3 раза
позывной передающей радиостанции.
302
Затем передает на частоте 2310 кГц:
Securite, Securite, Securite. All stations, All stations, All stations this is Ostende
Radio, Ostende Radio, Ostende Radio. Navigational warning. Westhinder Flashing-
route position 51 degrees 22 minutes North 02 degrees 37 minutes. East established
red mhite vertial striped high focal phone ligth and whistle buoy marked «А»
quick flash red 29 feet radar reflector.
2. Судовая станция т/х «Ангарск» передает на международной частоте вы-
зова 2182 кГц сообщение о плавающей мине:
Securite, Securite, Securite. Ail stations, All stations, All stations this is m/v
Angarsk Uniform Golf Romeo, M3V Angarsk Uniform November Golf Romeo,
m/v Angarck Uniform November Golf Romeo.
Mine warning, 1 change to 2049 kc/s. Stand by a moment.
Перейдя на рабочую частоту 2049 кГц, т/х «Ангарск» повторяет общий вы-
зов, за которым следует минное предупреждение:
Securite, Securite, Securite. All stations, All stations, All stations this is m/v An-
garck Uniform November Golf Romeo, m/v Angarck Uniform November Golf
Romeo, m/v Angarsk Uniform November Golf Romeo. Aline warning. Position
36 degrees 17 minutes North 27 degrees 10 minutes East passed floating mine.
Wind NE 3 to 4. Master.
В Международной практике передача сигнала безопасности су-
довыми станциями обычно сопровождается указанием характера
опасности: лед, шторм, обломки судов, навигационные предупреж-
дения, покинутое судно и т. д.
Капитаны судов, встретившие на пути одну из вышеупомянутых
опасностей, обязаны известить об этом другие суда, а также влас-
ти ближайшего порта, с которым можно установить связь.
§ 129. СИГНАЛ ТРЕВОГИ
Как показала морская практика, передачи одного сигнала бед-
ствия еще недостаточно для привлечения внимания большого ко-
личества соседних радиостанций, так как на многих судах и мел-
ких береговых радиостанциях не несется круглосуточная радио-
вахта.
В истории мореплавания известны случаи, когда сигналы
бедствия не были приняты соседними радиостанциями только
из-за отсутствия на них вахты. Поэтому береговые и судовые
станции, на которых нет круглосуточного дежурства, оборудуются
автоматическими приемниками (автоалармами).
Сигнал тревоги предназначен для приведения в действие авто-
аларма, который обращает внимание оператора на то, что за ним
последует вызов или сообщение о бедствии, или же для объявле-
ния передачи срочного сообщения о циклоне (в этом случае он
может применяться только береговыми радиостанциями, имеющи-
ми на это специальное разрешение).
Эти сигналы должны использоваться исключительно для объяв-
ления о предстоящем сообщении: о бедствии, о передаче срочного
предупреждения о циклоне, а также о падении человека за борт
(когда нужна помощь других судов).
303
Радиотелефонный сигнал тревоги состоит из двух синусоидаль-
ных токов звуковой частоты, передаваемых поочередно1. Один
тон имеет частоту 2200, а другой 1300 Гц. Каждый из них переда-
ется в течение 250 мс. Передача сигнала тревоги производится ав-
томатическим податчиком. Сигнал должен передаваться непрерыв-
но в течение по крайней мере 30 с, но не превышая 1 мин.
Если обстоятельства позволяют, сигнал тревоги отделяют от
сигнала бедствия двухминутным интервалом для того, чтобы опе-
раторы, не несущие вахты в момент передачи сигнала бедствия,
но услышавшие звонок автоаларма, успели прийти в радиорубку
и включиться в наблюдение.
§ 130. РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СВЯЗЬ
С ПОМОЩЬЮ МЕЖДУНАРОДНОГО СВОДА СИГНАЛОВ
Международный свод сигналов (МСС) используется в случае
языковых затруднений при аварийном радиотелефонном обмене.
Для указания места по пеленгу и расстоянию от берегового
объекта передается:
буква A (Alfa), за которой следует трехзначная цифровая
группа для обозначения истинного пеленга на судно от берегового
объекта;
наименование берегового объекта;
буква R (Romeo), за которой следует одна или несколько цифр,
обозначающих расстояние в морских милях.
Для указания места координатами широта передается буквой
L (Lima), за которой следует четырехзначная цифровая группа
(две цифры для градусов, две — для минут) и затем буква N (No-
vember) для северной широты или буква S (Sierra) для южной;
долгота — буквой G (Golf), за которой следует пятизначная
цифровая группа (три цифры для градусов, две — для минут) и
затем буква Е (Echo) для восточной долготы или буква W (Whis-
key) для западной.
Указание характера бедствия и ответ судну, терпящему бед-
ствие, производится в соответствии с табл. 6, в которой приведены
основные кодовые сочетания.
При использовании МСС во время связи по радиотелефону ра-
дисты и судоводители должны пользоваться Руководством по ра-
диосвязи морской подвижной службы и морской подвижной спут-
никовой службы. При вызове береговых и судовых станций следу-
ет передавать их названия или позывные сигналы.
Вызов состоит из:
названия или позывного сигнала вызываемой станции, переда-
ваемого не более 3 раз в каждом отдельном вызове;
сигнала de (Delta Echo), передаваемого 1 раз;
1 В радиотелеграфии сигнал тревоги состоит из 12 тире, передаваемых в те-
чение 1 мин.
304
Таблица 6
Сочетание по М.СС Кодовые слова Значение сигнала
АЕ Alfa Echo Я должен оставить свое судно
СВ Charlie Rravo Мне требуется немедленная по- мощь
СВ6 Charlie Bravo Soxisix Мне требуется немедленная по- мощь, у меня пожар
DX Delta Exray Я тону
HW 3 Hotel Wiskey Terrathree Столкнулся с неизвестным судном
ИХ 1 Hotel Exray Unaone Я получил серьезны^ повреждения выше ватерлинии
НУ Hotel Yonkee Судно, с которым я столкнулся, затонуло
СР Charlie Papa Я следую для оказания вам помо- щи
ED Echo Delta Ваши сигналы бедствия приняты
EL Echo Lima Повторите координаты места бед- ствия
названия или позывного вызывающей станции, повторяемых не
более 3 раз в каждом отдельном вызове.
Если вызов адресован всем станциям, название или позывной
сигнал следует заменить сочетанием CQ (Charlie Quebec).
Трудные для произношения названия и слова следует переда-
вать по буквам в соответствии с Международной фонетической
таблицей (см. табл. 3).
Ответ на вызов состоит из:
названия или позывного сигнала вызывающей станции, повторя-
емых не более 3 раз;
сигнала de (Delta Echo), передаваемого 1 раз;
названия или позывного сигнала вызываемой станции, повто-
ряемых не более 3 раз.
Для сообщения о том, что дальнейшая передача будет вестись
по МСС, передается кодовое слово Interco. Если в передаче встре-
чаются имена собственные, географические названия и т. д., их
разрешается передавать открытым текстом. В этом случае перед
соответствующими словами передается сигнал YZ (Yankee Zulu),
означающий: следующие слова будут передаваться открытым тек-
стом. Цифры передаются по Международной фонетической табли-
це (см. табл.4).
Если вызываемая станция не может немедленно принять адре-
сованное ей сообщение, она должна передать сигнал AS (Alfa
Sierra) и, если это необходимо, указать время ожидания. Прием
сообщения подтверждается сигналом R, (Romeo).
Если сообщение необходимо повторить полностью или частич-
но, передается сигнал RPT (Romeo Papa Tango) со следующими
уточнениями:
АА (Alfa Alfa) — все после...;
АВ (Alfa Bravo) —все перед...;
305
BN (Bravo November) — все между... и...;
WA (Whiskey Alfa) —слово или группа после...;
WB (Whiskey Bravo) —слово или группа перед...
После конца сообщения передается сигнал Af (Alfa Romeo).
После полного окончания обмена передается сигнал VA (Victor
Alfa).
Пример (столкновение).
Mayday, Mayday, Mayday, m/v «Baikal», m/v «Baikal». Mayday m/v «Baikal».
Interco. Lima Pantafive Kartafour Bissotwo Nadazero November Golf Nadazero
Onaone Soxisix Terrathree Terrathree Whiskey Hotel Whiskey Terrarhtree Hotel
Exray Unaone Hotel Ynkee Charlie Bravo Alfa Romeo.
Сигнал бедствия mayday (3 раза), теплоход «Байкал» (3 раза).
Передача ведется по Международному своду сигналов. Mayday, теплоход
«Байкал». Широта 54°20' северная, долгота 016°33' западная, столкнулся с неиз-
вестным судном. Получил серьезные повреждения выше ватерлинии. Судно, с ко-
торым произошло столкновение, затонуло. Требуется немедленная помощь. Сооб-
щение окончено.
Пример (пожар).
Mayday, Mayday, Mayday, m/v «Baikal», m/v «Baikal», m/v «Baikal». Mayday
m/v «Baikal». Interco. Lima Pantafive Kartefour Bissotwo Pantafive November
Golf Nadazero Unaone Soxisix Terrathree, Terrathree Whiskey Charlie Bravo
Soxisix Alfa Romeo.
Сигнал бедствия (3 раза), теплоход «Байкал» (3 раза). Сигнал бедствия теп-
лохода «Байкал». Передача ведется по Международному своду сигналов. Широ-
та 54°25' северная, долгота 016°33' западная. Требуется немедленная помощь,
у меня пожар. Конец сообщения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Гавриленко И. И. Радиопередающие устройства. 3-е изд. М.: Транс-
порт, 1977. 368 с.
Ковальчук В. С., Китаевич Б. Е. Морская радиотелефонная связь
и аппаратура. 3-е изд. М.: Транспорт, 1980. 192 с.
Орехов А. А. Радиоприемные устройства. М.: Транспорт, 1979. 288 с.
Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д. Полупроводнико-
вые приборы. 3-е изд. М.: Высшая школа, 1981. 431 с.
Регистр СССР. Правила по конвенционному оборудованию морских судов.
Л.: Транспорт, 1981, с. 271.
Руководство по радиосвязи морской подвижной службы и морской по-
движной спутниковой службы/ММФ СССР. М. Рекламинформбюро, 1977. 445 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................................ 3
Глава I. Общие сведения о морской радиосвязи. Основные понятия и оп-
ределения ............................................................. 5
§ 1. Радиотехнические средства связи и навигации на морском фло-
те и перспективы их развития .................................... 5
§ 2. Общая схема радиосвязи л ее элементы....................... 8
§ 3. Принцип телеграфной и телефонной радиосвязи, фототелегра-
фии и телевидения ............................................... 9
§ 4. Длина радиоволн. Деление радиоволн па диапазоны......... 13_.
§ 5. Модуляция, состав модулированных колебаний................ 15
§ 6. Классификация и обозначение типичных излучений............ 21
§ 7. Разложение сложного колебания на составляющие............. 21
§ 8. Биение колебаний и преобразование частоты................. 22
Глава II. Колебательные контуры....................................... 24
§ 9. Назначение колебательного контура, свободные колебания в
контуре......................................................... 24
§ 10. Резонанс напряжений...................................... 29
§ 11. Вынужденные колебания в параллельном контуре. Резонанс
токов...................................................... 34
§ 12. Виды контуров............................................ 37
§ 13. Полоса пропускания контура............................... 38
§ 14. Связанные колебательные контуры.......................... 40
Глава III. Фидерные устройства и колебательные системы сверхвысоких
частот................................................................ 43
§ 15. Виды и параметры фидерных устройств....................... 43
§ 16. Физическая сущность передачи энергии вдоль двухпроводной
линии........................................................... 44
§ 17. Отражение волн в линии.................................... 48
§ 18. Входное сопротивление линии............................... 51
§ 19. Использование отрезков линии.............................. 54
у- § 20. Волноводы................................................. 57
§ 21. Объемные резонаторы....................................... 59
Глава IV. Антенны и распространение радоволн.......................... 62
§ 22. Назначение антенн. Симметричный вибратор.................. 62
§ 23. Излучение и прием антенной электромагнитной энергии ... 64
§ 24. Основные параметры антенн................................. 69
§ 25. Классификация и типы антенн радиосвязи.................... 71
• § 26. Настройка антенн в резонанс.........................’. . 73
§ 27. Антенны радиолокационных станций и радиопеленгаторов . . 73
§ 28. Распространение радиоволн................................ 75
Глава V. Электровакуумные приборы................................... 78
§ 29. Назначение н классификация электровакуумных приборов . . 78
§ 30. Физические основы электроники, конструкция электродов ламп 79
§ 31. Двухэлектродная лампа (диод)............................. 82
§ 32. Трехэлектродная лампа (триод)............................ 83
308
§ 33. Многоэлектродные лампы................................... 85
§ 34. Комбинированные ла?лпы, вакуумные люминесцентные индика-
торы 87
§ 35. Электронные лампы для метровых, дециметровых и сантимет-
ровых волн.......................... ........................ 88
§ 36. Электронно-лучевые трубки................................ 90
§ 37. Газоразрядные приборы.................................... 94
§ 38. Маркировка электровакуумных приборов..................... 97
Глаза VI. Полупроводниковые приборы................................ 99
§ 39. Физические основы и принцип действия полупроводниковых
приборов............................ .................... .99
§ 40. Полупроводниковые „диоды . . ........ 105
§ 41. Биполярные транзисторы ... . . . /. . . .Л ............ 110
§ 42. Униполярные транзисторы................................ 116
§ 43. Полупроводниковые переключающие приборы............... 119
у § 44. Усилители на полупроводниковых приборах................. 123
Глава VII. Микроэлектроника....................................... 125
§ 45. Общие сведения........................................... 125
§ 46. Классификация интегральных схем.......................... 128
§ 47. Полупроводниковые интегральные микросхемы................. 129___
§ 48. Гибридные интегральные схемы............................. 130
§ 49. Логические интегральные схемы............................ 131
§ 50. Аналоговые интегральные схемы............................ 135
Глава VIII. Радиопередающие устройства............................ 140
§ 51. Общие сведения.......................................... 140
§ 52. Принцип работы и схемы генераторов с самовозбуждением
(автогенераторов) ....................................... 141
§ 53. Стабилизация частоты автогенератора...........*......... 147
§ 54. Магнетронный автогенератор............................. 149
§ 55. Клистронный генератор.................................. 152
у § 56. Усилители высокой частоты передатчиков................. 155
г § 57. Выходные каскады передатчиков.......................... 159
§ 58. Промежуточные каскады передатчиков..................... 160
§ 59. Управление колебаниями передатчика..................... 161
§ 60. Устройства модуляции................................... 162
§ 61. Принцип формирования однополосного сигнала.............. 166 V
Глава IX. Радиоприемные устройства.................................. 167
§ 62. Общие сведения.......................................... 167
§ 63. Радиоприемник прямого усиления.......................... 168
V § 64. Супергетеродинный радиоприемник......................... 169
§ 65. Входные цепи радиоприемников ........................... 171
у § 66. Усилители радиочастоты . . . . i ....................... 174
§ 67. Преобразователи радиочастоты ........................... 176
§ 68. Усилители промежуточной частоты......................... 179
§ 69. Детектирование амплитудно-модулированных сигналов .... 180
§ 70. Усилители низкой частоты................................ 182
§ 71. Ручные и автоматические регулировки в высокочастотном трак-
те радиоприемников ............................................ 185
§ 72. Прием частотно-модулированных сигналов............... . 188
§ 73. Помехи при радиоприеме и борьба с ними.................. 191
Глава X. Особенности специальных приемников........................ 192
§ 74. Слуховой прием радиотелеграфных сигналов............... 192
§ 75. Буквопечатающий радиоприем............................ 193
§ 76. Факсимильный прием..................................... 194
§ 77. Прием однополосно-модулированных сигналов.............. 195
309
Глава XI. Введение в импульсную радиотехнику....................... 197
§ 78. Общие сведения об электрических импульсах............ 197
§ 79. Частотный спектр импульсов........................... 199
§ 80. Переходные процессы в электрических цепях............ 200
Глава XII. Генерация импульсов..................................... 203
§ 81. Мультивибраторы...................................... 203
§ 82. Блокинг-генераторы................................... 206
§ 83. Генераторы пилообразного напряжения и тока........... 208
V § 84. Триггеры.............................................. 211
Глава XIII. Преобразователи импульсов............................... 215
§ 85. Амплитудные ограничители............................. 215
§ 86. Фиксаторы уровня..................................... 218
§ 87. Дифференцирующие и интегрирующие схемы............... 219
§ 88. Деление частоты повторения импульсов................. 220
§ 89. Задержка импульсов во времени........................ 221
Глава XIV. Резервные радиостанции и вспомогательные приборы аварий-
ных средств связи .................................................. 223
§ 90. Судовое радиооборудование. Основные определения в соот-
ветствии с Правилами Регистра СССР......................... . 223
§ 91. Переносная радиостанция спасательных средств «Плот» . ? . 224
§ 92. Автоматический йодатчик радиотелеграфных сигналов тревоги
и бедствия АПСТБ-1М............................................ 22?
§ 93. Автоматический податчик радиотелеграфных сигналов трево-
ги и бедствия АПСТБ-2......................................... 23;
§ 94. Автоматический податчик радиотелефонных сигналов тревоги
«Вызов-1»...................................................... 232
§ 95. Автоматический приемник радиотелефонных сигналов тревоги
«Аврал-1».................................................' . • 233
§ 96. Автоматический приемник радиотелефонных сигналов тревоги
и навигационного предупреждения «Сигнал»....................... 235
§ 97. Автоматический приемник радиотелеграфных сигналов тревоги
АПМ-3.......................................................... 236
§ 98. Автоматический приемник радиотелеграфных сигналов тревоги
«Обзор-1» . . ,........................................ 237
§ 99. Судовой радиотелеграфный (аварийный) комплекс аппаратуры
«Сирена» ...................................................... 239
Глава XV. Морские радиотелефонные станции......................... 243
§ 100. Радиостанция «Чайка-С»................................. 243
§ 101. Радиостанция «Ласточка»................................ 249
§ 102. Радиостанция «Рейд».................................... 254
§ 103. Радиостанция «Сейнер».................................. 258
§ 104. Радиостанция «Прйчал»................................ 259
Глава XVI. Организация радиослужбы на море, радиотелефонная связь
морской подвижной службы............................................ 261
• § 105. Назначение радиосвязи морской подвижной службы .... 261
§ 106. Организация радиослужбы на море........................ 262
§ 107. Радиосвязь в системе диспетчерского управления флотом . . 263
§ 108. Структура берегового радиоцентра пароходства........... 265
§ 109. Автоматизированная система радиосвязи для морского флота .§£§-
§ 110. Система автоматического вхождения в связв и автоматиче-
ское устройство формирования канала связи.......................267
§ 111. Радиосвязь с помощью искусственных спутников Земли . . 270
§ 112. Организация радт эсвязи через международную систему спут-
никовой связи ИНМАРСАТ......................................... 273
§ 113. Организация поисково-спасательных операций через ИСЗ . . 276
§ 114. Радиотелефонная связь.................................. 277
310
§ 115. Международное регулирование морской радиотелефонной
связи..................................................... 279
§ 116. Функции судовых и береговых радиостанций. Работа радио-
телефоном ..................................................... 280
§ 117. Системы морской радиотелефонной связи............. 281
§ 118. Частоты, применяемые в морской радиотелефонии....... 284
§ 119. Позывные сигналы. Опознавание станций, использующих ра-
диотелефонию ...................................................285
§ 120. Обязательная документация радиостанций морской подвиж-
ной службы 286
Глава XVII. Радиотелефонный обмен............................. 287
§ 121. Порядок радиотелефонной работы морской.............подвижной....служ-
бы '. . 287
§ 122. Радиотелефонный обмен между советскими судовой и бере-
говой радиостанциями........................................ 289
§ 123. Радиотелефонный обмен между советской и иностранной ра-
диостанциями .................................................. 291
§ 124. Плата за международные переговоры...................... 294
Глава XVIII. Сигналы особой важности в морской радиосвязи......... 294
§ 125. Общие сведения о сигналах особой важности.............. 294
§ 126. Радиотелефонный сигнал бедствия и обмен в случае бедствия 296
§ 127. Сигнал срочности .... "ГТС . ”. ................ 300
8 § 128. Сигнал'безопасности.................................... 302
§ 129. Сигнал трёй’оГй........................................ 303
§ 130. Радиотелефонная связь с помощью Международного свода
сигналов...................................................... 304
Список использованной литературы ................................... 307
>»
।