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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Teoria: apparecchi radiotrasmittenti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante Con lo sviluppo della tecnologia radio, è apparso un numero enorme di diversi dispositivi di trasmissione radio: dai potenti dispositivi di trasmissione radio e radar, che generano megawatt di potenza ad alta frequenza, a quelli tascabili in miniatura, con una potenza di milliwatt, utilizzati per i modelli di controllo radio. o attivare l'allarme di sicurezza dell'auto. Operano a un'ampia varietà di frequenze, da decine di kilohertz (onde ultralunghe) a decine di gigahertz (onde millimetriche). Tuttavia, tutti questi dispositivi hanno molto in comune, il che rende possibile distinguerli in una classe separata di dispositivi di radioingegneria. Al giorno d'oggi, i trasmettitori radio monostadio, che sono un auto-oscillatore collegato ad un'antenna, vengono utilizzati piuttosto raramente. Questi possono essere i più semplici trasmettitori di segnali di controllo radio a micropotenza o trasmettitori unici ad altissima frequenza, come i trasmettitori radar. La maggior parte dei trasmettitori radio sono costruiti secondo il circuito oscillatore principale - amplificatore di potenza. In questo caso le funzioni di eccitare le oscillazioni e di amplificarle al livello di potenza richiesto sono separate, il che rende possibile costruire queste cascate in modo ottimale. Diamo un'occhiata ai trasmettitori DV, SV e HF più comuni e interessanti per radioamatori, ovvero operanti nelle gamme riservate alle trasmissioni radiofoniche in modulazione di ampiezza (AM). Storicamente questo è il sistema di trasmissione più antico, che presenta molti difetti, ma non può essere abbandonato. Il fatto è che le onde in queste gamme si propagano su lunghe distanze e ci sono centinaia di milioni di ricevitori radio in uso in tutto il mondo progettati specificamente per ricevere segnali AM. Pertanto, ci sono moltissimi trasmettitori AM nel mondo. Il loro lavoro congiunto in onda è impossibile senza un'organizzazione chiara, relativa principalmente alla distribuzione delle frequenze. Ad ogni stazione radio è assegnata una propria frequenza operativa e la griglia di frequenza è impostata su un multiplo di 9 kHz - su LW e MW e 5 kHz - su HF. I requisiti per la stabilità della frequenza dei trasmettitori radiofonici sono molto elevati e ora nei loro oscillatori principali vengono utilizzati solo sintetizzatori di frequenza. Inoltre, le frequenze di riferimento per i sintetizzatori sono “legate” agli standard nazionali di tempo e frequenza. In alcuni casi, il gestore di una potente stazione DV funge da standard, come ad esempio il gestore della stazione radio di Droitwich in Inghilterra. In Russia si comportano in modo leggermente diverso: il segnale di riferimento ricevuto dallo standard di frequenza atomica viene emesso da stazioni radio speciali nella regione di Mosca con una frequenza di 66,(6) kHz e ad Irkutsk con una frequenza di 50 kHz. Ogni centro radio dispone di uno speciale ricevitore di frequenza di riferimento (REF) e di un dispositivo di confronto di frequenza che consente di adattare ad esso la frequenza di riferimento del sintetizzatore (Fig. 56). L'instabilità relativa della frequenza delle emittenti può essere solo 10-12 ...10-15. Un orologio sincronizzato con tale precisione sarebbe "fuori" di circa un secondo in un milione di anni! A proposito, l'industria sta ora iniziando a produrre orologi elettronici con adattamento ai segnali di frequenza di riferimento.
Si ottengono così oscillazioni altamente stabili della frequenza portante dall'oscillatore principale, che vengono amplificate dagli stadi intermedi del trasmettitore e fornite allo stadio finale e potente, in cui la modulazione viene eseguita contemporaneamente all'amplificazione. Potrebbe sorgere la domanda: perché non modulano il segnale a un livello basso e quindi amplificano le oscillazioni modulate? Ciò è dovuto al desiderio di ottenere la massima efficienza del trasmettitore: dopotutto stiamo parlando di potenze di decine e centinaia di kilowatt. La più diffusa è la modulazione anodica ad alta efficienza in modalità classe B. Uno schema semplificato dello stadio finale di un trasmettitore con modulatore è mostrato in Fig. 57. Le oscillazioni ad alta frequenza del portatore attraverso la bobina di accoppiamento L1 entrano nel circuito di griglia L2C1 dello stadio di uscita del trasmettitore, assemblato su un potente tetrodo VL1. La catena di polarizzazione automatica R1C2 crea (a causa del flusso della corrente di rete) una polarizzazione negativa sulla griglia di controllo tale che il punto di funzionamento si trova nella curvatura inferiore della caratteristica della lampada. In questo caso gli impulsi di corrente anodica hanno la forma di semicicli di oscillazioni sinusoidali.
Il circuito anodico L3C4 ripristina la forma sinusoidale delle oscillazioni della portante e la loro ampiezza è quasi uguale alla tensione di alimentazione anodica Ua e la potenza corrisponde alla potenza nominale del trasmettitore. Attraverso la bobina di accoppiamento L4, le oscillazioni amplificate entrano nell'antenna. La griglia dello schermo della lampada del generatore è alimentata da una sorgente separata con una tensione Ue inferiore alla tensione anodica. Il modulatore è un amplificatore audio push-pull convenzionale, realizzato utilizzando potenti triodi VL2 e VL3, funzionanti anche in modalità classe B. La potenza di uscita del modulatore raggiunge la metà della potenza della portante. L'avvolgimento secondario del trasformatore di modulazione T2 è collegato al circuito anodico della lampada del generatore in serie con la fonte di alimentazione. Con una profondità di modulazione del 100%, la tensione anodica della lampada del generatore cambia quasi da zero a 2Ua e l'ampiezza delle oscillazioni ad alta frequenza nel circuito anodico cambia di conseguenza, come mostrato negli oscillogrammi mostrati. L'efficienza industriale (rapporto tra la potenza emessa e la potenza consumata dalla rete elettrica) raggiunge il 60...70% per il trasmettitore descritto con una potenza irradiata di circa 100 kW. Per funzionare a potenze così elevate sono state sviluppate speciali lampade generatrici con raffreddamento ad aria forzata o ad acqua dell'anodo. Design unici vengono utilizzati anche nei circuiti oscillatori e in altri elementi: bobine di grande diametro avvolte con un tubo di rame su isolanti ceramici, condensatori con dielettrico ad aria e una grande distanza tra le piastre per eliminare la rottura ad alta frequenza, ecc. Non sorprende che il circuito di uscita di un potente trasmettitore occupa, ad esempio , presso la centrale radiofonica c'è una stanza separata. Autore: V.Polyakov, Mosca
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