Михаил Адаменко - Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи

Необходимо отметить, что главной отличительной особенностью миниатюрных радиопередающих устройств является их простота, обеспечиваемая использованием при их разработке соответствующих схемотехнических решений. Поэтому в транзисторных микропередатчиках модулятор нередко состоит всего лишь из нескольких элементов. Особой популярностью пользуются схемотехнические решения, позволяющие осуществить модуляцию сигнала с помощью непосредственного воздействия модулирующего низкочастотного сигнала на параметры входящих в состав высокочастотного генератора элементов. Именно такие схемотехнические решения рассматриваются далее.

В зависимости от особенностей передаваемой информации и требований, предъявляемых к качеству передачи, в настоящее время используются различные виды модуляции. Например, при использовании непрерывного модулирующего сигнала изменяемыми параметрами модулируемого сигнала могут быть его амплитуда, частота и фаза. Поэтому при обработке ВЧ-сигнала применяются соответственно амплитудная, частотная и фазовая модуляция. Если же в качестве модулирующего используется импульсный сигнал, то модулируемый сигнал может обрабатываться, соответственно, посредством, например, частотно-импульсной, фазо-импульсной или широтно-импульсной модуляции. В настоящее время широко применяется предварительное преобразование непрерывного сигнала, несущего полезную информацию, в импульсную форму. Сформированный на выходе низкочастотного тракта импульсный сигнал используется в качестве модулирующего сигнала.

Миниатюрные радиопередатчики обычно работают в непрерывном режиме. При разработке модуляторов для таких устройств используются схемотехнические решения, позволяющие обеспечить изменение одного параметра ВЧ-сигнала, чаще всего частоты или амплитуды. Поэтому рассматриваемые в соответствующих разделах данной главы конструкции представляют собой малогабаритные транзисторные радиопередатчики с частотной или амплитудной модуляцией ВЧ-сигнала.

В режиме амплитудной модуляции высокочастотного сигнала работали первые радиовещательные станции, использовавшиеся для передачи речи и музыки. Этот вид модуляции широко используется и в настоящее время, например, для звукового радиовещания в диапазонах длинных, средних и коротких волн (ДВ, СВ и КВ), для трехпрограммного проводного вещания, а также в отдельных областях радиосвязи и телевизионного вещания. Разновидностью амплитудной модуляции является однополосная модуляция, которая, однако, практически не используются в миниатюрных транзисторных радиопередатчиках.

В процессе амплитудной модуляции в соответствии с мгновенным значением уровня модулирующего НЧ-сигнала изменяется амплитуда модулируемого ВЧ-колебания несущей частоты. При этом частота модулируемого сигнала остается постоянной. Мгновенная амплитуда модулированного сигнала теоретически может иметь любой уровень в пределах от 0 до 100 % от уровня модулируемого колебания. Однако на практике используются меньшие уровни модуляции, обычно в пределах от 30 % до 50 %.

Главными недостатками сигналов с амплитудной модуляцией являются их слабая помехозащищенность и сравнительно низкое качество передаваемого полезного сигнала. В то же время дальность передачи АМ-сигналов, например, в диапазонах ДВ и КВ с отражением от ионосферы, значительно больше, чем сигналов с другими видами модуляции.

Частотная модуляция высокочастотного сигнала используется, например, для передачи сигналов радиовещательных станций в диапазонах УКВ и FM, а также в радиостанциях CB диапазона. Конечно же, частотная модуляция широко применяется и в других сферах радиотехники, например, в военной радиосвязи.

В процессе частотной модуляции в соответствии с мгновенным значением уровня модулирующего НЧ-сигнала изменяется частота модулируемого ВЧ-колебания. При этом амплитуда модулируемого сигнала остается постоянной. Отклонение частоты модулируемого колебания, например, у сигналов FM-диапазона обычно находится в пределах от ±50 кГц до ±75 кГц, а у любительских радиостанций не превышает 10 кГц.

Главными достоинствами сигналов с частотной модуляцией, по сравнению с АМ-сигналами, являются высокая помехозащищенность, меньший уровень шумов при снижении уровня модулированного сигнала, а также высокое качество передаваемого полезного сигнала.

Для передачи полезного сигнала используются и другие виды модуляции. Однако они практически не используются в миниатюрных транзисторных радиопередатчиках, поэтому их рассмотрение выходит за рамки данной книги.

Одна из главных задач, решаемых при создании миниатюрных радиопередающих устройств и радиомикрофонов, заключается в использовании наименьшего возможного количества элементов при достижении требуемого качества передаваемого сигнала. Успешное решение этой задачи обеспечивается применением соответствующих схемотехнических решений, в том числе и при разработке модуляторов. Поэтому в транзисторных микропередатчиках модуляторы обычно весьма просты и состоят всего лишь из нескольких элементов.

При разработке радиопередающей аппаратуры профессионалы и любители используют различные схемотехнические решения модуляторов. Однако особой популярностью при разработке транзисторных микропередатчиков пользуются схемотехнические решения, позволяющие осуществить модуляцию сигнала с помощью непосредственного воздействия модулирующего низкочастотного сигнала на параметры элементов, входящих в состав высокочастотного генератора. При использовании таких схемотехнических решений как амплитудная, так и частотная модуляция высокочастотного сигнала может осуществляться несколькими способами.

Во-первых, в процессе модуляции в соответствии с мгновенным значением уровня модулирующего сигнала могут изменяться параметры и режимы работы активного элемента ВЧ-генератора. Во-вторых, могут изменяться параметры и режимы работы селективного элемента. И, в-третьих, модулировать ВЧ-сигнал можно с помощью изменения параметров цепи положительной обратной связи. На практике в транзисторных микропередатчиках чаще всего применяются первые два способа модуляции, отдельные варианты которых и будут рассмотрены в соответствующих разделах данной главы.

Одним из основных способов осуществления модуляции ВЧ-сигнала является непосредственное воздействие модулирующего низкочастотного сигнала на параметры активного элемента, входящего в состав ВЧ-генератора. В миниатюрных транзисторных радиопередатчиках активный элемент обычно выполнен на одном транзисторе, поэтому при использовании соответствующих схемотехнических решений обеспечивается изменение параметров и режимов работы этого транзистора. Режим работы транзистора ВЧ-генератора может изменяться, например, в том случае, когда в соответствии с модулирующим сигналом изменяется напряжение питания каскада. Такой способ модуляции часто применяется для получения амплитудной модуляции ВЧ-сигнала как LC-генераторов, так и генераторов с кварцевой стабилизацией частоты. Помимо этого нередко используются схемы, в которых мгновенное значение модулирующего сигнала изменяет величину напряжения смещения, подаваемого на базу транзистора, то есть влияет на положение рабочей точки транзистора. Весьма популярны схемотехнические решения, позволяющие осуществить модуляцию посредством изменения определенных параметров транзистора активного элемента, например, величины межэлектродных емкостей. Такие способы модуляции обычно применяются для получения частотной модуляции сигнала LC-генератора.