Поделиться ссылкой
Список тегов
Популярное
Наши друзья
RadioStorage.net - электронные схемы, статьи и программы радиолюбителю, самоделки своими руками

Особенности работы в диапазоне ультракоротких волн (УКВ)

Для радиолюбительской работы на УКВ отведен диапазон частот 85-87 мГц. при работе на этих частотах в полной мере проявляются свойства ультракоротких волн. Связь с помощью наземной волны на этих частотах отличается большой надежностью вне зависимости от времени суток и года. Атмосферные и индустриальные помехи почти полностью отсутствуют.

Прием на чувствительный приемник свободен от многочисленных помех, которые сопровождают прием на длинных и коротких волнах. Небольшие помехи, создаваемые электросварочными агрегатами, рентгеновскими аппаратами, зажиганием автомашин и прочими промышленными установками, несравнимы с помехами на более длинных волнах. Радиосвязь на УКВ при небольших расстояниях возможно осуществлять с помощью самой несложной аппаратуры при небольших мощностях.

Теоретическими исследованиями проф. П. Е. Краснушкина, подтвержденными многочисленными опытами, установлено, что при некоторых условиях на УКВ можно работать и на значительные расстояния, в некоторых случаях на сотни и тысячи километров. Распространение ультракоротких волн на дальние расстояния зависит от нескольких факторов.

Возможность возвращения пространственных лучей на Землю определяется состоянием верхних слоев атмосферы, которое зависит в основном от величины солнечною облучения. Интенсивность же солнечной деятельности непрерывно изменяется с периодом в 11 лет. Кроме того величина солнечного облучения того или иною участка ионосферы зависит от времени года и суток.

В период минимума солнечной активности происходит отражение частот порядка 30 мгц в течение короткого времени каждую весну и осень. В это время на этих частотах возможно осуществлять связь на тысячи километров. Во время максимума солнечной деятельности отражаются наиболее высокие частоты, до 60 мгц. В этот период была установлена связь при частоте 50 мгц на расстояние более 10 000 км.

Максимальная отражаемая частота в настоящее время определяется с достаточной точностью путем наблюдения за солнечной активностью и изменением магнитного поля земли. Благодаря этому возможно предсказывать прохождение радиоволн в определенных направлениях на будущие недели и месяцы.

Кроме этой сверхдальней связи, основанной на прохождении волн, отраженных от высших слоев стратосферы, возможна связь на частотах до 100 мггц на дальние расстояния в результате отражения этих радиоволн от более низких слоев стратосферы. Такие отражения происходят в ранние вечерние часы в мае, июне и июле. Тогда становится возможным устанавливать связь на частотах до 100 мгц на расстояния 600-2 000 км.

При одновременной ионизации отражающих слоев стратосферы на большой площади наблюдаются двойные отражения, дающие радиосвязь на расстояния, превышающие 4 000 км. В период магнитных бурь, нарушающих радиосвязь на коротких волнах, происходит отражение радиоволн порядка 60 мгц.

Рефракция с малым поглощением ультракоротких волн происходит в атмосфере при наличии резко выраженного расслоения воздуха вблизи поверхности земли, например, когда в нижних слоях атмосферы находится масса теплого влажного воздуха, а поверх этой массы находится слой холодного воздуха. Если граница слоев находится на высоте порядка 1-2 км, то создаются благоприятные условия для прохождения УКВ за пределы зоны прямой видимости. В этом случае возможна связь на расстояниях 100-400 км на частотах до 100 мгц.

Благоприятное для прохождения УКВ состояние атмосферы создается, когда летом после жаркого солнечного дня земля остывает быстрее массы нагретого воздуха. Аналогичное явление наблюдается в ранние утренние часы, когда солнце нагревает верхние слои воздуха, перед тем как произойдет нагревание поверхности земли.

Эти явления особенно заметны при ясной тихой погоде, низкой влажности и высоком дазлении. Погода, создающая условия для образования резкой границы масс воздуха с разными температурами и влажностью, способствует увеличению дальности прохождения УКВ.

Из сказанного видно, что на частотах любительского УКВ диапазона 85-87 мгц при благоприятных атмосферных условиях можно устанавливать связь на несколько сот, а иногда и тысяч километров. Малые размеры УКВ антенн позволяют без особого труда построить в любительских условиях высокоэффективные направленные антенны, направление излучения которых в одну сторону узким пучком значительно повышает дальность связи.

При работе на ультравысоких частотах к аппаратуре деталям и изоляционным материалам предъявляются повышенные требования. Это прежде всего относится к радиолампам. Многие радиолампы, обычно хорошо работающие на длинных и коротких волнах, оказываются непригодными или малоэффективными для работы на УКВ.

Внутриламповые емкости их и индуктивность выводов «указывают вредное влияние на работу схемы. Емкость создает чрезмерные утечки токов высокой частоты, понижая усиление лампы на УКВ. На этих частотах необходимо учитывать индуктивность выводов от электродов лампы, которая оказывается соизмеримой с индуктивностью контурной катушки.

Минимальная емкость контура, создаваемая внутриламповой емкостью и емкостью монтажа, оказывается настолько большой, что для создания резонансной системы приходится брать очень маленькую индуктивность.

Поэтому контуры обычного типа на УКВ обладают плохим качеством. Если использовать обычные лампы и контуры с сосредоточенными постоянными, то передатчик будет обладать низким к.п.д. , а приемник - плохим усилением.

Для работы на УКВ в приемниках и передатчиках применяются специально сконструированные лампы, внутриламповые емкости и индуктивности выводов которых сведены к минимуму. Для уменьшения индуктивности делается по несколько выводов от электродов, которые соединяются параллельно. Они выполняются в виде толстых прямых штырьков или широких лент.

В описываемых конструкциях, где это возможно, использованы обычные лампы, хотя лучшие результаты могли бы быть получены на специальных лампах. Повышенные требования в смысле качества изоляций предъявляются ко всем деталям, несущим ультравысокую частоту. Во избежание потерь должно быть высоким качество изоляции конденсаторов.

Поэтому в цепях ультравысокой частоты, как правило, применяются керамические и воздушные конденсаторы Панельки ламп и изоляторы крепления деталей (катушек, конденсаторов, дросселей высокой частоты, выводов антенны) должны делаться из хороших диэлектриков, например из радиофарфора или специальной керамики.

Монтаж приемников и передатчиков УКВ должен отличаться особенно тщательным размещением деталей и проводов. Основным принципом является сведение до минимума длины соединительных проводов. Особенно короткими должны быть провода, соединяющие детали контуров между собой и с лампами.

Индуктивность довольно короткого проводника, не имеющая никакого значения на длинных или коротких волнах, на УКВ уже играет большую роль. Такой провод, обладающий значительной для УКВ индуктивностью и емкостью, может создать резонансный контур, в котором возникнут паразитные колебания, понижающие к. п. д. передатчика и вызывающие неустойчивую его работу.

Размещение деталей в непосредственной близости от выводов электродов лампы должно совмещаться с удалением друг от друга деталей и проводов, могущих создать нежелательную емкостную или индуктивную связь.

Экранирование, широко применяемое на длинных и коротких волнах, оказывается не всегда эффективным на УКВ. В УКВ конструкциях нельзя использовать экраны и шасси в качестве проводников токов высокой частоты. Все общие соединения должны производиться кратчайшими путями в одной точке. В сложных многоламповых приемниках и передатчиках применяются токонесущие шины, хорошо изолируемые от шасси.

При конструировании следует обращать особое внимание на жесткость конструкции, так как вибрации или перемещение плохо закрепленных деталей и проводов могут привести к значительному изменению частоты.

К передатчику, работающему на УКВ, так же как и к коротковолновому передатчику, предъявляются требования высокого к. п. д., устойчивости частоты и надежности в работе. Частота любого генератора с самовозбуждением меняется в той или иной степени при изменении режима.

Она постепенно меняется при прогреве электродов ламп и деталей и может изменяться мгновенно о изменения напряжения на электродах лампы. В одноламповом передатчике антенна непосредственно связана с колебательным контуром генератора и поэтому оказывает большое влияние на его частоту. Модуляция также влияет на частоту передатчика, если она осуществляется в генераторе с самовозбуждением.

В одноламповом передатчике даже на коротких волнах трудно получить устойчивую частоту; еще труднее сделать это на УКВ. Однако, несмотря на это, такие передатчики еще имеют некоторое распространение на УКВ по следующим причинам:

  1. Генераторы с независимым возбуждением, работающие с обычными лампами, обладают плохим усилением на УКВ.
  2. При использовании сверхрегенеративного приемника, имеющего малую избирательность и широкую полосу принимаемых частот, передатчик «не уходит» из настройки такого приемника и связь может оставаться удовлетворительной, несмотря на неустойчивость частоты.
  3. Малая «населенность» довольно широкого диапазона частот УКВ позволяет применять передатчики, занимающие большую полосу, частот, без опасности создания помех другим станциям.

Одним из главных требований, предъявляемых к УКВ приемнику, является большая чувствительность. Учитывая, что работа ведется на ультравысоких частотах, выполнение этого требования представляет большие трудности. Приемники прямого усиления и регенераторы не нашли широкого применения вследствие малого усиления, которое они дают на УКВ.

Поэтому основное распространение подучили сверхрегенераторы и супергетеродины. Из этих двух приемников, обеспечивающих на УКВ большое усиление, более простым является сверхрегенератор. Схема его очень проста и требует малого количества несложных деталей. Налаживание его также весьма простое.

Вследствие этого сверхрегенератор долгое время являлся почти единственным приемником для работы на УКВ и нашел большое распространение в радиолюбительской практике.

Однако наряду с этими достоинствами сверхрегенератор имеет и существенные недостатки:

  • малую избирательность,
  • сильный собственный шум при приеме слабых сигналов,
  • излучение, которое способно создавать помехи на значительном расстоянии.

Крупными недостатками сверхрегенератора являются также большая зависимость ею чувствительности от режима сверхрегенерации, необходимость при настройке поддерживать уровень сверхрегенерации на точке наибольшей чувствительности. Кроме тою, непосредственная связь антенны с настроенным контуром вносит в работу дополнительную неустойчивость.

Значительно большей устойчивостью и надежностью в работе обладает супергетеродин. Разработка и освоение промышленностью новых ламп, дающих большое усиление на высоких частотах, позволяет построить супергетеродин, значительно превосходящий по чувствительности и надежности приема любой сверхрегенератор.

К сожалению, постройка такого приемника представляет нелегкую задачу и требует от радиолюбителя больших практических навыков. Для изготовления супергетеродина нужно мною деталей, ламп, а для его налаживания необходимы сложные приборы. Таким образом, радиолюбителю, не обладающему достаточным опытом, построить УКВ супергетеродин равной с сверхрегенератором чувствительностью довольно трудно.

О. Г. Туторский - Простые любительские приемники и передатчики УКВ, 1952г.


 голосов: 3  просмотров: 132   → Принципы и технологии  


Добавить комментарий
Ваше имя:

Ваш E-Mail:



Введите код с картинки