Антенно фидерные усттройства

 Под побочными колебаниями  радиопередатчика понимают колебания,  излучаемые антенной на частотах, расположенных за пределами спектра основного радиосигнала. Принято различать два основных вида побочных излучений: на гармониках основной частоты, появляющиеся в результате нелинейного режима усиления радиосигналов в УМ; на комбинированных частотах, расположенных в непосредственной близости от спектра основного радиосигнала, появляющиеся в результате нелинейных преобразований при формировании радиосигналов на рабочей частоте в возбудителе передатчика. Существующими нормами определяются следующие требования по подавлению комбинационных частот: в полосе частот, отстоящих от полосы частот полезного сигнала на (±3,5) − (±25) кГц, ослабление должно быть не менее 80 дБ; в полосе частот, отстоящих на ±25 кГц и до ±10% от установленной частоты, –120 дБ; в полосе частот свыше ±10% от установленной частоты –140 дБ. Нормы подавления побочных излучений на гармониках основного сигнала определяются требованиями международного консультативного комитета по радио МККР, согласно которым средняя мощность, излучаемая на гармониках радиопередатчиками, работающими в диапазоне частот до 30 МГц, должна быть меньше мощности основного сигнала на 40 дБ и не превышать величины 50 мВт; мощность, излучаемая на гармониках радиопередатчиками, работающими в диапазоне частот 30 – 235 МГц, должна быть на 60 дБ меньше мощности основного сигнала, но не более 1 мВт.

Время перестройки передатчика  с одной частоты на другую, в

значительной степени  определяющее надёжность радиосвязи, особенно в условиях сложной помеховой обстановки: чем оно меньше, тем больше надёжность радиосвязи. Современные радиопередатчики, имеющие системы заранее подготовленных частот ЗПЧ, обеспечивают перестройку с одной ЗПЧ на другую в течение единиц секунд. В настоящее время предъявляются более жёсткие требования ко времени перестройки, которое ограничивается единицами – десятками миллисекунд и меньше. Кроме перечисленных характеристик, к радиопередатчикам предъявляются дополнительные требования, зависящие от их назначения и условий эксплуатации.

Промышленный КПД – это отношение мощности передатчика, подводимой к антенне РА, к мощности, потребляемой радиопередатчиком от источника

питания Р0

Техническая (эксплуатационная) надёжность радиопередатчика

определяется временем его  безотказной работы.

Устойчивость радиопередатчика к механическим воздействиям – способность работать в различных климатических условиях при резких изменениях температуры, влажности и давления.  

6. Общие сведения об усилителях радиочастоты

Усилители радиочастоты осуществляют усиление радиосигнала на принимаемой частоте.

УРЧ выполняют в приёмнике  важнейшие функции:

Во–первых, УРЧ должны обеспечить усиление принимаемых радиосигналов при незначительном добавлении собственных шумов. Этим самым улучшается реальная чувствительность приёмника. Для её улучшения необходимо на входе приёмника использовать каскады, обладающие малыми собственными шумами и возможно большим коэффициентом усиления по мощности. Во-вторых, совместно с входными цепями обеспечивают избирательность по внеполосным каналам приёма и защиту цепи антенны от проникновения сигнала собственного гетеродина, который может создать помеху соседним радиоприёмным устройствам. В качестве усилительных приборов в УРЧ используют: транзисторы (биполярные и полевые), ЛБВ, туннельные, параметрические диоды и т. д. Вследствие того, что некоторые усилительные приборы (биполярные транзисторы) обладают большой входной и выходной проводимостью, поэтому непосредственное их подключение к избирательной цепи привело бы к сильному её шунтированию и ухудшению усилительных и избирательных свойств усилителя. Для ослабления шунтирующего действия этих проводимостей осуществляется неполное включение избирательной цепи к выходу усилительного прибора и к входу следующего каскада (рис. 3.1).

Рис.4 Малошумящие усилители СВЧ диапазона

В диапазоне СВЧ в малошумящих  усилителях применяются биполярные и полевые транзисторы, туннельные и параметрические диоды. Лампы бегущей волны ЛБВ, используемые в старых разработках, ввиду больших габаритов и большого энергопотребления в новых разработках не используется, их вытеснили транзисторные усилители, которые по многим параметрам их превосходят. В качестве избирательных систем в дециметровом диапазоне используются коаксиальные резонаторы, в сантиметровом диапазоне – полые резонаторы, построенные на базе прямоугольных и круглых волноводов. Наряду с волноводами и коаксиальными линиями в настоящее время в диапазоне СВЧ широко используются полосковые линии, основное достоинство которых: малые размеры, масса, стоимость и возможность их использования в СВЧ интегральных схемах.[3]

7. Транзисторные усилители СВЧ диапазона

Современные транзисторы  позволяют работать в качестве усилителей радиочастоты (биполярные до 10 ГГц, полевые до 30 ГГц) и обеспечивают усиление 10 − 20 дБ и коэффициент шума N_Ш=1,5 − 3. Арсенид-галлиевые полевые транзисторы при охлаждении до 20К имеют ТШ при частоте 10 ГГц порядка 30 − 40К, а при 20 ГГц – порядка 100К. Транзисторные усилители имеют малые размеры и массу, высокую надёжность (время непрерывной работы не менее 200000 часов) и устойчивость к механическим воздействиям, сравнительно низкую стоимость. Важнейшим преимуществом транзисторных УРЧ по сравнению с усилителями на туннельных и параметрических диодах является возможность их работы без ферритовых циркуляторов и вентилей, лёгкость сопряжения с СВЧ колебательными цепями и интегральными схемами.

8. Регулировка полосы пропускания в радиоприёмниках

Регулировка полосы пропускания  используется в радиоприёмниках  для приёма различных по ширине спектра сигналов. Можно обеспечить приём сигналов и без регулировки полосы пропускания, сделав её настолько большой, чтобы самый широкополосный сигнал без искажений воспроизводился на выходе приёмника. Однако такое решение не является лучшим, потому что для всех более узкополосных сигналов полоса будет избыточной, и приём будет проводиться с пониженной помехозащищённостью. Целесообразнее иметь возможность сужать полосу пропускания до минимально необходимой величины, обеспечивающей необходимое качество воспроизведения сигнала.

При очень высоком уровне помех иногда удается обеспечить приём сигнала путём дальнейшего  сужения полосы, но ценой ухудшения качества воспроизведения сигнала. Принципиально возможна как ручная, так и автоматическая регулировка полосы пропускания приёмника. Однако практически пока используется только ручная регулировка, т. к. известные схемы автоматических регулировок сложны и неустойчивы в работе.

9. Радиожучки

Такая подслушка является самым распространенным устройством  для скрытого съема информации. Это микропередатчики УКВ-диапазона, которые могут быть стационарными, или временными. Стационарные модели подслушивающих устройств питаются от электрической сети. Наиболее встречающиеся места их установки - электророзетки, торшеры, телевизоры, люстры, или любые другие типовые элементы обстановки. Приборы для временного прослушивания устанавливаются во время негласного или легального посещения объекта. Места установки жучков обычно там, где их труднее всего заметить (за книгами, среди бижутерии, обивка мебели...) Нередко жучки маскируются под шариковые ручки, спичечные коробки, безделушки, прочие малозаметные вещицы.

Главным недостатком большинства  данных устройств является то, что  жучки имеют ограниченный (дестяки - сотни часов) период беспрерывной работы, например зависящий от излучаемого сигнала, электроемкости используемых батарей. Сами разговоры перехватываются на расстоянии от 50 до 3000 метров, причем для увеличения дальности используют промежуточные ретрансляторы, а "жучки" иной раз устанавливают к металлическим предметам - трубам водоснабжения, радиаторам отопления, бытовым электроприборам (они служат дополнительной передающей антенной).

Специализированные радиозакладки  работают на самых разных частотах (10-1000 МГц), но для импортных образцов наиболее характерны диапазоны 20-25 МГц, 130-174 МГц, 400- 512 МГц. Повышение рабочей  частоты увеличивает дальность  действия из бетонных зданий, но здесь  необходимы спецприемники либо преобразующие приставки (конвертеры) к бытовым УКВ-приемникам. Перестраховываясь от внезапного обнаружения, профессионалы часто задействуют такие уловки, как сдвоенную модуляцию несущей частоты, необычное растягивание спектра передаваемого сигнала, уменьшение исходной мощности с применением промежуточного ретранслятора, другие подобные приемы.

 

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

1. Схема радиотехнического  устройства

Рис.5 Схема радиотехнического устройства

Схема питается от источника  напряжения в 1,5 вольт.

При указанных номиналах  дальность приема при прямой видимости  будет порядка 150 метров, потребление тока 5 - 8 мА. Контур содержит 10 витков с отводом от середины, намотан на оправе с диаметром 5мм, провод контура имеет диаметр 0,8 мм. Чувствительность порядка 5 метров. Антенной радиожучка служит изолированный провод с длиной 30 см.

2. Состав радиотехнического  устройства

При создании радиотехнического  устройства использовались следующие  комплектующие:

Катушка индуктивности - винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой емкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна накапливать магнитную энергию при протекании электрического тока.

Переменный конденсатор — конденсатор, электрическая ёмкость которого может изменяться механическим способом, либо электрически, под действием изменения напряжения, либо при изменении температуры. Переменные конденсаторы обычно применяются в колебательных контурах для изменения их резонансной частоты — например, во входных цепях радиоприёмников, в усилительных каскадах и генераторах высокой частоты, антенных устройствах.

Резистор – пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току.

Конденсатор – это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Он представляет собой двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью.

Транзистор – электронный прибор из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Транзисторы обычно используются для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.

Микрофон – электроакустический прибор, преобразовывающие звуковые колебания в колебания электрического тока. Это устройство ввода, которое служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта, звукоусиления, телефонного аппарата.

Антенна - устройство, предназначенное для излучения и приёма электромагнитных колебаний.

Макетная плата — универсальная печатная плата для сборки и моделирования прототипов электронных устройств.  

Обозначение элемента на схеме	Номинал
R1	33кОм
R2	100Ом
C1	47нФ
C2	10пФ
C3	10пФ
C4	47нФ
VT1	КТ315
L1	316нГн

Таблица 2 Перечень использованных элементов

Индуктивность катушки L1 рассчитывалась, исходя из следующих данных: контур содержит 6 витков провода с диаметром 1,2мм, намотан на оправе с диаметром 8мм.

Транзистор  КТ315 применяется для работы в  схемах усилителей высокой, промежуточной  и низкой частоты.

В таблице 3 указаны  характеристики использованного транзистора.

Транзистор	B1-B2/Iк	Fт	Cк/Uк	Cэ/Uэ	Rб*Cк	tр	Uкэ/(Iк/Iб)
	/мА	МГц	пф/В	пф/В	псек	нс	В/(мА/мА)
КТ3150Б2	60-180/2.5	1200	02.окт	2/0	30	30	0.25(10/1)
Транзистор	Iко	Uкб	Uкэ/R	Uэб	Iкм/Iкн	Pк	Пер
	мкА	В	В/кОм	В	мА/мА	мВт
КТ3150Б2	0.5	40	35/10	4	30/50	120	PNP

Таблица 3 Характеристики использованного транзистора 

3. Принцип работы радиожучков

В радио прослушивающих устройствах  для передачи сигнала на расстояние используют высокочастотные радиоволны.

Обычно используют УКВ  диапазон (с частотами 64 - 108), реже другие частоты.

Радио жучёк преобразует  звук в электрический сигнал, усиливает, преобразует его и излучает в  виде радиоволн. Представляет собой  небольшое компактное устройство способное к скрытой закладке в прослушиваемом помещении. [4]

4. Настройка устройства

В идеальном случае жучок  будет работать без предварительной  настройки, в районе 94 - 98 МГц. Но в  реальных условиях настройка рабочей  частоты представляет собой серьёзную проблему т. к. на прием и излучение радиоволн влияют множество случайных и неотъемлемых факторов, перечислим основные из них: