Передатчик - Transmitter

Коммерческий FM-вещание передатчик на радиостанции WDET-FM, Государственный университет Уэйна, Детройт, США. Вещает на скорости 101,9 МГц с излучаемой мощностью 48 кВт.

В электроника и телекоммуникации а передатчик или же радиопередатчик является гаджет который производит радиоволны с антенна. Сам передатчик генерирует радиочастота переменный ток, который применяется к антенна. При возбуждении этим переменным током антенна излучает радиоволны.

Передатчики являются необходимыми составными частями всех электронных устройств, которые обмениваются данными радио, Такие как радио и телевизионное вещание станции, сотовые телефоны, рации, беспроводные компьютерные сети, Bluetooth включенные устройства, открыватели ворот гаража, двустороннее радио в самолетах, кораблях, космических кораблях, радар комплекты и навигационные маяки. Период, термин передатчик обычно ограничивается оборудованием, которое генерирует радиоволны для коммуникация цели; или же радиолокация, Такие как радар и навигационные передатчики. Генераторы радиоволн для отопления или промышленных целей, например микроволновые печи или же диатермия оборудование, обычно не называют передатчиками, даже если они часто имеют похожие схемы.

Этот термин обычно используется более конкретно для обозначения вещательный передатчик, передатчик, используемый в вещание, как в FM-радиопередатчик или же телевизионный передатчик. Это использование обычно включает как собственно передатчик, так и антенну, а также часто здание, в котором он расположен.

Описание

Радиопередатчик обычно является частью радиосвязь система, которая использует электромагнитные волны (радиоволны ) для передачи информации (в данном случае звука) на расстояние.

Передатчик может быть отдельным электронным оборудованием или электрическая цепь в другом электронном устройстве. Передатчик и приемник объединенные в один блок называется трансивер. Термин "передатчик" в технических документах часто сокращается "XMTR" или "TX". Назначение большинства передатчиков - радиосвязь информации на расстоянии. Информация передается на передатчик в виде электронного сигнала, такого как аудио (звуковой) сигнал с микрофона, видео (ТВ) сигнал с видеокамеры или в беспроводная сеть устройства, а цифровой сигнал с компьютера. Передатчик комбинирует передаваемый информационный сигнал с радиочастотным сигналом, генерирующим радиоволны, который называется несущий сигнал. Этот процесс называется модуляция. Информация может быть добавлена ​​к несущей несколькими способами в разных типах передатчиков. В амплитудная модуляция (AM) передатчик, информация добавляется к радиосигналу, изменяя его амплитуда. В модуляция частоты (FM) передатчик, он добавляется изменением радиосигнала. частота немного. Также используются многие другие типы модуляции.

Радиосигнал от передатчика подается на антенна, который излучает энергию в виде радиоволн. Антенна может быть заключена в корпус или прикреплена снаружи передатчика, как в портативных устройствах, таких как сотовые телефоны, рации и т. Д. открыватели ворот гаража. В более мощных передатчиках антенна может быть расположена на крыше здания или на отдельной башне и подключена к передатчику с помощью линия подачи, это линия передачи.

Радиопередатчики
35 кВт, FM-передатчик Continental 816R-5B, принадлежащий американской FM-радиостанции KWNR, вещающей на 95,5 МГц в Лас-Вегасе
Современное любительское радио трансивер, ICOM IC-746PRO. Он может передавать на любительских диапазонах от 1,8 МГц до 144 МГц с выходной мощностью 100 Вт.
А CB радио трансивер, а двустороннее радио передающий на 27 МГц мощностью 4 Вт, может работать без лицензии
Потребительские товары, содержащие передатчики
В мобильном телефоне есть несколько передатчиков: приемопередатчик дуплексной ячейки, модем Wi-Fi и модем Bluetooth.
И трубка, и база Беспроводной телефон содержат маломощные радиопередатчики 2,4 ГГц для связи друг с другом.
А открыватель ворот гаража Control содержит маломощный передатчик 2,4 ГГц, который отправляет закодированные команды механизму гаражных ворот на открытие или закрытие.
Беспроводной микрофон
А ноутбук и домой Беспроводной маршрутизатор (фон) который подключает его к Интернету, создавая домашнюю сеть Wi-Fi. У обоих есть Wi-Fi модемы, автоматизированные микроволновые передатчики и приемники, работающие на частоте 2,4 ГГц, которые обмениваются пакетами данных с интернет-провайдер (Интернет-провайдер).

Операция

Анимация полуволновой диполь передающая антенна радиоволны, показывая электрическое поле линий. Антенна в центре представляет собой два вертикальных металлических стержня, по центру которых подается переменный ток от радиопередатчика. (не показано). Напряжение заряжает две стороны антенны попеременно положительно. (+) и отрицательный (−). Петли электрического поля (черные линии) оставьте антенну и отправляйтесь в скорость света; это радиоволны. Эта анимация показывает, что действие сильно замедлилось.

Электромагнитные волны излучаются электрические заряды когда они ускоренный.[1][2] Радиоволны, электромагнитные волны радио частота, порождаются изменяющимися во времени электрические токи, состоящий из электроны протекает через металлический проводник, называемый антенна которые меняют свою скорость и тем самым ускоряются.[3][2] An переменный ток движение вперед и назад в антенне создаст колеблющуюся магнитное поле вокруг проводника. Переменное напряжение также будет заряжать концы проводника попеременно положительным и отрицательным, создавая колебательные электрическое поле вокруг проводника. Если частота колебаний достаточно высока, в радиочастота В диапазоне выше примерно 20 кГц колеблющиеся связанные электрические и магнитные поля будут излучаться от антенны в космос в виде электромагнитной волны, радиоволны.

Радиопередатчик - это Электронная схема который преобразует электроэнергия от источника питания, батареи или электросети в радиочастота переменный ток подается на антенну, и антенна излучает энергию этого тока в виде радиоволн. Передатчик также передает такую ​​информацию, как аудио или же видеосигнал на радиочастотный ток, который переносится радиоволнами. Когда они попадают в антенну радиоприемник, волны возбуждают в нем аналогичные (но менее мощные) радиочастотные токи. Радиоприемник извлекает информацию из полученных волн.

Составные части

Практичный радиопередатчик в основном состоит из следующих частей:

Многие другие типы модуляция также используются. В больших передатчиках генератор и модулятор вместе часто называют возбудитель.

В высокочастотных передатчиках УВЧ и микроволновая печь диапазона, автономные генераторы нестабильны на выходной частоте. В более старых проектах использовался генератор на более низкой частоте, которая умножалась на умножители частоты чтобы получить сигнал на нужной частоте. Современные конструкции более широко использовать генератор на рабочей частоте, который стабилизирован путем фазовой синхронизации с очень стабильной ссылкой более низких частот, как правило, кварцевого генератора.

Регулирование

Два радиопередатчика в одной и той же области, которые пытаются передавать на одной и той же частоте, будут мешать друг другу, вызывая искаженный прием, поэтому ни одна передача не может быть принята четко. Вмешательство с радиопередачей может не только иметь большие экономические затраты, но и быть опасным для жизни (например, в случае вмешательства в экстренную связь или управления воздушным движением ).

По этой причине в большинстве стран использование передатчиков строго контролируется законом. Передатчики должны быть лицензированы правительством в соответствии с различными классами лицензий в зависимости от использования, например: транслировать, морское радио, Airband, Любительское и ограничены определенными частотами и уровнями мощности. Тело под названием Международный союз электросвязи (ITU) выделяет частота группы в радиоспектр различным классам пользователей. В некоторых классах каждому передатчику дается уникальный позывной состоящий из строки букв и цифр, которые должны использоваться в качестве идентификатора при передаче. Оператор передатчика обычно должен иметь государственную лицензию, такую ​​как общая лицензия оператора радиотелефонной связи, который выдается путем прохождения теста, демонстрирующего адекватные технические и юридические знания в области безопасной эксплуатации радиооборудования.

Исключения из вышеперечисленных правил разрешают нелицензированное использование маломощных передатчиков малого радиуса действия в потребительских товарах, таких как сотовые телефоны, беспроводные телефоны, беспроводные микрофоны, рации, Вай фай и Bluetooth устройства, открыватели ворот гаража, и радионяни. В США они подпадают под Часть 15. из Федеральная комиссия связи (FCC) правила. Хотя они могут работать без лицензии, эти устройства, как правило, должны быть одобренный тип перед продажей.

История

Основная статья: История радио
Герц открыл радиоволны в 1887 году с помощью своего первого примитивного радиопередатчика (предыстория).

Первые примитивные радиопередатчики (так называемые датчики искрового разрядника ) были построены немецким физиком Генрих Герц в 1887 г. во время пионерских исследований радиоволн. Они генерировали радиоволны высоким напряжением. Искра между двумя проводниками. Начиная с 1895 г., Гульельмо Маркони разработал первые практические системы радиосвязи с использованием этих передатчиков, и радио начало коммерчески использоваться примерно в 1900 году. Передатчики Spark не могли передавать аудио (звук) и вместо этого передавал информацию радиотелеграфия, оператор нажал на телеграфный ключ который включал и выключал передатчик для генерации импульсов радиоволн, воспроизводящих текстовые сообщения на азбука Морзе. Эти передатчики с искровым разрядником использовались в течение первых трех десятилетий развития радио (1887-1917 гг.). беспроводной телеграф или «искровой» эпохи. Потому что они создали затухающие волны, искровые передатчики были электрически «шумными». Их энергия была распределена по широкому кругу частоты, создавая радиошум которые мешали другим передатчикам. Эмиссия затухающих волн была запрещена международным правом в 1934 году.

На рубеже веков начали использоваться две недолговечные конкурирующие технологии передатчиков, которые были первыми непрерывная волна передатчики: преобразователь дуги (Арка Поульсена ) в 1904 г. и Генератор Alexanderson около 1910 года, которые использовались в 1920-е годы.

Все эти ранние технологии были заменены вакуумная труба передатчики в 1920-х годах, которые использовали генератор обратной связи изобретен Эдвин Армстронг и Александр Мейснер около 1912 г., на основе Audion (триод ) вакуумная трубка изобретена Ли Де Форест в 1906 году. Ламповые передатчики были недорогими и производились непрерывные волны, и может быть легко модулированный передавать аудио (звук) с помощью амплитудная модуляция (ЯВЛЯЮСЬ). Это сделало AM радиовещание возможно, что началось примерно в 1920 году. Практическое модуляция частоты (FM) передача была изобретена Эдвин Армстронг в 1933 году, который показал, что он менее уязвим к шуму и статике, чем AM. Первая FM-радиостанция была лицензирована в 1937 году. Экспериментальная телевидение трансляция велась радиостанциями с конца 1920-х годов, но на практике телевизионное вещание не началось до конца 1930-х годов. Развитие радар в течение Вторая Мировая Война мотивировали развитие высокочастотных передатчиков в УВЧ и микроволновая печь диапазоны, используя новые активные устройства, такие как магнетрон, клистрон, и лампа бегущей волны.

Изобретение транзистор позволили разработать в 1960-х годах небольшие портативные передатчики, такие как беспроводные микрофоны, открыватели ворот гаража и рации. Развитие Интегральная схема (IC) в 1970-х сделало возможным текущее распространение беспроводные устройства, Такие как сотовые телефоны и Вай фай сети, в которых интегрированы цифровые передатчики и приемники (беспроводные модемы ) в портативных устройствах работают автоматически в фоновом режиме для обмена данными с беспроводные сети.

Необходимость сбережения полосы пропускания во все более загруженных радиоспектр стимулирует разработку новых типов передатчиков, таких как расширенный спектр, транковые радиосистемы и когнитивное радио. Связанная с этим тенденция заключалась в постоянном переходе от аналог к цифровой методы радиопередачи. Цифровая модуляция может иметь большее спектральная эффективность чем аналоговая модуляция; то есть часто может передавать больше информации (скорость передачи данных ) в данном пропускная способность чем аналог, используя Сжатие данных алгоритмы. Увеличиваются другие преимущества цифровой передачи помехозащищенность, а также большую гибкость и вычислительную мощность цифровая обработка сигналов интегральные схемы.

  • Гульельмо Маркони с передатчик искрового разрядника, с которым он провел первые опыты практической радиосвязи в 1895-1897 гг.

  • Передатчик с искровым разрядником большой мощности в Австралии около 1910 года.

  • 1 МВт ВМС США Арка Поульсена передатчик, который генерировал непрерывные волны с помощью электрической дуги в магнитном поле, технология использовалась в течение короткого периода с 1903 года до тех пор, пока в 20-х годах не появились электронные лампы

  • An Генератор Alexanderson, огромная вращающаяся машина, которая использовалась в качестве радиопередатчика на очень низкой частоте примерно с 1910 года до Второй мировой войны.

  • Один из первых вакуумная труба ЯВЛЯЮСЬ радиопередатчики, построенные Ли Де Форест в 1914 году. Audion (триод ) трубка видна справа.

  • Один из первых передатчиков BBC, начало 1920-х годов, Лондон. Четыре триодные лампы, соединенные параллельно для формирования генератора, производили около 4 киловатт каждая при 12 тысячах вольт на анодах.

  • Первый экспериментальный FM-передатчик W2XDG Армстронга в Эмпайр Стейт Билдинг, Нью-Йорк, использовался для секретных испытаний 1934–1935 гг. Он передавал на частоте 41 МГц при мощности 2 кВт.

  • Передатчик в сборе 20 кВт, 9,375 ГГц управления воздушным движением радар, 1947. магнетрон трубка, установленная между двумя магнитами (верно) производит микроволны, которые проходят через отверстие (оставили) в волновод который проводит их к спутниковой антенне.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сервей, Раймонд; Фаун, Джерри; Вуйль, Крис (2008). Колледж физики, 8-е изд.. Cengage Learning. п. 714. ISBN  978-0495386933.
  2. ^ а б Эллингсон, Стивен В. (2016). Радиотехника. Издательство Кембриджского университета. С. 16–17. ISBN  978-1316785164.
  3. ^ Баланис, Константин А. (2005). Теория антенн: анализ и конструкция, 3-е изд.. Джон Уайли и сыновья. стр.10. ISBN  9781118585733.

внешняя ссылка