Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
«Первое правило лужения -собрать все кусочки вместе».
А. Леопольд
1. МИР РАДИОСВЯЗИ
В воскресенье 14 апреля 1912 года недалеко от берегов острова Ньюфаундленд около полуночи океанский пассажирский лайнер «Титаник», отправившийся в свой первый и трагический рейс, столкнулся с айсбергом. Судовой радист Джон Филипс азбукой Морзе непрерывно передавал сигнал CQD, а также недавно установленный сигнал бедствия SOS. Находящееся в 59 милях от места трагедии » судно «Карпатия» устремилось к тонущему лайнеру. Экипаж «Карпатии» поднял на свой борт 705 человек, уцелевших в катастрофе. Радист Дж. Филипс продолжал передачу сигнала бедствия до тех пор, пока не прекратилась подача электроэнергии. Он, как и многие другие пассажиры, мог бы остаться живым, если бы спасательных средств хватило на всех или если бы на проходящем мимо судне «Калифорния», которое хорошо просматривалось с палубы гибнущего «Титаника», находился дежурный радист. Это драматическое событие подтвердило важную роль радиосвязи. До ее использования любое судно, находящееся вне пределов видимости с земли либо с другого судна, было как бы изолировано от всего остального мира. Но с началом применения радиосвязи завеса изолированности была снята. За время, прошедшее с момента крушения «Титаника», темпы развития радиосвязи превзошли самые смелые ожидания и мечты ученых и первых энтузиастов радиосвязи. Миллиарды людей на всей планете ежедневно смотрят телевизионные передачи и слушают радио. Миллионы жителей планеты пользуются телефонами сотовой связи и пейджерами, смотрят телепрограммы, транслируемые через спутники связи. Тысячи судов и самолетов поддерживают связь на огромных расстояниях и используют такие совершенные радионавигационные системы, как LORAN, и глобальную спутниковую навигационную систему GPS.
Широкое распространение радиосвязи связано прежде всего с развитием микроэлектроники, особенно такой ее области, как цифровая техника. В зависимости от вида обрабатываемого сигнала различают цифровую и аналоговую электронику. В цифровом варианте сигнал в электрических цепях является дискретным и может принимать лишь одно из двух возможных значений (уровней) напряжения,
ПП 1. МИР РАДИОСВЯЗИ
одно из которых условно принимается за единицу, а другое - за нуль. Эти значения представляют собой своеобразные элементарные слоги, из которых составляются более сложные слова - команды компьютеров и калькуляторов (то есть цифровая логика работы). В аналоговой электронике оперируют напряжениями и токами, имеющими непрерывный характер. Такие электрические схемы принято называть схемами с аналоговой логикой работы элементов. В большинстве современных электронных систем используют одновременно как аналоговые, так и цифровые элементы. Настоящая книга посвящена проблемам аналоговой электроники. В ней на конкретных примерах рассматривартся вопросы разработки, конструкции и проверки электрических цепей радиосхем и радиоустройств. В качестве основы для детального разбора послужила современная конструкция приемо-передающей радиостанции (трансивера) NorCal 40А.
Радиостанция NorCal 4OA разработана Уэйном Бурдиком (Wayne Burdick). Ее название было придумано членами клуба QRP в Северной Калифорнии. Клуб объединяет радиолюбителей, которые занимаются разработкой новых видов приемопередающих устройств. Позывные «QRP» относятся к радиостанциям с малым уровнем мощности. Первоначально проект радиостанции NorCal 40 разрабатывался Уэйном в качестве клубного, но впоследствии его конструкция стала настолько популярной, что клуб уже не смог справиться со всеми заказами радиолюбителей. В настоящее время усовершенствованную версию радиостанции NorCal 40А,мож-но заказать в Wilderness Radio Company. Радиостанция NorCal 4OA работает в частотном диапазоне от 7,00 до 7,04 МГц, который относится к 40-метровому люби-
N тельскому диапазону. Данный приемопередатчик - отличное наглядное пособие при изучении радиоэлектроники. В его схеме содержится очень много разнообразных и интереснейших аналоговых электрических цепей, предназначенных для ра-
« боты в диапазоне от низких (звуковых) до высоких частот, при изменении уровней мощности от одного пиковатта (10"12 Вт) на входе приемника до двух ватт на выходе передатчика. Так как передатчик радиостанции создавался для излучения сигналов азбуки Морзе (работы в режиме телеграфного ключа), то он вырабатывает синусоидальный сигнал идеальной формы, что помогает осуществлять проверку работы приемника. В отличие от телефонов сотовой связи в радиостанции NorCal 4OA используются достаточно низкие частоты, что позволяет визуально наблюдать передаваемые (принимаемые) сигналы на экране обычного осциллографа. Схемный уровень интеграции достаточно низок, что позволяет контролировать прохождение сигналов в отдельных цепях. Поскольку первоначально радиостанция разрабатывалась в качестве клубной, то ее электрические цепи просты и надежны, комплектующие элементы - дешевы, а конструкция - доступна для изучения и ремонта.
1.1. Законы Кирхгофа
Ключевыми понятиями электроники являются напряжение и ток. Чтобы читатель лучше понял характер взаимосвязи, имеющейся между этими физическими величинами, в книге они рассматриваются на двух уровнях. На первом, более простом, описываются принципы работы отдельных элементов схем, таких, например, как
