Радіопередавач

Радіопередавач, або деколи просто передавач (англ. transmitter, скорочується як XMTR або TX), — в електроніці та телекомунікаціях це електронний пристрій, який за допомогою антени створює радіохвилі з метою передачі сигналу на радіоприймач. Сам передавач генерує радіочастотний змінний струм, який подається на антену. Під дією цього змінного струму антена випромінює радіохвилі. ^[1]

Функціонально радіопередавач складається з таких частин:

• Електричне джерело живленння;
• Електронний осцилятор (генератор частоти) (наприклад, генератор з ФАПЧ або DDS);
• Модулятор (наприклад, аналоговий або DSP із застосуванням квадратурно-амплітудної модуляції);
• Попереднього, основного і кінцевого підсилювачів;
• Схем узгодження імпедансів, фільтрів, систем захистів від аварійних режимів роботи, вимірювання параметрів і індикації.

Самостійно радіопередавачі використовують у тих областях, де не потрібний прийом інформації в місці її передачі — сигнал точного часу, радіомаяки для різницевої чи напрямкової навігації, телерадіомовлення (радіомовлення, телебачення), дистанційне керування, телеметрія і т. д.

Передавачі є необхідними складовими частинами всіх пристроїв радіозв'язку, таких як мобільні телефони, рації, бездротові комп'ютерні мережі, пристрої з підтримкою Bluetooth, сенсори розумного дому, двосторонні радіостанції на літальних апаратах, кораблях, космічних апаратах та радарні комплекси.

Термін радіопередавач зазвичай обмежується обладнанням, яке генерує радіохвилі для цілей зв'язку або радіолокації, таких як радари та навігаційні передавачі. Генератори радіохвиль для нагрівання або промислових цілей, такі як мікрохвильові печі або обладнання для діатермії, зазвичай не називають передавачами, хоча вони часто мають подібні схеми.

Радіопередавачі

Радіомовний AM-передавач Elcom Bauer моделі 701B потужністю 1100 Вт

FM-передавач Continental 816R-5B потужністю 35 кВт, FM-радіостанції KWNR, яка веде мовлення на частоті 95,5 МГц у Лас-Вегасі

Сучасний аматорський трансивер, ICOM IC-746PRO. Він може передавати в аматорських діапазонах від 1,8 МГц до 144 МГц із вихідною потужністю 100 Вт

CB-трансивер у вантажівці, двостороння радіостанція, що передає на частоті 27 МГц із потужністю 4 Вт і може використовуватися без ліцензії

Пожежник, який користується рацією

Споживчі товари, що містять передавачі

Мобільний телефон має кілька передавачів: дуплексний стільниковий трансивер, модем Wi-Fi та модем Bluetooth.

І слухавка, і базовий блок бездротового телефону містять малопотужні радіопередавачі 2,4 ГГц для зв'язку між ними.

Ноутбук і домашній бездротовий маршрутизатор (на задньому плані), який підключає його до Інтернету, створюючи домашню мережу Wi-Fi. Обидва мають Wi-Fi модеми, автоматизовані мікрохвильові передавачі та приймачі, що працюють на частоті 2,4 ГГц.

Bluetooth-навушник із мікрофоном. Він має Bluetooth-модем для обміну аудіоданими з мобільним телефоном

Аварійний радіомаяк, який несуть із собою туристи.

Пульт керування пристроєм відкривання гаражних воріт містить малопотужний передавач 433 МГц.

Практичний радіопередавач складається з таких частин:

• У передавачах великої потужності — схема живлення для перетворення вхідної електричної потужності на вищі напруги, необхідні для отримання потрібної вихідної потужності.
• Схема електронного генератора для генерування сигналу радіочастоти. Зазвичай вона генерує синусоїдальну хвилю сталої амплітуди, яку називають несучою хвилею, оскільки вона створює радіохвилі, які «несуть» інформацію через простір. У більшості сучасних передавачів це кварцовий генератор, у якому частота точно визначається коливаннями ового кристала. Частота несучої хвилі вважається частотою передавача.
• Схема модулятора для додавання інформації, яку потрібно передати, до несучої хвилі, створеної генератором. Це робиться шляхом зміни певного параметра несучої хвилі. Інформація надходить до передавача як електронний сигнал, який називається модулювальним сигналом. Модулювальний сигнал може бути аудіосигналом, який представляє звук, відеосигналом, який представляє рухомі зображення, або даними у формі двійкового цифрового сигналу, який представляє послідовність бітів, бітовий потік. Різні типи передавачів використовують різні методи модуляції для передавання інформації:
  • У передавачі AM (амплітудної модуляції) амплітуда (потужність) несучої хвилі змінюється пропорційно до модулювального сигналу.
  • У передавачі FM (частотної модуляції) частота несучої змінюється модулювальним сигналом.
  • У передавачі FSK (частотної маніпуляції), який передає цифрові дані, частота несучої перемикається між двома частотами, які представляють два двійкові розряди, 0 та 1.
  • OFDM (мультиплексування з ортогональним частотним розділенням каналів) — це сімейство складних методів цифрової модуляції, які дуже широко використовуються у системах із високою пропускною здатністю, таких як мережі Wi-Fi, мобільні телефони, цифрове телевізійне мовлення та цифрового радіомовлення, для передавання цифрових даних із мінімальним використанням радіоспектра. OFDM має вищу спектральну ефективність та більшу стійкість до загасання радіосигналу, ніж AM або FM. В OFDM кілька радіонесучих хвиль, близько розташованих за частотою, передаються в межах радіоканалу, причому кожна несуча модулюється бітами з вхідного потоку бітів, тому кілька бітів передаються одночасно, паралельно. У приймачі несучі демодулюються, а біти об'єднуються у правильному порядку в один потік бітів.

Також використовуються багато інших типів модуляції. У великих передавачах генератор і модулятор разом часто називають збуджувачем.^[2]

• Радіочастотний (RF) підсилювач для збільшення потужності сигналу, щоб збільшити дальність радіохвиль.
• Схема узгодження імпедансів (антенний тюнер) для перетворення вихідного імпедансу передавача для узгодження з імпедансом антени (або лінії передавання до антени), щоб ефективно передати потужність до антени. Якщо ці імпеданси не рівні, це спричиняє явище, яке називається стоячими хвилями, за якого потужність відбивається від антени назад до передавача, витрачаючи потужність і іноді спричиняючи перегрів передавача.

У передавачах вищих частот, у діапазонах УВЧ та мікрохвиль, генератори з вільними коливаннями є нестабільними на вихідній частоті. У старіших конструкціях використовувався генератор на нижчій частоті, яка потім множилася за допомогою помножувачів частоти для отримання сигналу на потрібній частоті. У сучасних конструкціях частіше використовується генератор на робочій частоті, який стабілізується шляхом фазового автопідлаштування до дуже стабільного опорного сигналу нижчої частоти, зазвичай від кварцового генератора.

При експлуатації військових каналів зв'язку стає актуальною проблема захисту екіпажів передавальних центрів від враження зброєю, що містить голівки самонаведення з радіовипромінювання. Організаційно використовують рознесення передавального радіоцентру від основного розташування вузла зв'язку. Так, віддалення пдрц вз армійського корпусу має бути на 10-15 км від розташування вузла. Рознесення груп передавачів застосовується на 3-5 км між окремими групами. У цьому разі важливим завданням стає організація ліній дистанційного керування передавачами, які будуються, як правило, радіорелейними чи проводовими засобами зв'язку.