Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

Описанными ранее конструкциями не ограничивается разнообразие радиоприемников. Как вы уже знаете, при амплитудной модуляции несущая не содержит информации, но на нее тратится большая часть мощности передатчика. Для повышения КПД передатчика была придумана схема, позволяющая передавать сигнал, содержащий только две боковые полосы (с подавленной несущей частотой). Такой вид модуляции сигнала называют Double Side Band, или сокращенно — DSB. Приемник в этом случае нужен тоже специальный, способный восстановить несущую, которая нужна при детектировании исходного сигнала без искажений.

Еще один метод улучшения технических характеристик канала связи связан с использованием однополосной модуляции (такой вид модуляции сокращенно называют SSB). Энергетически он еще более выгоден, чем способ с подавленной несущей, к тому же в 2 раза уменьшается полоса, занимаемая в эфире (информацию передают на одной боковой полосе — верхней или нижней, — обрезав вторую). Приемник в этом случае также должен иметь специальную схему, способную выполнить детектирование такого сигнала, для чего необходимо, чтобы частота гетеродина и фаза ее колебаний в приемнике в любой момент времени соответствовали определенному значению по отношению к фазе и частоте колебаний несущей передатчика (с высокой точностью).

Обзор современных способов получения информации

Мы завершаем разговор о радиоприемных устройствах небольшим обзором современных способов получения информации по радиоканалу. Сегодня стремительно возрастает популярность передачи по радио данных, кодированных в цифровом виде, то есть в виде нулей и единиц. Не подумайте, что наступает ренессанс «морзянки» — в обиход входит цифровой радиоканал. Самый простой из них имеют автомобильные сигнализации. Брелок-передатчик при нажатии кнопки излучает в эфир кодовую посылку, в которой зашифрованы код опознавания «свой-чужой», команда, по которой, например, нужно открыть дверь автомобиля. Приемник, установленный в машине, постоянно прослушивает эфир и, получив нужный код, выдает команду на то или иное действие. Несмотря на кажущуюся простоту, и передатчик, и приемник автомобильной сигнализации оснащены микропроцессорами (микроконтроллерами), которые обрабатывают цифровую информацию.

Автомобильная индивидуальная сигнализация — малая часть того, что может обеспечить современная радиотехника для предотвращения кражи транспортных средств. Сейчас идет практическая реализация глобальной системы охраны, которая немедленно передаст сигнал тревоги на компьютер соответствующих служб, сообщив местонахождение угнанного автомобиля. Понятно, что необходимой аппаратурой должны быть оборудованы все автомобили. Это — дело недалекого будущего.

Совершая поездку на автомобиле, водители часто слушают радиоприемники. Кроме развлечения, это позволяет оперативно узнавать о погодных условиях и пробках на дорогах. Но сводки передаются не так часто. Чтобы постоянно иметь «под рукой» важную информацию, сегодня в УКВ-диапазоне работают станции RDS,которые передают цифровой сигнал одновременно со звуковой радиопередачей. Эта информация может быть выведена на дисплей автомобильного приемника «бегущей строкой». Россия пока отстает от всего мира по масштабам развития RDS вещания — оно имеется только в нескольких крупных Городах. Но, хочется верить, развиваться будет быстро.

Очень напоминает систему RDS телевизионная служба «телетекст». Телевизор, оснащенный декодером телетекста, может выводить на экран в буквенно-цифровом виде передаваемую телецентром в перерывах между кадрами изображения информацию. Функция телетекста есть практически во всех современных телевизорах. Информация здесь также передается в цифровом виде.

Сколько существует человечество, всегда актуальной была проблема определения своего местонахождения на земной поверхности. Сегодня сделать это очень просто — достаточно иметь в кармане приемник GPS сигнала. Система GPS — это 24 спутника на околоземной орбите, по сигналу с которых можно определить свои географические координаты: широту и долготу. Приемники GPS сигнала могут быть как очень простыми и дешевыми, дающими только информацию о координатах, а могут выводить на цветной монитор электронную карту с возможностью масштабирования, отмечать маршрут передвижения, обсчитывать скорость продвижения на каждом участке.

Прочно вошла в нашу жизнь пейджинговая связь, первые опыты внедрения которой относятся аж к 1956 г.! Пейджинговая система также использует радиоканал, по которому непрерывно передаются сообщения для абонентов в цифровом виде. Каждое сообщение имеет свой уникальный код, и оно попадает на приемное устройство абонента (пейджер), которому и адресуется. Недостаток пейджинговой связи кроется в невозможности обратной передачи сообщения, но тем не менее она используется так же широко, как и сотовая связь, — благодаря своей дешевизне. В 1992 г. создана общеевропейская система пейджинговой связи «European Radio Message System», работающая в полосе частот 169,4—169,8 МГц. В настоящее время около 90 % стран используют разработку фирмы «Motorola», датируемую 1993 Эта разработка, называемая FLEX, обладает повышенной помехоустойчивостью и скоростью передачи данных. Пейджинговые системы имеют междугородный и общеевропейский роуминг, то есть сообщение дойдет до абонента, где бы он ни находился.

Теперь поговорим о такой широко распространенной ныне области, как радиолокация. Радиолокационные станции используются сегодня не только и даже не столько в военных целях, сколько помогают безопасному передвижению транспорта — самолетов и кораблей. Миниатюрное локационное оборудование есть даже на небольших прогулочных яхтах и одноместных самолетах. Оно входит в обязательный набор технических средств аэропортов — без радиолокации современные самолеты не могут ни взлететь, ни сесть на посадочную полосу. Радиолокация используется и в научных целях — для исследования ионосферы и даже для изучения планет Солнечной системы.

Первые опыты по радиолокационному обнаружению объектов относятся к 30-м гг. XX в., причем ведущие мировые страны (СССР, Англия, Германия, США) стали заниматься этой проблемой практически одновременно, но в обстановке строжайшей секретности. Поначалу к технике радиолокации военные руководители относились прохладно, не доверяли новым технологиям. Но произошла большая трагедия, и это в значительной степени способствовало изменению мнения на предмет использования локаторов.

В 1941 г., 7 декабря, японский флот состоявший из шести авианосцев с 360 самолетами, двух линкоров, трех крейсеров, девяти эсминцев и шести подводных лодок, скрытно подошел к американской базе Перл-Харбор, недалеко от Гавайских островов. На базе имелась одна новая РЛС, но она включалась всего на несколько часов в сутки, да и к ее данным относились достаточно прохладно. В то утро РЛС все-таки работала и обнаружила на расстоянии 140 миль большое скопление самолетов. Но американцы сочли самолеты своими, так как они ждали прибытия отряда бомбардировщиков. Японские самолеты достигли Перл-Харбора только через час, и за это время можно было как-то подготовиться, поднять в воздух истребительную авиацию, задействовать корабельные и береговые зенитные орудия. Увы, беспечность и самоуверенность американцев привели к потере четырех линкоров, крейсера, трех эсминцев, 260 самолетов, свыше 5000 раненых и убитых — японцы просто разбомбили неподвижные и несопротивляющиеся цели. Интересно отметить, что японская сторона потеряла всего 29 самолетов и 55 летчиков.

Техника радиолокации сегодня находится на очень высоком уровне и продолжает развиваться. С ее помощью можно определить направление на объект, его высоту над поверхностью и скорость перемещения. Поражает и разрешающая способность технических средств: некоторые станции могут распознать цель с максимальным размером около 20 см на расстоянии 1500 км!

Как устроена простейшая радиолокационная станция? Она состоит из передатчика и приемника, расположенных рядом. Передатчик формирует короткие импульсы, которые с помощью направленных антенн излучаются в сторону объекта. Достигнув цели, радиоволна отражается от нее и спустя некоторое время возвращается к приемнику. Для прохождения пути от РЛС до цели и обратно волне потребуется некоторое время, которое, учитывая постоянство скорости распространения волны, легко пересчитать в расстояние. В самом простом случае измерить расстояние можно с помощью… осциллографа (рис. 11.71).

Рис. 11.71. Измерение расстояния до объекта средствами РЛС

В момент излучения импульса (1) запускается развертка осциллографа и антенна переключается на прием. Отраженный импульс (2) приходит спустя некоторое время t, поэтому, помножив полученное. время на калибровочный множитель, можно определить расстояние. А можно нанести на экран осциллографа сетку и проградуировать ее непосредственно в единицах расстояния, например в километрах.