Badanie urządzeń radiowo-telewizyjnych 312[02].Z2.01

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Jarosław Świtalski Badanie urządzeń radiowo-telewizyjnych 312[02].Z2.01 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2 Recenzenci: dr inż. Marian Jerzy Korczyński mgr inż.. Krzysztof Słomczyński Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Ryszard Zankowski Konsultacja: mgr Małgorzata Sienna Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 312[02].Z2.01 Badanie urządzeń radiowo-telewizyjnych, zawartego w programie nauczania dla zawodu technik teleinformatyk. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 4 3. Cele kształcenia 5 4. Materiał nauczania Urządzenia radiowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Urządzenia telewizyjne Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć Literatura 64 2

4 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o urządzeniach radiowotelewizyjnych i kształtowaniu umiejętności badania urządzeń radiowo-telewizyjnych. W poradniku znajdziesz: wymagania wstępne wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika, cele kształcenia wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, materiał nauczania wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej, zestaw zadań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści, ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności praktyczne, sprawdzian postępów, sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie materiału całej jednostki modułowej, literaturę uzupełniającą. 312[02].Z2 Urządzenia i systemy telekomunikacyjne 312[02].Z2.01 Badanie urządzeń radiowotelewizyjnych 312[02].Z2.02 Eksploatowanie systemów radiokomunikacyjnych 312[02].Z2.03 Eksploatowanie sieci telefonii komórkowych 312[02].Z2.04 Eksploatowanie telekomunikacyjnych systemów przewodowych Schemat układu jednostek modułowych w module 3

5 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć: stosować jednostki układu SI, przeliczać jednostki, posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu elektrotechniki i elektroniki, rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki, rozróżniać elementy obwodu elektrycznego, odczytywać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych, charakteryzować wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach elektrycznych, łączyć układy elektryczne i elektroniczne zgodnie ze schematem, wyjaśniać działanie prostych układów elektronicznych na podstawie ich schematów, zlokalizować uszkodzenia elementów i podzespołów układów elektronicznych na podstawie pomiarów dokonanych w wybranych punktach, zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięć i prądów oraz je zinterpretować, korzystać z różnych źródeł informacji, obsługiwać komputer, współpracować w grupie. 4

6 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: posłużyć się pojęciami z zakresu radiofonii i telewizji, obliczać wielkości elektryczne związane z radiofonią i telewizją, wyjaśnić zasady tworzenia i przetwarzania sygnałów analogowych w urządzeniach radiowo-telewizyjnych, posłużyć się dokumentacją techniczną urządzeń radiowo-telewizyjnych, scharakteryzować poszczególne bloki funkcjonalne nadajników i odbiorników radiowych oraz telewizyjnych, opisać budowę i działanie urządzeń oraz systemów radiowych i telewizyjnych, wykonać pomiary parametrów radiowych oraz wielkości elektrycznych charakterystycznych dla sprzętu radiowo-telewizyjnego, wykonać przeglądy i regulacje sprzętu radiowo-telewizyjnego, zlokalizować uszkodzenia i usunąć podstawowe usterki w urządzeniach radiowotelewizyjnych, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas użytkowania i naprawy sprzętu radiowo-telewizyjnego, posłużyć się językiem angielskim zawodowym w zakresie zagadnień sprzętu radiowotelewizyjnego, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska obowiązujące na stanowisku pracy. 5

7 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Urządzenia radiowe Materiał nauczania Radiotechnika jest dziedziną wiedzy technicznej, która zajmuje się systemami i metodami przesyłania dowolnych informacji na odległość, przy użyciu fal radiowych. Inaczej mówiąc, zajmuje się bezprzewodowym przesyłaniem energii elektrycznej, niosącej informację. W miarę rozwoju technicznego zestaw urządzeń radiotechnicznych powiększał się. Radiotechnika wykorzystała nowe wynalazki jak: mikrofon, głośnik, urządzenia do rejestracji dźwięku (gramofon, magnetofon), co pozwoliło na przeprowadzenie pierwszych transmisji radiowych. Radiotechnika rozgałęziała się na wiele dziedzin mających dziś znaczną samodzielność. Powstała: radiolokacja, tzn. dziedzina wykorzystująca fale radiowe do określania położenia ciał w przestrzeni (radar); radiodetekcja umożliwiająca lokalizację źródeł promieniowania radiowego w przestrzeni; telemetria służąca do przekazywania danych pomiarowych na odległość oraz telewizja umożliwiająca przesyłanie ruchomych obrazów. Urządzenia radiowe to ta część tematyki objętej nazwą radiotechnika, która dotyczy technicznych realizacji systemów i układów tworzących tor łączności radiowej. Do transmisji mowy lub muzyki na duże odległości niezbędne są trzy elementy: nadajnik, fala radiowa i odbiornik (rys. 1). Rys. 1. Schemat najprostszego toru łączności radiowej [2, s. 8] Promieniowanie elektromagnetyczne i fala radiowa Szczególnym przypadkiem fali elektromagnetycznej jest prąd zmienny płynący w przewodzie. Prąd w przewodzie płynie dzięki doprowadzeniu do jego końców napięcia. Wokół przewodu, w którym płynie prąd zmienny, zgodnie ze znanymi prawami fizyki, wytwarza się zmienne pole magnetyczne. Oba pola (elektryczne i magnetyczne) są w przewodzie ze sobą nierozerwalnie związane, a ponadto otaczają go. Można więc przyjąć, że z przewodu jest wypromieniowywana energia pola elektromagnetycznego. Pole to rozchodzi się wokół przewodu z prędkością zależną od parametrów ośrodka, według zależności: 1 v = µε gdzie: ν prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej, µ przenikalność magnetyczna ośrodka, ε przenikalność elektryczna ośrodka. W próżni i powietrzu prędkość ta wynosi ok m/s. 6

8 Pole elektromagnetyczne można przedstawić w postaci linii sił pola elektrycznego i prostopadłych doń linii sił pola magnetycznego (rys. 2). Identycznie można sobie wyobrazić falę elektromagnetyczną, która w istocie jest ruchomym polem. Może być ono przedstawione w postaci kolejnych zagęszczeń i rozrzedzeń linii sił, przy czym kierunki tych linii (wektory) zmieniają się okresowo. Rys. 2. Pole elektromagnetyczne: a) pole magnetyczne wokół przewodnika prostoliniowego, b) mechanizm rozchodzenia się linii sił pola magnetycznego wokół przewodnika, w którym płynie prąd przemienny, c) wykres obrazujący zmiany natężenia pola magnetycznego w pewnym punkcie przestrzeni w funkcji czasu, d)obraz linii sił pola elektrycznego [2, s. 28] 7

9 Odległość między kolejnymi minimami (lub maksymami) linii sił (pola magnetycznego lub elektrycznego) określa długość fali λ. Jest ona tym mniejsza im większa jest częstotliwość prądu w przewodzie. Częstotliwość ta jest równa częstotliwości zmian kierunku wektorów i powiązana z długością fali wg wzoru: v λ = f gdzie: λ długość fali, ν prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej, f częstotliwość prądu w przewodzie. Propagacja fali elektromagnetycznej jest związana z przenoszeniem energii. Miarą tej energii może być np. moc przepływająca przez 1 m 2 powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali. W praktyce dogodniejsze jest operowanie tylko składową elektryczną fali i określania wartości skutecznej pola E tej fali, podawanej w V/m. Wygoda polega na bezpośredniej interpretacji pomiarowej tej wielkości. Fala elektromagnetyczna napotykając na swej drodze przewodnik (antena odbiorcza) wywołuje w nim przepływ prądu. Występuje tu analogia do powstawania prądu w przewodzie objętym działaniem zmiennego pola magnetycznego. Upraszczając zagadnienie (pomijając relacje między długością fali a długością przewodu), można przyjąć, że np. siłę elektromotoryczną o wartości 25 µv ma natężenie 25 µv/m. Siłę elektromotoryczną, wywołaną przepływem prądu mierzymy między końcami przewodu pomiarowego. Rozchodzenie się fal radiowych W zależności od długości fali elektromagnetycznej stosuje się ich umowny podział, określający jednocześnie ich przydatność dla różnych form łączności. Tabela 1. Podział fal elektromagnetycznych [opracowanie własne] Zakres Długości fal Częstotliwość fale długie fale średnie fale krótkie fale ultrakrótkie fale decymetrowe fale centymetrowe m m m m 1...0,1 m cm khz khz MHz MHz MHz GHz Symbol zakresu DF (D, Dł) SF (S, Śr) KF (K) UKF, VHF (U) UHF mikrofale W radiofonii przyjęto następujący podział na zakresy: Fale długie khz Fale średnie khz Fale krótkie pasmo 75 m pasmo 31 m pasmo 16 m pasmo 49 m pasmo 25 m pasmo 13 m pasmo 41 m pasmo 19 m pasmo 11 m UKF OIRT ,5 MHz UKF CCIR MHz Natężenie fali radiowej w miejscu odbioru będzie zależało od mocy nadajnika, odległości odbiornika od nadajnika i od warunków rozchodzenia się fal. O warunkach rozchodzenia się fal radiowych decydują właściwości atmosfery. W otaczającej Ziemię atmosferze można wyróżnić kilka warstw o różnym stopniu zjonizowania. Część atmosfery znajdująca się przy Ziemi nosi nazwę troposfery i sięga do 8

10 wysokości kilkunastu kilometrów. Począwszy od wysokości ok. 70 km wzwyż rozciąga się jonosfera. Fale radiowe przechodzące przez warstwy o różnym stopniu zjonizowania mogą ulegać załamaniu, odbiciu, tłumieniu lub przejść bez zmian kierunku propagacji. Fale długie rozchodzą się we wszystkich kierunkach, ale nie odbijają się od zjonizowanych warstw atmosfery. Ich odbiór jest możliwy tylko w bliskiej odległości od powierzchni Ziemi i stąd nazywają się falami przyziemnymi. Fale przyziemne można podzielić na powierzchniowe i troposferyczne. Rys. 3. Rozchodzenie się fal długich: 1 fal powierzchniowa, 2 fala troposferyczna, N nadajnik [1, s. 63] Ziemia nie jest idealnym przewodnikiem, więc występują straty rozchodzącej się fali powierzchniowej. Wskutek tego fala ugina się ku powierzchni Ziemi. Fala troposferyczna natomiast dociera do odbiornika dzięki uginaniu się w troposferze. Przyczyną uginania się fali w troposferze, jak i w całej atmosferze, są różne wartości stałej dielektrycznej w poszczególnych warstwach atmosfery. Fale średnie w dzień rozchodzą się jako fale powierzchniowe. W dzień fala jonosferyczna jest silnie tłumiona przez dolne warstwy jonosfery. Dopiero po zapadnięciu zmroku zanika tłumienie dolnych warstw jonosfery i o zasięgu decydują fale jonosferyczne (odbicie od jonosfery). Rys. 4. Rozchodzenie się fal średnich 1 fala powierzchniowa, 2 fala jonosferyczna, N nadajnik [1, s. 63] O zasięgu fal krótkich decydują fale odbite od jonosfery. Odbicie fali radiowej od jonosfery następuje dla określonego pasma częstotliwości. Zakres częstotliwości fal radiowych, jakie mogą się odbijać od jonosfery, zależy od stopnia zjonizowania jonosfery oraz od kąta promieniowania. Jeżeli kąt promieniowania φ jest mały, to promieniowana fala radiowa przeniknie przez warstwę jonosfery i nie nastąpi jej powrót na Ziemię. Przypadek ten pokazano na rys. 5a (fala radiowa oznaczona 1). 9

11 Rys. 5. Rozchodzenie się fal krótkich: a) odbicie jednokrotne; b) wielokrotne odbicie od jonosfery 1, 2 fale radiowe, N nadajnik [1, s. 64] Fale radiowe odbite od jonosfery, docierając do powierzchni Ziemi, mogą odbić się od niej i ponownie dotrzeć do jonosfery, a następnie ulec kolejnemu odbiciu w kierunku Ziemi. W omawianym przypadku mamy do czynienia z wielokrotnym odbiciem fal radiowych. Przy odbiorze fal krótkich występują strefy martwe, są to strefy (rys. 5b), do których nie dociera sygnał radiowy ani w postaci fali jonosferycznej, ani fali przyziemnej. Ze zwiększaniem częstotliwości promieniowanych fal radiowych odbijające właściwości jonosfery zanikają, i wówczas fale UKF przenikają przez jonosferę. Odbiór jest możliwy tylko w zasięgu bezpośredniej widoczności. W praktyce zasięg fal UKF jest nieco większy niż wynika to z bezpośredniej widoczności. Anteny nadawcze i odbiorcze Zadaniem anteny nadawczej jest przetworzenie mocy sygnału w.cz. na energię fali elektromagnetycznej, a następnie na wyemitowaniu tej fali w przestrzeń. W antenie odbiorczej fala elektromagnetyczna dochodząca do niej indukuje napięcie w.cz., które następnie jest przetwarzane przez dalsze układy odbiornika radiowego. Antena odbiorcza i nadawcza są elementami odwracalnymi, tzn. antena odbiorcza może spełniać rolę anteny nadawczej i odwrotnie. Antenę nadawczą możemy rozpatrywać jako szczególny przypadek obwodu rezonansowego, złożonego z cewki, kondensatora i źródła energii. Obwód taki cechuje się częstotliwością rezonansową, dla której amplituda prądu zmiennego w obwodzie osiąga maksimum. Jeżeli w obwodzie takim, uziemionym w odpowiednim punkcie (rys. 6) zaczniemy rozsuwać okładziny kondensatora, to linie sił pola elektrycznego będą obejmowały coraz większą przestrzeń. W ostatniej fazie otrzymamy tzw. obwód otwarty. Rys. 6. Przekształcenie zamkniętego obwodu rezonansowego w antenę nadawczą [2, s. 29] Antena radiowa charakteryzuje się następującymi podstawowymi parametrami: impedancją wejściową, charakterystyką promieniowania, sprawnością. 10

12 Antena ma określoną impedancję. Impedancja anteny powinna być dopasowana do impedancji wyjściowej stopnia mocy nadajnika. W stanie dopasowania z nadajnika jest przekazywana maksymalna moc do anteny. Jedną z najbardziej popularnych anten stosowaną w radiofonii jest antena pionowa (rys. 7). Impedancja anteny pionowej na zaciskach a-a zależy od stosunku długości anteny l i długości fali elektromagnetycznej λ promieniowanej przez antenę. Impedancję wejściową anteny można opisać wzorem: Z = R + jx gdzie: R rezystancja anteny, X reaktancja anteny. oraz gdzie: R p rezystancja promieniowania anteny, R str rezystancja strat anteny. R = R p + R str Rys. 7. Antena pionowa [1, s. 65] Antena może promieniować różną cześć mocy w różnych kierunkach. Tę własność anteny opisuje się charakterystyką promieniowania. Charakterystyką promieniowania anteny nazywa się linię łączącą punkty dookoła anteny, w których wartość natężenia pola elektromagnetycznego jest stała. 11

13 Rys. 8. Charakterystyki kierunkowe: a) w płaszczyźnie pionowej anteny ćwierć- i półfalowej pionowej, b) w płaszczyźnie poziomej dipola o różnych stosunkach długości l do długości fali λ, c) charakterystyka anteny kierunkowej w płaszczyźnie poziomej [2, s. 30] Moc dostarczana do anteny jest częściowo wypromieniowana i częściowo zamieniana na ciepło. Część mocy, która jest zamieniana na ciepło nosi nazwę strat. Antena powinna charakteryzować się możliwie małymi stratami, tzn. możliwie jak najwięcej mocy dostarczonej do anteny powinno być wypromieniowane. Sprawność anteny można opisać wzorem: Pp η = Pp + Pstr gdzie: η sprawność anteny, Pp moc promieniowania, Pstr moc strat. Innym rodzajem anten stosowanych w odbiornikach radiowych są anteny ferrytowe (zakresy fal długich i średnich). Antena ferrytowa jest wykonana w postaci cewki nawiniętej na wydłużonym rdzeniu ferrytowym. Jest ona zwykle bardzo silnie sprzężona z obwodem rezonansowym lub nawet stanowić jego część. Zazwyczaj na wspólnym rdzeniu ferrytowym nawija się cewki obwodu wejściowego fal długich i średnich. Antena ferrytowa ma charakterystykę kierunkową. Nie odbiera sygnałów przychodzących z kierunku wyznaczonego przez oś anteny. Przez odpowiednie ustawienie anteny (odbiornika) można osłabić sygnały zakłócające dochodzące do odbiornika. W zakresie fal ultrakrótkich (UKF) stosuje się półfalowe anteny dipolowe. Na rys. 9a przedstawiono półfalowy dipol prosty z jednoczesnym zaznaczeniem rozkładu napięcia u i prądu i wzdłuż dipola. Na rys. 9b przedstawiono charakterystykę promieniowania wyznaczoną w płaszczyźnie dipola. 12

14 Rys. 9. Półfalowy dipol prosty: a) antena dipolowa, b) charakterystyka promieniowania [1, s. 68] W praktyce bardzo często stosuje się półfalowe dipole pętlowe (rys. 10). Mają one sztywniejsza konstrukcję niż dipole proste. Charakterystyki promieniowania obu dipoli są takie same, natomiast różnią się impedancją. Impedancja półfalowego dipola prostego wynosi Ω a półfalowego dipola pętlowego Ω. Rys. 10. Półfalowy dipol pętlowy [1, s. 69] Dla promieniowania przez antenę mocy w.cz. w określonym kierunku lub odbioru sygnałów z określonego kierunku stosuje się anteny kierunkowe, tzn. anteny, które promieniują tylko w pożądanym kierunku. Są to anteny wieloelementowe. Na rys. 11 przedstawiono pięcioelementową antenę kierunkową typu Yagi. Rys.11. Antena pięcioelementowa typu Yagi: 1, 2 reflektory, 3 dipol promieniujący 4,5 direktory [1, s. 69] Nadawanie i odbiór radiowy. Przemiana częstotliwości w radiofonii Sygnałem o częstotliwości akustycznej, np. z mikrofonu, jest modulowany elektryczny sygnał w.cz. Zmodulowany sygnał w.cz. jest doprowadzony do anteny nadawczej. Z anteny nadawczej sygnał ten jest wypromieniowywany do otaczającej przestrzeni. W otaczającej przestrzeni sygnał w.cz. rozchodzi się w postaci fali elektromagnetycznej. Fala elektromagnetyczna po dotarciu do anteny odbiornika radiowego indukuje w niej napięcie 13

15 w.cz. Napięcie w.cz. w odbiorniku radiowym jest przetwarzane do postaci odbieranej przez zmysły człowieka czyli dźwięk. Obecnie w odbiornikach radiowych prawie wyłącznie stosuje się zasadę odbioru z przemianą częstotliwości (rys. 12). Polega ona na przekształcaniu wszystkich sygnałów w.cz. pochodzących z różnych nadajników na jeden sygnał o stałej częstotliwości zwanej częstotliwością pośrednią f p. Częstotliwość pośrednią otrzymuje się w stopniu przemiany odbiornika radiowego w wyniku wzajemnego oddziaływania (mieszania) napięcia odbieranego sygnału w.cz. i napięcia w.cz. z generatora lokalnego zwanego heterodyną (stąd nazwa odbiornika z przemianą częstotliwości odbiornik superheterodynowy). Rys. 12. Przekształcenie różnych odbieranych częstotliwości na jedną stałą częstotliwość pośrednią w odbiorniku superheterodynowym [5, s. 218] W wyniku procesu przemiany częstotliwości powstaje wiele składowych o różnych częstotliwościach będących sumą lub różnicą częstotliwości odbieranego sygnału i częstotliwości heterodyny. W radiofonii przyjęto częstotliwość pośrednią: F p = F F gdzie: F p częstotliwość pośrednia, F s częstotliwość odbieranego sygnału w.cz., Fh częstotliwość heterodyny. Przyjęto następujące wartości częstotliwości pośredniej: odbiorniki AM 465 khz odbiorniki FM 10,7 MHz W torze odbiornika radiowego umieszczone są filtry pośredniej częstotliwości (obwody 1 4 na rys. 12) dostrojone do częstotliwości pośredniej. Wadą odbioru superheterodynowego jest możliwość powstawania zakłóceń wywołanych obecnością t.zw. sygnału lustrzanego. Jeżeli do anteny odbiornika radiowego dochodzi oprócz sygnału właściwego o częstotliwości F s również sygnał o częstotliwości F l (większej od częstotliwości heterodyny F h o wartość F p ) zwany sygnałem lustrzanym i gdy F l nie jest wytłumiony przez obwody wejściowe, to w wyniku mieszania otrzymamy dwa sygnały o częstotliwości pośredniej. Jeden będzie pochodził od właściwego sygnału w.cz. a drugi od zakłócającego sygnału w.cz (sygnał lustrzany). Wynika to z tego, że składowa o częstotliwości określonej wzorem poniżej będzie miała tą samą wartość liczbową. F = F F gdzie: F pl - częstotliwość pośrednia pochodząca od sygnału lustrzanego, F l częstotliwość sygnału lustrzanego, F h częstotliwość heterodyny. pl h l s h 14

16 Dla skutecznego stłumienia sygnałów lustrzanych (szczególnie na zakresach fal krótkich) stosuje się konstrukcję odbiornika z podwójną przemianą częstotliwości, gdzie pierwsza częstotliwość pośrednia wynosi 2 MHz, natomiast druga częstotliwość pośrednia wynosi 465 khz. Tor nadawczy w radiofonii Na rys. 13a przedstawiono schemat blokowy nadajnika radiowego, w którym modulacja amplitudy odbywa się w stopniu małej mocy. Sygnał akustyczny mowy lub muzyki jest przetwarzany przez mikrofon na sygnał elektryczny i następnie wzmacniany. W stopniu małej mocy moduluje się sygnałem m.cz. (akustycznym) amplitudę sygnału w.cz. Zmodulowany sygnał w.cz. jest wzmacniany przez wzmacniacz mocy w.cz. Wzmacniacze w.cz. mogą pracować jako wzmacniacze selektywne lub jako wzmacniacze aperiodyczne. Selektywne wzmacniacze mocy w.cz. o liniowej charakterystyce amplitudowej mogą pracować w klasie B, AB lub A. Wzmacniacze aperiodyczne o liniowej charakterystyce muszą pracować w klasie A. Rys. 13. Schemat blokowy nadajnika z modulacją amplitudy: a) modulacja w stopniu małej mocy, b) modulacja w stopniu dużej mocy [1, s. 50] W rozwiązaniach praktycznych nadajników radiowych najczęściej stosuje się modulację amplitudy sygnału w.cz. w stopniu mocy w.cz. (rys. 13b). Wzmacniacz mocy w.cz. może pracować w klasie B lub C. Między anteną a wzmacniaczem mocy znajduje się obwód sprzęgający. Pozwala on na dopasowanie impedancji anteny do impedancji wyjściowej wzmacniacza mocy w.cz. Na rys. 14 przedstawiono schemat nadajnika radiowego z modulacją częstotliwości FM. Sygnał akustyczny mowy lub muzyki jest przetwarzany przez mikrofon na sygnał elektryczny. Sygnał elektryczny m.cz. jest wzmacniany. Następnie tym sygnałem jest modulowana częstotliwość generatora w.cz. Przy modulacji częstotliwości generatorów kwarcowych uzyskuje się stosunkowo niewielką dewiację częstotliwości. Wielokrotne powielenie częstotliwości daje powiększenie dewiacji częstotliwości do wymaganej wartości. Jednocześnie uzyskuje się wymaganą częstotliwość fali nośnej. Rys. 14. Nadajnik z modulacją częstotliwości [1, s. 51] 15

17 Schemat blokowy i zasada działania odbiornika radiowego AM/FM Na rys. 15 przedstawiono schemat stereofonicznego odbiornika AM/FM, w którym istnieją oddzielne tory dla sygnałów AM i sygnałów FM. Ma on tylko wspólny tor m.cz. dla obu rodzajów odbieranych sygnałów. Rys. 15. Schemat odbiornika AM/FM stereofonicznego. Zwarte styki przełącznika: 1 2 odbiór AM, 2 3 odbiór FM [1, s. 78] Obecnie omówimy tor przeznaczony do odbioru sygnałów AM. W obwodzie wejściowym wydzielany jest sygnał o tej częstotliwości, do której jest dostrojony obwód wejściowy. W skład obwodu wejściowego wchodzi eliminator p.cz. Zadaniem jego jest tłumienie sygnałów o częstotliwości pośredniej, jakie mogą dostać się z anteny do wejścia odbiornika radiowego. Jeśli sygnał p.cz. przychodzący z anteny nie będzie skutecznie 16

18 tłumiony, to będziemy mieć odbiór zakłócony tym sygnałem przy odbiorze każdego innego sygnału w.cz. Wydzielony w obwodzie wejściowym sygnał w.cz. jest doprowadzony do wzmacniacza w.cz. Zastosowanie wzmacniacza w.cz. poprawia stosunek sygnału do szumu dla odbieranych sygnałów w.cz. Pozwala to jednocześnie na zwiększenie czułości odbiornika radiowego. Tak wzmocniony sygnał w.cz. jest dalej doprowadzony do mieszacza. W mieszaczu zachodzi proces mieszania odbieranego sygnału w.cz. z sygnałem heterodyny. W wyniku mieszania otrzymujemy napięcie o częstotliwości pośredniej. Sygnał ten jest wzmacniany we wzmacniaczu selektywnym, zwanym wzmacniaczem p.cz. We wzmacniaczu p.cz. umieszczono regulator selektywności, którym reguluje się szerokość pasma przenoszenia odbiornika radiowego. Przy odbiorze bardzo słabych sygnałów zwężenie pasma przenoszenia zmniejsza zakłócający wpływ silnych sygnałów o częstotliwościach bliskich częstotliwości sygnału odbieranego. Przy odbiorze stacji lokalnej sygnał odbierany jest tak duży, że sygnały pochodzące od innych stacji praktycznie nie zakłócają odbioru. W tym przypadku pasmo przenoszenia odbiornika radiowego może być znacznie szersze, co znacznie poprawia jakość odbieranych sygnałów. W odbiorniku zastosowano automatyczną regulację wzmocnienia (ARW). Zastosowanie ARW zmniejsza wpływ amplitudy odbieranego sygnału w.cz. na wartość mocy sygnału akustycznego na wyjściu odbiornika. Przy odbiorze silnych stacji nadawczych, ARW zabezpiecza stopnie końcowe wzmacniacza p.cz. i detektor przed przesterowaniem. Do automatycznej regulacji wzmocnienia wykorzystuje się napięcie stałe pobierane z detektora. Napięcie to jest proporcjonalne do amplitudy odbieranego sygnału. Działanie ARW w przedstawionym układzie jest objęty wzmacniacz w.cz., mieszacz i wzmacniacz p.cz. W celu zapewnienia mniejszych zniekształceń demodulowanego sygnału napięcie do układu ARW, do wysterowania wskaźnika strojenia i do sterowania wzmacniaczy m.cz. jest pobierane z oddzielnych układów detektorów. Ze wzmacniacza p.cz. sygnał p.cz jest doprowadzony do układu detektora. W wyniku demodulacji otrzymuje się sygnał m.cz, który jest wzmacniany przez wzmacniacz mocy m.cz. W głośniku sygnał elektryczny jest przetwarzany na sygnał akustyczny. Tor FM odbiornika radiowego składa się z następujących układów: obwodu wejściowego, wzmacniacza w.cz., wzmacniacza p.cz., detektora częstotliwości i dekodera sygnału stereofonicznego. Początkowe układy toru FM, takie jak wzmacniacz w.cz, mieszacz oraz heterodyna, spełniają podobną rolę jak w torze AM. We wzmacniaczu p.cz. jednocześnie z wzmocnieniem odbieranego sygnału jest ograniczona jego amplituda. Do detektora częstotliwości jest doprowadzony sygnał o stałej amplitudzie, co zapewnia wyższą jakość zdemodulowanego sygnału. Zdemodulowany sygnał jest doprowadzony do dekodera stereofonicznego. Na wyjściu dekodera otrzymuje się rozdzielony sygnał prawego i lewego kanału. Praca dekodera sygnalizowana jest świeceniem diody elektroluminescencyjnej LED. Przy odbiorze sygnału monofonicznego dekoder nie działa, ale na jego wyjściach pojawia się sygnał o amplitudzie takiej samej dla lewego i prawego kanału. Jest to sygnalizowane wyłączeniem diody LED. W torze FM stosuje się układ automatycznej regulacji częstotliwości (ARCz), który zapewnia automatyczne dostrojenie się heterodyny do częstotliwości odbieranego sygnału. W niektórych rozwiązaniach technicznych jest też stosowana automatyczna regulacja wzmocnienia. Sygnał stereofoniczny po zdekodowaniu jest wzmacniany przez dwa niezależne wzmacniacze m.cz. (kanału: lewego i prawego). W każdym wzmacniaczu m.cz. można wyróżnić następujące układy funkcjonalne: regulator wzmocnienia, wzmacniacz napięcia m.cz., regulator barwy dźwięku i wzmacniacz mocy. Układ regulacji barwy dźwięku umożliwia niezależną regulacje niskich i wysokich tonów. 17

19 Przy odbiorze sygnałów AM lub FM monofonicznych oba wzmacniacze m.cz. są sterowane tym samym sygnałem. Rodzaje modulacji. Budowa modulatorów Do przesyłania sygnałów akustycznych (mowy, muzyki) drogą radiową używa się innego sygnału elektrycznego (fali nośnej) o znacznie większej częstotliwości, na który nakłada się elektryczny sygnał akustyczny. Proces nakładania sygnału akustycznego na sygnał o znacznie większej częstotliwości nazywamy modulacją. Sygnał elektryczny charakteryzuje się następującymi parametrami: amplitudą, częstotliwością, fazą. Sygnałem akustycznym można oddziaływać na każdy z wymienionych parametrów sygnału wielkiej częstotliwości (w.cz.). W zależności od tego na jaki parametr sygnału elektrycznego w.cz. oddziałuje sygnał akustyczny rozróżnia się rodzaje modulacji. Jeśli sygnał akustyczny oddziałuje na wartość amplitudy sygnału w.cz., to mamy do czynienia z modulacją amplitudy (AM). Jeśli sygnał akustyczny oddziałuje na wartość częstotliwości sygnału w.cz., to mamy do czynienia z modulacją częstotliwości (FM). Przy oddziaływaniu sygnałem akustycznym na fazę sygnału w.cz. mamy do czynienia z modulacją fazy (PM). Modulacja amplitudy AM Na rys. 16a przedstawiono przebieg sygnału w.cz., którego amplituda jest stała w czasie. Można go opisać wzorem u( t) = U W cos ( 2πFt + Φo ) gdzie: u(t) wartość sygnału w.cz. w danej chwili czasu t, U w amplituda sygnału w.cz., F częstotliwość sygnału w.cz., Φ o faza początkowa sygnału w.cz.. Rys. 16. Sygnał zmodulowany w amplitudzie: a) przebieg sygnału bez modulacji; b) przebieg sygnału modulującego; c) przebieg sygnału zmodulowanego [1, s. 8] 18

20 Na rys. 16b przedstawiono przebieg sygnału m.cz., którym zmodulowano amplitudę sygnału w.cz.. Wskutek modulacji, amplituda zmienia się w takt zmian sygnału modulującego (rys. 16c). Przebieg sygnału zmodulowanego w amplitudzie można opisać wzorem u( t) = UW [ 1 + mcos( 2πft + ϕo ) cos( 2πFt + Φo )] gdzie: f częstotliwość sygnału modulującego, φ o faza początkowa sygnału modulującego, m współczynnik głębokości modulacji. Współczynnik głębokości modulacji określony jest wzorem Um m = Uw gdzie: m współczynnik głębokości modulacji, U m amplituda sygnału modulującego, U W amplituda sygnału modulowanego. Głębokość modulacji jest najczęściej określana w procentach. Jeśli głębokość modulacji przekracza 100%, to występują zniekształcenia sygnału. W wyniku modulacji amplitudy powstaje wiele dodatkowych przebiegów o częstotliwościach położonych wokół częstotliwości fali nośnej. Na rys. 17 przedstawiono częstotliwościowe widmo sygnału zmodulowanego w amplitudzie. Przyjęto częstotliwość fali nośnej F = 100 khz natomiast częstotliwość sygnału modulującego f = 1 khz. Rys. 17. Widmo sygnału zmodulowanego w amplitudzie [1, s. 8] W rzeczywistości sygnał akustyczny, którym jest modulowana fala nośna zawiera wiele składowych o różnych częstotliwościach. Zajmuje on określone pasmo częstotliwości (rys. 18). Modulując falę nośną tym sygnałem powstaje sygnał o widmie przedstawionym na rys. 19. Zmodulowany sygnał składa się z fali nośnej i dwóch wstęg bocznych. Rys. 18. Widmo sygnału modulującego [1, s. 9] 19

21 Rys. 19. Widmo sygnału zmodulowanego w amplitudzie [1, s. 9] Pasmo częstotliwości ΔF, jakie zajmuje zmodulowany sygnał można wyliczyć ze wzoru 2 F = 2 f g gdzie: f g maksymalna częstotliwość sygnału modulującego. W radiofonii dla zakresów fal AM przyjęto f g = 10 khz, co nie zapewnia wysokiej jakości przesyłanego dźwięku. Inną wadą modulacji AM (istotną dla odbiorcy) to duża wrażliwość sygnału na zakłócenia amplitudowe (atmosferyczne i przemysłowe). Pewną odmianą modulacji amplitudowej jest tzw. modulacja jednowstęgowa (SSB), w której sygnał zmodulowany w amplitudzie składa się tylko z jednej wstęgi bocznej. Druga wstęga boczna oraz fala nośna jest wytłumiona. Sygnał SSB zajmuje dwa razy węższe pasmo częstotliwości niż sygnał z dwiema wstęgami bocznymi. Sygnał SSB nie może być odbierany przez odbiorniki radiowe powszechnego użytku. Do odbioru tego sygnału stosuje się specjalne typy odbiorników posiadające generator fali nośnej. Modulacja częstotliwości FM Sygnał o zmodulowanej częstotliwości ma stałą amplitudę, natomiast zmienia się wartość jego częstotliwości. Wartość chwilowa częstotliwości zmienia się w takt zmian napięcia modulującego. Można ją opisać wzorem F ( t) = F + F cos ( 2π ft + ϕ ) o gdzie: F(t) wartość chwilowa częstotliwości, F o częstotliwość fali nośnej, ΔF dewiacja częstotliwości (wartość maksymalnego odchylenia chwilowego częstotliwości fali nośnej od częstotliwości F o. Dewiacja jest proporcjonalna do amplitudy sygnału modulującego. F = ku m gdzie: k współczynnik, U m amplituda sygnału modulującego. Widmo sygnału o modulowanej częstotliwości składa się ze znacznie większej liczby składowych niż widmo sygnału o modulowanej amplitudzie. Na rys. 20 przedstawiono widmo częstotliwości sygnału o modulowanej częstotliwości. Sygnał modulujący zawiera jedną składową o częstotliwości f. Liczba składowych zawarta w widmie częstotliwości sygnału o modulowanej częstotliwości zależy od indeksu modulacji. o 20

22 Rys. 20. Widmo częstotliwości sygnału o modulowanej częstotliwości [1, s. 11] Indeks modulacji określa stosunek wartości dewiacji do wartości częstotliwości sygnału modulującego F β = f gdzie: β indeks modulacji, ΔF dewiacja, f częstotliwość sygnału modulującego. Szerokość pasma częstotliwości (2Δf) zajmowanego przez sygnał o modulowanej częstotliwości można obliczyć ze wzoru 2 f = 2 f m max + 2 F n gdzie: f m max wartość maksymalna częstotliwości modulującej, ΔF n dewiacja fali nośnej. Dla sygnału radiofonicznego została przyjęta wartość dewiacji ΔF n = 50 khz oraz wartość maksymalna częstotliwości modulującej f m max = 15 khz. Modulacja częstotliwości FM ma szereg zalet w stosunku do modulacji amplitudowej AM: znacznie szersze pasmo akustyczne przenoszone przez falę nośną, system odbioru FM wolny jest od zakłóceń amplitudowych, możliwość przekazywania programów stereofonicznych. Modulatory Sygnałem elektrycznym mowy lub muzyki moduluje się falę nośną w.cz. W zależności od rodzaju modulacji fali nośnej wyróżnia się modulatory: amplitudy, częstotliwości, fazy. W tranzystorowych wzmacniaczach mocy w.cz. sygnał modulujący może być doprowadzony do obwodu bazy, emitera lub obwodu kolektora. Na rys. 21 przedstawiono schemat przykładowy tranzystorowego wzmacniacza mocy z modulacją w obwodzie emitera. Sygnał w.cz. jest doprowadzony do bazy tranzystora, natomiast sygnał modulujący jest doprowadzony do emitera tranzystora. Napięcie modulujące wywołuje zmianę amplitudy prądu w.cz. płynącego w obwodzie kolektora tranzystora. Amplituda prądu w.cz. w obwodzie kolektora zmienia się współbieżnie z wartością sygnału modulującego. Modulacja w obwodzie emitera jest bardziej liniowa niż w obwodzie bazy. Liniowy zakres modulacji osiąga się przy współczynniku głębokości modulacji dochodzącym do m = 90%. 21

23 Rys. 21. Wzmacniacz w.cz. z modulacja w obwodzie emitera [1, s. 59] Modulacja częstotliwości może być realizowana przez przestrajanie generatora napięciem modulującym. Na rys. 22 Przedstawiono przykładowy układ generatora z rezonatorem kwarcowym z modulacją częstotliwości. W układzie tym rezonator kwarcowy X jest połączony szeregowo z pojemnością wypadkową C w. Pojemność wypadkowa C w określa pojemność diody pojemnościowej D i pojemności kondensatora C. Napięcie modulujące doprowadzone do diody pojemnościowej będzie wywoływać zmianę jej pojemności. Pojemność wypadkowa C w, z jaką jest połączony rezonator kwarcowy, będzie również zmieniać się w takt napięcia modulującego. Wywołane zmiany pojemności wypadkowej będą powodować przestrajanie generatora kwarcowego. Zakres przestrajania generatora jest niewielki (mniejszy niż 0,5%). Chcąc uzyskać wymaganą wartość dewiacji częstotliwości stosuje się wielokrotne powielanie częstotliwości. Rys. 22. Układ generatora kwarcowego z modulacją częstotliwości [1, s. 60] Stereofonia Zadaniem kodowania stereofonicznego jest umożliwienie przesłania informacji nie tylko o treści obrazu dźwiękowego, ale także o jego cechach przestrzennych. Stereofonia wykorzystuje dwa kanały, oznaczane jako L (lewy) i P (prawy). Sygnały m.cz. w tych kanałach pochodzą z dwóch mikrofonów ustawionych w studiu. Po stronie odbiorczej słuchacz powinien uzyskać w głośnikach (słuchawkach) sygnały wiernie odtwarzające dźwięki docierające do mikrofonów. Mając do dyspozycji dwa kanały przesyłowe, jak np. w magnetofonie stereofonicznym, można każdy z tych sygnałów przesłać oddzielnie. W radiofonii staje temu na przeszkodzie zasada kompatybilności (odpowiedniości). Zasada ta mówi, że sygnał stereofoniczny powinien być możliwy do odtworzenia przez odbiornik monofoniczny oczywiście bez wrażeń przestrzennych. Narzuciło to konieczność zawarcia całej informacji o obrazie dźwiękowym w paśmie częstotliwości normalnie przetwarzanym przez odbiornik monofoniczny (do 15 khz). Informacje o walorach przestrzennych dźwięku są przesyłane inną metodą w paśmie ponadakustycznym. Obie informacje (o treści i o przestrzeni dźwięku) 22

24 są przekazywane jednym kanałem. Aby spełnić opisane wyżej wymagania zastępuje się sygnały L i P sygnałami ich sumy S i różnicy R tzn. L + P L P S = ; R = 2 2 Sygnał sumy jest przekazywany w zakresie częstotliwości akustycznych. Sygnał różnicy jest wykorzystywany do modulacji AM podnośnej o częstotliwości 38 khz. W wyniku powstają dwie wstęgi boczne modulacji, zawarte między (38 15) khz a (38+15) khz oraz prążek 38 khz. Ze względów energetycznych niekorzystne jest przesyłanie tego prążka, dlatego też wytłumia się go. W celu odtworzenia sygnału różnicy w odbiorniku, do widma jest dodawany prążek 19 khz tzw. pilot. Zabiegi te prowadzą do utworzenia złożonego sygnału stereofonicznego (MPX). Rys. 23. Widmo złożonego sygnału stereofonicznego MPX [2, s. 65] Widmo tego sygnału (rys. 23) zawiera prążki z zakresu akustycznego do 15 khz, prążek 19 khz (pilot) oraz dwie wstęgi modulacyjne między 23 a 53 khz. Dopiero taki zakodowany sygnał, zawierający pełną informację o obu kanałach, jest przesyłany do modulatora FM w nadajniku. Sumaryczna szerokość pasma zajmowanego przez sygnał MPX jest blisko czterokrotnie większa niż sygnału stereofonicznego. Sposoby transmisji informacji użytkowych w kanale radiowym Pomysł na umieszczenie na dodatkowej podnośnej informacji użytkowych może być realizowany na różne sposoby. Jednym z nich jest wprowadzony przed kilku laty RDS, czyli Radio Data System, za pomocą którego przesyłane są dane wraz z sygnałem audio. System ten powstał w wyniku trudności identyfikacji odbieranej radiostacji. Podczas przestrajania odbiornika w paśmie UKF FM, napotyka się wiele stacji, ale jednym ze sposobów ich identyfikacji jest słuchanie, aż do odebrania wiadomości pozwalających na rozpoznanie nadawcy. Szczególne kłopoty napotykają słuchacze w samochodach, przemieszczających się z obszaru odbioru jednej stacji do następnej. Dane przesyłane są powyżej pasma słyszalnego, podobnie jak w przypadku sygnału stereofonicznego (rys. 24). W tym przypadku częstotliwość podnośna RDS wynosi 57 khz, trzykrotnie więcej od częstotliwości tonu pilotującego 19 khz. Do przesyłania danych jest używana modulacja fazowa. Znajdując się powyżej zmultipleksowanych sygnałów mono i stereofonicznych, składowa RDS zupełnie z nimi nie koliduje. W ten sposób system ten zachowuje pełna kompatybilność z istniejącymi odbiornikami i transmisjami. 23

25 Rys. 24. Widmo sygnału FM-STEREO, RDS [opracowanie własne] Do odtworzenia danych, w procesie demodulacji w odbiorniku jest używany ton pilotujący 19 khz. Dane po odebraniu muszą zostać przetworzone, do czego jest używany mikroprocesor, co jest naturalne wobec liczby funkcji stosowanych w większości współczesnych odbiorników. RDS udostępnia wiele bardzo pożytecznych funkcji. Odbiornik przechowuje w pamięci kod identyfikacyjny radiostacji wraz z jej częstotliwością. Oprócz tego kodu odbiornik może zapamiętać informację, że dana radiostacja mieści się na liście wybranych przez słuchacza nadajników, wyświetlając jej nazwę. Inną użyteczną możliwością RDS jest ułatwianie odbioru komunikatów drogowych. Radiostacje regularnie nadające komunikaty o warunkach jazdy informują o tym w swoim kodzie. Kod ten jest oprócz tego wysyłany w momencie nadawania komunikatu. Może to być wykorzystywane do automatycznego zwiększania głośności, jeżeli została ona nastawiona na niską lub zatrzymać odtwarzanie kasety (płyty CD), umożliwiając wysłuchanie komunikatu. Odbiorniki oznaczone EON (Enhanced Other Networks) mogą automatycznie przestrajać się do właśnie nadającej komunikat drogowy radiostacji. Po zakończeniu nadawania komunikatu odbiornik może powrócić do przerwanego odbioru swojej stacji. Podobny system identyfikacyjny jak RDS został zaproponowany dla zakresów AM odbiornika. Nazwano go AMDS (system danych AM). Wśród proponowanych udogodnień na pierwszych miejscach znajduje się wiele zawartych w RDS. W szczególności użyteczne są częstotliwości wraz z nazwami programów lub radiostacji. Komunikaty o ruchu drogowym zostały także włączone do tego systemu, jednak raczej na falach średnich, będących z natury pasmem raczej lokalnym. Inaczej niż w transmisjach UKF FM, w których jest możliwe skorzystanie z umieszczonej powyżej pasma audio podnośnej, w transmisjach AM trzeba było znaleźć inną metodę przesyłania dodatkowych informacji. Wykorzystano do tego modulację fazową częstotliwości nośnej z maksymalną szybkością przenoszenia 200 bitów na sekundę. Detektor sygnału audio odbiera tylko zmiany amplitudy, modulacja fazy nie powinna, więc być słyszalna. W ten sposób można równolegle przesyłać sygnały audio i danych. Treść dokumentacji techniczno-serwisowej sprzętu radiowego Do prawidłowego wykonania podstawowych pomiarów, konserwacji i napraw odbiorników radiowych konieczna jest kompletna instrukcja serwisowa. Instrukcja serwisowa odbiornika radiowego zwykle zawiera: charakterystykę odbiornika, podstawowe parametry techniczne, schematy ideowe i montażowe, opis działania odbiornika, wykaz podzespołów, opis czynności przy demontażu i montażu niektórych podzespołów (np. głowica UKF), 24

26 wykaz elementów półprzewodnikowych w odbiorniku oraz ich zamienniki, wykaz aparatury kontrolno-pomiarowej, opis regulacji i strojenia (w tym tzw. tabela strojenia dla poszczególnych zakresów fal AM/FM), oscylogramy napięć, napięcia na wyprowadzeniach układów scalonych i tranzystorów, spis elementów odbiornika. Strojenie i pomiary w odbiornikach radiowych Strojenie i pomiary odbiorników radiowych są niezwykle ważne przy naprawie sprzętu. Od nich zależy czy odbiornik radiowy zachowuje podstawowe parametry techniczne. Każda ingerencja w sprzęt podczas naprawy może naruszyć zestrojenie odbiornika. Dlatego też integralną częścią naprawy musi być kontrola podstawowych parametrów i ewentualna korekta warunków pracy poszczególnych obwodów. Podstawą czynności strojeniowych i kontrolnych jest instrukcja serwisowa, opracowana indywidualnie dla każdego typu produkowanego odbiornika. Niezależnie od rodzaju odbiornika, przed przystąpieniem do procesu strojenia i pomiarów, należy upewnić się, czy jest on sprawny. Najprostszą metoda jest kontrola punktów pracy wszystkich elementów czynnych toru. Rozpoczynamy zawsze od pomiarów napięć zasilania, po uprzednim sprawdzeniu stanu i wartości bezpieczników w obwodach zasilania. Napięcia stałe na wyprowadzeniach elementów czynnych są podawane na schematach ideowych (lub w tabelach w instrukcji serwisowej) przy braku sygnału zmiennego w torze. Ponadto należy uwzględnić wszystkie pozycje przełączników funkcyjnych (poszczególne zakresy fal radiowych), gdyż ich położenie zmienia na ogół wartości napięć stałych w niektórych punktach toru. Drugim krokiem jest kontrola i ewentualne ustawienie regulowanych punktów pracy elementów układu. Dotyczy to np. zakresu napięć przestrajania diod pojemnościowych, punktu pracy tranzystorów końcowych stopnia mocy lub napięcia niezrównoważenia wzmacniacza mocy m.cz. Trzecim krokiem powinna być słuchowa kontrola poprawności działania odbiornika, bądź w normalnych warunkach eksploatacji, bądź za pomocą przyrządów pomiarowych. Chodzi, w uproszczeniu, o to, czy sygnały zmienne przedostają się w miarę normalnie przez tory odbiornika. Dopiero po stwierdzeniu jego sprawności można przystąpić do ostatecznego strojenia i kontroli parametrów. Uruchomienie, zestrojenie i kontrola parametrów odbiornika radiowego wymaga zastosowania wielu przyrządów pomiarowo-kontrolnych. Należą do nich: miliwoltomierz w.cz. (selektywny i szerokopasmowy), miliwoltomierz m.cz., generator m.cz., oscyloskop, miernik mocy wyjściowej, miernik zniekształceń nieliniowych, generator sygnałowy AM/FM, koder stereofoniczny. Ogólne zasady napraw odbiorników radiowych Naprawa odbiorników radiowych powinna polegać na usunięciu uszkodzenia oraz na doprowadzeniu urządzenia do takiego stanu technicznego, aby spełniał podstawowe parametry techniczne podane przez producenta. 25

27 Przed przystąpieniem do naprawy odbiornika radiowego należy zapoznać się z jego budową oraz zasadą działania poszczególnych układów. Należy również zapoznać się z kolejnością demontażu odbiornika. Informacje te są zawarte zwykle w instrukcji serwisowej. Instrukcja serwisowa zawiera schemat ideowy odbiornika oraz schematy montażowe, które są bardzo przydatne przy lokalizacji poszczególnych elementów. W instrukcji podany jest również opis sposobu regulacji odbiornika oraz kolejność jego strojenia. Instrukcja serwisowa zawiera charakterystyki przenoszenia częstotliwości (oscylogramy) właściwie zestrojonych układów Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak można wyjaśnić pojęcie fali elektromagnetycznej? 2. Jaka jest różnica w rozchodzeniu się fal długich, średnich, krótkich i UKF? 3. Jakie zadania spełnia antena nadawcza i odbiorcza? 4. Jakimi parametrami charakteryzuje się antena radiowa? 5. Na czym polega nadawanie i odbiór radiowy? 6. Jakimi cechami charakteryzuje się odbiór z przemianą częstotliwości? 7. Jak można wyjaśnić powstawanie w odbiorniku superheterodynowym zakłóceń wywołanych sygnałem lustrzanym? 8. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełniają obwody wejściowe? 9. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia wzmacniacz w.cz.? 10. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia mieszacz i heterodyna? 11. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia wzmacniacz p.cz.? 12. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełniają demodulatory? 13. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia automatyczna regulacja wzmocnienia? 14. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia automatyczna regulacja częstotliwości? 15. Jakie zadanie w odbiorniku radiowym spełnia stereodekoder? 16. Jaka jest różnica między modulacją amplitudową a modulacją częstotliwościową? 17. Na czym polega zasada przesyłania sygnałów stereofonicznych? 18. Na czy polega transmisja dodatkowych informacji użytkowych w systemie RDS? 19. Jakie przyrządy kontrolno-pomiarowe należy stosować przy strojeniu i pomiarach w odbiornikach radiowych? 20. Jakie są ogólne zasady napraw odbiorników radiowych? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Sklasyfikuj zakresy fal radiowych przyjęte w radiofonii. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) odszukać w materiałach dydaktycznych kryteria klasyfikacji, 2) dokonać analizy podziału, 3) odszukać wzór na długość fali λ, 4) zapisać przy zakresach fal radiowych obliczone długości fal λ. 26

28 Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. Ćwiczenie 2 Porównaj sposób rozchodzenia się fal radiowych na zakresach fal długich, średnich, krótkich i UKF. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozpoznać zjawisko, 2) dokonać analizy wpływu właściwości atmosfery na rozchodzenie się fal radiowych, 3) zapisać jakimi drogami rozchodzą się fale radiowe dla poszczególnych zakresów. Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. Ćwiczenie 3 Oblicz częstotliwość odbieranego sygnału w.cz. do której dostrojony jest odbiornik radiowy AM. Częstotliwość heterodyny wynosi f h = 685 khz. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozpoznać proces, 2) odszukać wzór, 3) zapisać zależność na wyliczenie częstotliwości f s, 4) wykonać obliczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. Ćwiczenie 4 Oblicz częstotliwość sygnału lustrzanego f l dla odbiornika radiowego AM. Częstotliwość odbieranego sygnału w.cz. wynosi f s = 625 khz. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozpoznać zjawisko, 2) odszukać wzory, 3) zapisać zależność na wyliczenie częstotliwości f l, 4) wykonać obliczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. 27

29 Ćwiczenie 5 Oblicz głębokość modulacji m na podstawie przedstawionego oscylogramu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozpoznać proces, 2) odszukać wzory, 3) wykonać obliczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, literatura z rozdziału 6 poradnika. Y = 0,2 V/dz Rysunek do ćwiczenia 5 Ćwiczenie 6 Zlokalizuj i scharakteryzuj bloki funkcjonalne odbiornika radiowego AM zaznaczone na rysunku liczbami. Sposób wykonania ćwiczenia Rysunek do ćwiczenia 6 Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) rozpoznać poszczególne bloki funkcjonalne, 2) zapisać nazwy bloków, 3) dokonać analizy działania zaznaczonych bloków, 4) uzasadnić trafność określenia zaznaczonych bloków. 28

30 Wyposażenie stanowiska pracy: papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. Ćwiczenie 7 Wykonaj pomiar tłumienia sygnałów lustrzanych w odbiorniku radiowym AM. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) odszukać w materiałach dydaktycznych określenia sygnałów lustrzanych, 2) zapoznać się z metodą tekstu przewodniego, 3) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem blokowym zamieszczonym w instrukcji, 4) wykonać pomiary, 5) wyliczyć i zapisać tłumienie sygnałów lustrzanych dla poszczególnych zakresów fal radiowych odbiornika, 6) dokonać analizy uzyskanych wyników i je zapisać. Wyposażenie stanowiska pracy: odbiornik radiowy przystosowany do wykonywania pomiarów, tekst przewodni, instrukcja do wykonania ćwiczenia, stanowisko do badania, zestaw przyrządów kontrolno-pomiarowych, papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. Ćwiczenie 8 Wykonaj przegląd i regulację stereofonicznego odbiornika radiowego. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) podłączyć odbiornik radiowy do instalacji antenowej, 2) wykonać przegląd pod kątem jakości odbioru na wszystkich zakresach fal radiowych odbiornika, 3) wykonać regulacje dostępne z zewnątrz odbiornika: siła głosu, barwa dźwięku i równoważenie kanałów (balans), 4) wykonać programowanie stacji radiowych na zakresie UKF, 5) sprawdzić jakość odbioru programów stereofonicznych, 6) zapisać spostrzeżenia. Wyposażenie stanowiska pracy: stereofoniczny odbiornik radiowy, instrukcja obsługi odbiornika, stanowisko do badania, papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika. 29

31 Ćwiczenie 9 Zlokalizuj uszkodzenie i usuń usterkę w zasilaczu odbiornika radiowego. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) odszukać w materiałach dydaktycznych ogólne zasady napraw odbiorników radiowych, 2) zdemontować odbiornik w kolejności w/g instrukcji serwisowej, 3) wykonać pomiary napięć w wybranych punktach, 4) dokonać analizy uzyskanych wyników i zapisać spostrzeżenia, 5) zlokalizować i wymienić uszkodzony element, 6) zmontować odbiornik, 7) sprawdzić poprawność działania odbiornika po dokonanej naprawie. Wyposażenie stanowiska pracy: odbiornik radiowy, schemat ideowy i instrukcja serwisowa odbiornika, stanowisko do badania, multimetr cyfrowy, papier formatu A4, ołówek, literatura z rozdziału 6 poradnika Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić pojęcie fali elektromagnetycznej? 2) określić różnice w rozchodzeniu się fal radiowych? 3) określić zadania anteny nadawczej i odbiorczej? 4) określić parametry anteny radiowej? 5) wyjaśnić pojęcie nadawanie i odbiór radiowy? 6) scharakteryzować odbiór z przemianą częstotliwości? 7) wyjaśnić pojęcie sygnału lustrzanego? 8) określić zadania poszczególnych bloków odbiornika radiowego? 9) wyjaśnić pojęcie automatycznej regulacji wzmocnienia? 10) wyjaśnić pojęcie automatycznej regulacji częstotliwości? 11) rozróżnić pojęcia: modulacja amplitudy, modulacja częstotliwości, modulacja fazy? 12) wyjaśnić pojęcie kompleksowy sygnał stereofoniczny MPx? 13) wyjaśnić zasadę transmisji informacji użytkowych RDS? 14) wyliczyć przyrządy kontrolno-pomiarowe stosowane przy strojeniu i pomiarach w odbiornikach radiowych? 15) określić ogólne zasady napraw odbiorników radiowych? 30