{"id":173,"topic":"Теория радиосистем (передатчики, приемники, антенны и распространение радиоволн)","categories":[1,2,3,4],"question_text":"На функциональной схеме изображён FM-передатчик. Чем является блок, обозначенный цифрой 4?","options":[{"key":"a","text":"Усилителем мощности."},{"key":"b","text":"Модулятором."},{"key":"c","text":"Задающим генератором."},{"key":"d","text":"Микрофонным усилителем."}],"correct_key":"a","explanation_md":"### Почему ответ **a) Усилителем мощности** правильный\n\n**Функциональная схема FM-передатчика** (см. рисунок в вопросе):\n\n```\n┌────────┐   ┌─────────────┐   ┌───────────┐   ┌────────────┐\n│ Блок 1 │──▶│   Блок 2    │──▶│  Блок 3   │──▶│  Блок 4    │──▶ Антенна\n│   VFO  │   │ Модулятор   │   │ Микрофон. │   │ Усилитель  │\n│Задающий│   │   (FM)      │   │ усилитель │   │  мощности  │\n│генера- │   │             │   │           │   │    (PA)    │\n│  тор   │   │             │   │           │   │            │\n└────────┘   └─────────────┘   └───────────┘   └────────────┘\n  1-10 мВт     10-50 мВт         50-100 мВт       5-100 Вт\n  (milliwatt)  (driver)          (pre-driver)     (final)\n```\n\n**Блок 4 — Усилитель мощности (Power Amplifier, PA)** выполняет функцию:\n\n**1. Усиление ВЧ-сигнала до рабочей мощности передатчика:**\n```\nВход PA (от модулятора):   50-100 мВт (milliwatt)\n                              ⬇\n                       [ Усилитель ]\n                              ⬇\nВыход PA (в антенну):      5-100 Вт\n\nКоэффициент усиления: Ku = 100 Вт / 0.1 Вт = 1000 раз (30 дБ)\n```\n\n**2. Обеспечение согласования с антенной (50 Ом):**\n```\nПА содержит выходной согласующий каскад:\n\n┌─────────────┐    ┌──────────────┐    ┌─────────┐\n│   Выходной  │───▶│ П-контур или │───▶│ Антенна │\n│ транзистор  │    │ LC-фильтр    │    │ 50 Ом   │\n│ (50 Ом вых.)│    │(согласование)│    │         │\n└─────────────┘    └──────────────┘    └─────────┘\n                         ⬆\n                   Подавляет гармоники\n                   (фильтр НЧ 7-го порядка)\n```\n\n**3. Типичные схемы усилителей мощности для FM:**\n```\nДля VHF/UHF (144/430 МГц):\n├─ Класс C (КПД ~60-70%) — для FM (постоянная огибающая)\n├─ Транзисторы: 2SC1971, 2SC1972, BLF188XR, MRFE6VP61K25\n└─ Мощность: 5-100 Вт (портативные/мобильные/базовые)\n\nДля HF (1.8-30 МГц):\n├─ Класс AB (универсальный, для SSB и FM)\n├─ Транзисторы: MOSFET IRF510, LDMOS BLF188XR\n└─ Лампы (старые): 6146B, 4CX250B (100-1000 Вт)\n```\n\n**Структура типового PA для FM 144 МГц, 25 Вт:**\n```\n           ┌────────────────────────────────────┐\n           │  Усилитель мощности (Блок 4)       │\n           │                                    │\nВход ──────┤ Предварит.  ──▶ Оконечный  ──▶ ФНЧ ├───▶ Антенна\n50 мВт     │ каскад          каскад        7пор.│    50 Ом\n           │ (Driver)        (Final)            │    25 Вт\n           │ 2SC1971         MRFE6VP61K25       │\n           │ 0.05 → 2 Вт     2 Вт → 25 Вт      │\n           │                                    │\n           │     ⬆                ⬆             │\n           │  +12.5V DC       +12.5V DC         │\n           │  (1.5 А)         (8 А)             │\n           └────────────────────────────────────┘\n                     ⬆\n              Общее потребление:\n              P_DC = 12.5V × 9.5A = 119 Вт\n              P_RF = 25 Вт\n              КПД = 25/119 = 21% (типично для FM Class C)\n```\n\n### Почему другие варианты неверны\n\n**b) Модулятором**\n```\n❌ Модулятор — это БЛОК 2, а не блок 4\n\nМодулятор выполняет функцию частотной модуляции:\n\n┌────────────────────────────────────┐\n│ Модулятор (Блок 2)                 │\n│                                    │\n│ Вход 1: ВЧ от VFO (145.000 МГц)   │\n│ Вход 2: НЧ от микрофона (0.3-3 кГц)│\n│         ⬇                          │\n│    Варикап или                     │\n│    синтезатор PLL                  │\n│         ⬇                          │\n│ Выход: ЧМ-сигнал 145.000 ±5 кГц   │\n└────────────────────────────────────┘\n\nПример: частота 145.000 МГц модулируется голосом:\n  ├─ Тишина: f = 145.000 МГц (центр)\n  ├─ Низкий тон (300 Гц): f = 144.997 МГц\n  └─ Высокий тон (3000 Гц): f = 145.003 МГц\n\n⚠️ Модулятор НЕ усиливает мощность до выходного уровня!\n```\n\n**c) Задающим генератором**\n```\n❌ Задающий генератор (VFO) — это БЛОК 1\n\nVFO (Variable Frequency Oscillator) генерирует несущую частоту:\n\n┌────────────────────────────────────┐\n│ Задающий генератор (Блок 1)        │\n│                                    │\n│ PLL синтезатор:                    │\n│   ├─ Опорный кварц: 10.000 МГц    │\n│   ├─ Делитель частоты (÷N)         │\n│   ├─ Фазовый детектор              │\n│   └─ VCO (управляемый генератор)   │\n│                                    │\n│ Выход: стабильная частота          │\n│        145.000 МГц ±1 Гц           │\n│        Мощность: 1-10 мВт          │\n└────────────────────────────────────┘\n\nПример настройки:\n  Частота = (Опорный кварц) × N\n  145.000 МГц = 10 МГц × 14500 / 1000\n\n⚠️ VFO генерирует несущую, но НЕ усиливает её до 25-100 Вт\n```\n\n**d) Микрофонным усилителем**\n```\n❌ Микрофонный усилитель — это БЛОК 3 (до модулятора)\n\nМикрофонный усилитель усиливает ЗВУКОВОЙ сигнал:\n\n┌────────────────────────────────────┐\n│ Микрофонный усилитель (Блок 3)     │\n│                                    │\n│ Вход: микрофон (1-10 мВ)           │\n│   ├─ Динамический: 2 мВ            │\n│   ├─ Конденсаторный: 10 мВ         │\n│   └─ Электретный: 5 мВ             │\n│         ⬇                          │\n│   Предусилитель + эквалайзер       │\n│   (подъём ВЧ для разборчивости)    │\n│         ⬇                          │\n│ Выход: 0.5-1.0 В (к модулятору)    │\n│        Полоса: 300-3000 Гц         │\n└────────────────────────────────────┘\n\n⚠️ Микрофонный усилитель работает на ЗВУКОВЫХ частотах,\n   а не на ВЧ 145 МГц!\n\n⚠️ Выходная мощность ~1 мВт (милливатт),\n   а не 25-100 Вт как у PA!\n```\n\n### Практическое значение\n\n**Признаки неисправности усилителя мощности (блок 4):**\n```\n┌────────────────────────┬─────────────────────────────┐\n│ Симптом                │ Возможная причина           │\n├────────────────────────┼─────────────────────────────┤\n│ Мощность 0 Вт          │ Сгорел выходной транзистор  │\n│                        │ (короткое замыкание)        │\n├────────────────────────┼─────────────────────────────┤\n│ Мощность упала с 25 Вт │ Деградация транзистора      │\n│ до 5-10 Вт             │ (старение, перегрев)        │\n├────────────────────────┼─────────────────────────────┤\n│ Искажения модуляции,   │ Нелинейность PA             │\n│ сигнал \"хрипит\"        │ (перемодуляция)             │\n├────────────────────────┼─────────────────────────────┤\n│ TVI (помехи ТВ)        │ Неисправность ФНЧ на выходе │\n│ на 3/5/7 гармониках    │ PA (пропускает гармоники)   │\n├────────────────────────┼─────────────────────────────┤\n│ Высокий КСВ, срабатыв. │ Обрыв в выходном контуре PA │\n│ защиты                 │ или неисправность согласов. │\n└────────────────────────┴─────────────────────────────┘\n```\n\n**Измерение параметров PA:**\n```\nНеобходимые приборы:\n├─ Ваттметр проходящей мощности (0-100 Вт, 50 Ом)\n├─ КСВ-метр (для контроля согласования)\n├─ Эквивалент антенны (dummy load 50 Ом, 100 Вт)\n└─ Осциллограф (для контроля формы сигнала)\n\nПроцедура проверки:\n1. Подключить эквивалент антенны\n2. Установить минимальную мощность (5 Вт)\n3. Передать тест-сигнал (1 кГц тон)\n4. Измерить:\n   ├─ Выходную мощность P_out (должно быть 5 Вт ±10%)\n   ├─ КСВ (должен быть <1.5:1)\n   ├─ Ток потребления I_DC\n   └─ КПД = P_out / (U_DC × I_DC) × 100%\n5. Постепенно увеличивать мощность до максимума\n6. Проверить отсутствие перегрева радиатора (T < 60°C)\n```\n\n**Типичные мощности PA для разных применений:**\n```\n┌──────────────────┬──────────┬────────────────────┐\n│ Тип станции      │ Мощность │ Применение         │\n├──────────────────┼──────────┼────────────────────┤\n│ Портативная (HT) │ 0.5-5 Вт │ Городская связь    │\n│ Мобильная        │ 5-50 Вт  │ Автомобиль, ретр.  │\n│ Базовая          │ 25-100 Вт│ Дом, DX            │\n│ Ретранслятор     │ 10-50 Вт │ Покрытие региона   │\n│ Линейный усилит. │100-1500Вт│ HF DXpedition      │\n└──────────────────┴──────────┴────────────────────┘\n```\n\n**Схема защиты PA от перегрузок:**\n```\n┌──────────────────────────────────────────────┐\n│ Встроенные защиты в современных PA:          │\n│                                              │\n│ 1. Защита от КСВ (SWR Protection):           │\n│    └─ При КСВ > 2:1 → снижение мощности      │\n│    └─ При КСВ > 3:1 → отключение TX          │\n│                                              │\n│ 2. Тепловая защита (Thermal Shutdown):       │\n│    └─ Датчик на радиаторе транзистора       │\n│    └─ При T > 80°C → снижение до 50%         │\n│    └─ При T > 100°C → выключение             │\n│                                              │\n│ 3. Защита от перенапряжения питания:         │\n│    └─ Допустимо: 11-15 В (номинал 13.8 В)   │\n│    └─ При U > 16 В → отключение              │\n│                                              │\n│ 4. Ограничение длительности передачи (TOT):  │\n│    └─ Максимум 3-5 минут непрерывно          │\n│    └─ Затем пауза 30 сек для охлаждения      │\n└──────────────────────────────────────────────┘\n```","images":["../../pdf/images/page_156_img_01.png"]}