Лекция 15. Радиоприемные устройства

Назначение и классификация радиоприемных устройств. Ра­диоприемные устройства используют для радиосвязи, звукового и телевизионного вещания, радионавигации, радиолокации, радио-, телеуправления и т.д. Радиоприемное устройство должно содержать все необходимые узлы для осуществления следующих процессов:

- выделения из всей совокупности электрических колебаний, соз­даваемых в антенне внешними электромагнитными полями, сигнала от нужного радиопередатчика;

- усиления высокочастотного сигнала;

- детектирования, т.е. преобразования высокочастотного модули­рованного сигнала в ток, изменяющийся по закону модуляции;

- усиления продетектированного сигнала.

Дальнейшее преобразование сигнала зависит от конкретных осо­бенностей применения радиоприемника. Если, например, приемник предназначен для одноканальной радиотелефонной связи либо звукового или телевизионного вещания, то принятый сигнал после уси­ления превращается в звук и изображение при помощи телефона, громкоговорителя и приемной телевизионной трубки.

Если приемник предназначен для многоканальной радиосвязи, то продетектированный и усиленный сигнал подводится к оконечному устройству, в котором происходит разделение сигналов по отдельным каналам и, если требуется, дополнительная их обработка.

Применяемые в настоящее время радиоприемники делятся на: профессиональные и бытовые. Первые предназначаются для использования на линиях радиосвязи и для решения различных навигационных, телеметрических и других специальных задач. Вторые служат для приема программ звукового и телевизионного вещания.

Радиоприемные устройства можно классифицировать:

- по роду работы (радиотелефонные, радиотелеграфные, телеви­зионные, радионавигационные, радиолокационные и др.);

- по виду модуляции (с амплитудной модуляцией (AM), частот­ной модуляцией (ЧМ), однополосной амплитудной модуляцией (ОБП) и т.д.);

- по диапазону волн принимаемых сигналов (километровые, гектометровые, декаметровые и т.д.);

- по месту установки (стационарные, переносные, самолетные, ав­томобильные и др.);

- по схеме электропитания (от сети постоянного и переменного токов).

Основные показатели радиоприемников. Показатели радиопри­емников определяются их назначением. Для радиоприемников разных типов они могут быть различными.

Чувствительность характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Она обычно оценивается наименьшим значением ЭДС или мощностью радиосигнала в антенне, при которой возможен устойчивый прием с нормальным воспроизведением сигнала без недопустимого искажения его помехами.

Чувствительность приемников в зависимости от их назначения может колебаться в широких пределах. Так, чувствительность радиовещательных приемников находится в пределах 50.300 мкВ в зависимости от класса качества. Чувствительность радиолокационных приемников имеет значения порядка 10~¹²...10~¹⁵ Вт. Для приемников с ферритовой антенной используется понятие чувствительности по напряженности поля. Она имеет значение от 0,3 до 5 мВ/м.

Высокая чувствительность может быть практически реализована лишь в том случае, если уровень внешних помех или собственных шумов на выходе приемника в несколько раз ниже уровня сигнала. Поэтому приемники разных видов необходимо характеризовать не только их чувствительностью, но и так называемой реальной чувстви­тельностью, под которой понимается минимальная ЭДС в антенне, при которой обеспечивается не только нормальная мощность на вы­ходе, но получается определенное превышение уровня сигнала над уровнем внешних помех или собственных шумов.

Избирательностью (селективностью) радиоприемного устройства называется его спо­собность выделять из различных сигналов, отличающихся по час­тоте, сигнал принимаемой стан­ции. В соответствии с этим изби­рательность приемника оцени­вается как относительное ослаб­ление сигналов посторонних ра­диостанций, работающих на различных волнах, по отношению к сигналам принимаемого передатчика, на волну которого этот '£. приемник настроен. Избирательность осуществляется главным образом входящими в состав приемника колебательными контурами и фильтрами.

Естественно, что наибольшие трудности представляет ослабление помех от ближайших по частоте посторонних сигналов, т.е. сигналов соседнего частотного канала. Поэтому для оценки качества приемника всегда определяется его селективность в отношении помех соседнего канала.

В первом приближении количественную оценку избирательности можно производить по резонансной характеристике приемника, изо­бражающей зависимость коэффициента усиления от частоты колебаний в антенне. Избира­тельность в отношении помехи на частоте f_c определяется в этом случае как Se = K₀/K_n, где К₀ - коэффициент усиления на частоте настройки; К_п - коэффициент усиления на частоте f_n. Селективность удобно определять также в децибелах:

Se_дБ=20lgSe=K_0дб-K_пдб,

Так как передаваемое сообщение имеет определенную полосу частот, другой не менее важной функцией приемника является прием сигнала высокой частоты со всеми его боковыми частотами, т.е. одновременный прием определенной полосы частот. При этом необходимо, чтобы соотношения между амплитудами составляющих спектра сигнала оставались без изменений. Последнее можно обеспечить лишь при постоянной чувствительности приемника в определенной полосе частот. Поэтому понятно, что идеальная амплитудная частотная характеристика (АЧХ) приемника должна быть прямоугольной. При такой форме приемник одинаково принимает спектр боковых частот полезного сигнала, т.е. полоса пропускания такого устройства однозначно определяется как 2 f. Одновременно приемник с такой АЧХ обладал бы идеальной избирательностью, поскольку не пропускал бы сигналов мешающих станций и помех, частоты которых отличаются на f.

Частотная характеристика реального приемника отличается от прямоугольной. Полосой пропускания в данном случае называют область частот, в пределах которой ослабление спектра принимаемых колебаний не превышает заданного значения. Считается, что искажения будут не заметны на слух, если неравномерность АЧХ в пределах полосы пропускания не превышает 3 дБ. Это соответствует уровню 1/ 2 = 0,707. Именно на этом уровне отсчитывается полоса пропускания. Частотные свойства контура могут быть заданы его добротностью Q = f₀/(2 f).

Качество воспроизведения принятого сигнала зависит от различного рода искажений сигнала в отдельных каскадах приемника. К этим искажениям относятся частотные, фазовые и нелинейные. На качество принятого сигнала будут влиять также различного рода помехи: атмосферные, промышленные, помехи от соседних по частоте передатчиков, а в диапазонах УКВ - собственные шумы приемника.

Дата добавления: 2014-11-20