Типовые схемы приемников станций помех КВ и УКВ диапазонов

Назначение, классификация и основные параметры радиоприемных устройств.

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА КВ И УКВ ДИАПАЗОНОВ

 

 

Обобщенная структурная схема радиоприемного устройства [13,21]

Большое многообразие радиоприемных устройств связывает общность построения структурной схемы. На рис.3.3.1 в несколько упрощенном виде изображена схема системы радиосвязи. Ее назначение состоит в том, чтобы наиболее точно восстановить на выходе приемного устройства передаваемое от датчика сообщение. С помощью сообщения модулируется один из параметров высокочастотного колебания. Такое модулированное колебание называется радиосигналом, который формируется в передающем устройстве и излучается в окружающее пространство. При прохождении в системе радиосвязи радиосигнал искажается. Эти искажения обусловлены следующими причинами:

1) техническим несовершенством аппаратуры системы радиосвязи;

2) различными неоднородностями среды, в которой происходит рас­пространение радиосигнала;

3) мешающим действием внешних помех (атмосферных, промышленных, специально организованных и т. д.);

4) мешающим действием принципиально неустранимого собственного шума радиоприемного устройства.

 

 

Рис.3.3.1

 

Радиоприемное устройство может быть представлено с помощью структурной схемы (рис. 3.3.2), назначение отдельных узлов в которой определяется основными функциями, выполняемыми каждым радиоприемным устройством. К ним относятся:

1.Преобразование электромагнитного поля сигнала в высокочастотные токи или напряжения. Такое преобразование выполняет приемная антенна.

2.Выделение колебаний с частотой принимаемого сигнала и эф­фективное подавление сигналов на других несущих частотах, т. е. осу­ществление частотной избирательности сигнала. Эта задача решается избирательными системами, входящими в тракт высокой частоты.

 

Рис.3.3.2

3.Детектирование принятого сигнала, т. е. выделение напряжения, соответствующего модулирующему сигналу, с помощью которого передается полезное сообщение. Эта задача в зависимости от вида модуляции сигнала решается амплитудным, частотным или фазовым детекторами.

4.Ослабление мешающего действия помех, спектр которых частично или полностью перекрывает спектр сигнала, т. е. обеспечение помехоустойчивого радиоприема. Все способы повышения помехоустойчивости основаны на использовании каких-либо различий между сигналом и помехой. Реализация этих способов заключается в соответствующем выборе электрических характеристик отдельных блоков радиоприемника и введении специальных схем обработки принимаемых колебаний. Эти схемы могут быть включены как в высокочастотный, так и в низкочастотный тракт.

5.Усиление принятого сигнала с целью обеспечения нормальной работы исполнительного устройства, воспроизводящего принятое сообщение, и вспомогательных схем защиты от помех. В общем случае усиление может производиться в трактах как высокой, так и низкой час­тоты.

Основная обработка принятого сигнала, как следует из изложенного, производится в трех основных звеньях радиоприемного устройства: в высокочастотном (ВЧ) тракте, детекторе и низкочастотном (НЧ) тракте. Эту часть (она выделена на рис. 3.3.2 пунктиром) принято называть радиоприемником. Конкретное схемное выполнение радиоприемника определяется общими требованиями, предъявляемыми к радиоприемному устройству в целом.

В зависимости от схемного выполнения высокочастотного тракта радиоприемники разделяются на два основных типа: приемники прямого усиления и супергетеродинные приемники.

По области применения приемники делятся на вещательные, связные, радиолокационные, телевизионные и т.д.

По диапазону – делятся на приемники ДВ и СВ, КВ, УКВ, СВЧ, а в общем случае на приемники умеренно высоких частот и СВЧ.

 

Основные характеристики радиоприемных устройств

 

Основными характеристиками радиоприемных устройств являются: частотный диапазон, чувствительность, избирательность.

Частотные диапазоны

На рис.3.3.3 приведена международная классификация волн по диапазонам (см. также табл. 1.4.1).

 

 

Рис.3.3.3

При радиоприеме широко применяется также деление диапазона на две категории частот: диапазон умеренно высоких частот и диапазон сверхвысоких частот. Граница между этими частотам расположена в области метровых волн.

Диапазон умеренно высоких частот характерен для связи и радиовещания. Для таких приемников характерно следующее:

работа с АМ сигналами;

узкая полоса пропускания (до 10 кГц);

высокая избирательность по соседнему каналу;

сравнительно низкое усиление.

В диапазоне сверхвысоких частот используются все виды модуляции, ширина спектра сигнала может измеряться десятками мегагерц, рост усиления ограничивается здесь внутренними шумами приемника, частотная избирательность по соседнему каналу не играет существенной роли. Таким образом, для приемников СВЧ диапазона характерна работа как с узкополосными, так и широкополосными сигналами; использование всех видов модуляции; понижены требования к частотной избирательности; возможность получения высокого усиления.

 

Чувствительность приемников

Чувствительность - это способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность определяется минимальной величиной входного сигнала, которая обеспечивает нормальное функционирование исполнительного устройства при заданном превышении сигнала над помехой.

Чувствительность приемника ограничивается его шумами. Шумовые свойства самого приемника принято оценивать коэффициентом шума, который показывает степень уменьшения отношения сигнал/шум на выходе линейной части приемника по сравнению с этим отношением на входе. Следует отметить, что шумовые свойства приемника в основном определяются первыми каскадами, где собственный шум по уровню соизмерим с сигналом. Кроме того, шумовые свойства приемника определяются не только коэффициентами шума отдельных каскадов, но и их коэффициентами усиления по мощности.

 

Избирательность радиоприемника

Все способы избирательности основаны на том, что радиоприемное устройство отличает сигнал от помехи по некоторым признакам, свойственным только сигналу.

Основные виды избирательности: частотная, пространственная, поляризационная, амплитудная, временная, по форме сигнала.

 

Общие технические требования к радиоприемным устройствам

 

1. Диапазон рабочих частот. Рабочие частоты приемника могут быть заданы частотным диапазоном, в пределах которого должна обеспечиваться плавная перестройка (вещательные приемники), или набором фиксированных частот (телевизионные, связные приемники). Часто приемники предназначаются для приема сигналов одной частоты (приемники радиовысотомеров).

Полный диапазон перестройки приемника обычно разбивается на ряд поддиапазонов. Отношение крайних частот поддиапазона называется коэффициентом перекрытия поддиапазона: Кпд = fомакс / fомин.

При проектировании приемника коэффициент перекрытия поддиапазона выбирают обычно не более Кпд = 2 - 3. Такое ограничение величины Кпд ,впервую очередь, обусловлено конструктивными возможностями переменных конденсаторов, с помощью которых перестраивается частота приемника. Как правило, максимальная (С_макс) и минимальная (С_мин) емкости переменного конденсатора находятся в соотношении

Смакс = (25…50) Смин.

При этом условии коэффициент перекрытия поддиапазона не может превзойти величины 5-7.

В действительности величина Кпд оказывается меньше, так как ко­лебательный контур неизбежно шунтируется так называемой схемной емкостью С_сх, обусловленной собственной емкостью катушки индуктивности, емкостью монтажных проводов и т. д.

2.Качество воспроизведения модулирующей функции.

Качество воспроизведения модулирующей функции определяется нелинейными, частотными и фазовыми искажениями в каскадах приемника.

3.Стабильность характеристик (обычно стабильность частоты настройки приемника и стабильность его коэффициента усиления).

4.Регулировки в приемнике.

Регулировки в приемнике подразделяют на ручные и автоматические. Кроме органов настройки на рабочую частоту, в перечень основных ручных регулировок приемника входят: регулировка усиления ВЧ тракта, регулировка уровня выходной мощности (или напряжения), регулировка частотной избирательности, регулировка пространственной избирательности.

К наиболее распространенным видам автоматических регулировок в приемниках относятся автоматическая регулировка усиления (АРУ) и автоматическая подстройка частоты (АПЧ).