Общие вопросы проектировани радиоприемных устройств

Радиоприемным устройством (РПрУ) называется устройство для приема электромагнитных волн радиодиапазона (то ест с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра) с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.

Радиоприемное устройство состоит из антенны, радиоприемника и оконечного устройства [2]. В данном пособии рассматриваются только вопросы проектирования радиоприемников.

Параметры радиоприемных устройств

В техническом задании на проектирование обычно указываются электрические, конструктивно-эксплуатационные и производственно-экономические показатели [2].

К основным электрическим характеристикам относятся верность воспроизведения сообщения, диапазон рабочих частот, чувствительность, избирательность, динамический диапазон, помехоустойчивость эффективность регулировок и электромагнитная совместимость.

К конструктивно-эксплуатационным характеристикам относятся масса, габариты, экономичность питания, надежность, ремонтопригодность, эргономические показатели и стабильность характеристи при изменении условий эксплуатации.

В производственно-экономические показатели входят стоимость, степень интеграции и унификации узлов, серийноспособность, вид технологического процесса при изготовлении и сроки разработки.

В задании на учебное проектирование приводится только некоторая часть этих показателей, остальные дорабатываются студентом в процессе проектирования. Заданные показатели обязательно должны быть выдержаны, желательно с некоторым запасом, учитывающи старение элементов и различия в условиях эксплуатации. Однако значительное превышение качественных показателей недопустимо. Эт связано с тем, что улучшение одних характеристик всегда сопровождается ухудшением других. Например, при увеличении чувствительности приемника может ухудшиться его избирательность, уменьшитьс динамический диапазон, возрасти стоимость и т. д. На стадии проектирования необходимо достигнуть некоторого компромисса, обеспечивающего достаточно высокие показатели по всей совокупности параметров.

Качественные показатели супергетеродинного приемника определяются следующими электрическими характеристиками:

1. Чувствительность — способность приемника принимать слабы сигналы. Количественно для радиоприемников умеренно высоких частот чувствительность оценивается минимальной ЭДС в антенне Е_АВ нормально модулированного сигнала, при которой на выходе приемника сигнал воспроизводится с требуемым качеством.

Под требуемым качеством можно понимать:

• — получение заданного уровня сигнала на выходе приемника (та определяется максимальная чувствительность);
• — получение определенного отношения мощности сигнал к мощности шумов на выходе приемника (так определяетс реальная чувствительность)',
• — выполнение одного из вероятностных критериев качества приема (вероятность правильного приема, вероятность ошибки).
• 2. Избирательность (селективность) — способность приемника выделять полезный сигнал, ослабляя действие помех.

Основное значение имеет частотная избирательность. Различают односигнальную и многосигнальную (эффективную) частотную избирательность.

Односигнальная избирательность определяется амплитудно-частотной характеристикой фильтров усилительно-преобразовательного тракта приемника при действии на его входе одного малого сигнала, не вызывающего нелинейных эффектов. Она оценивается по нормированной амплитудно-частотной характеристике:

1.1. Параметры радиоприемных устройств.

где К{/) — модуль коэффициента усиления по напряжению на произвольной частоте/, К₀ — резонансный коэффициент усиления. Селективность оценивается обратной величиной:

и определяет ослабление помехи при заданной расстройке

Обычно избирательность выражается в децибелах:

Методом односигнальной избирательности оценивается также избирательность по побочным каналам приема супергетеродинного приемника: по зеркальному каналу, по каналу прямого прохождения, по каналам преобразования частоты, образованным гармониками частоты гетеродина.

В условиях действия сильных помех, приводящих к эффектам блокирования сигнала, перекрестной модуляции и интермодуляции, используется понятие эффективной ши многосигнальной избирательности.

Блокированием называют уменьшение коэффициента усиления усилительно-преобразовательного тракта под действием сильных мешающих сигналов с частотами, отличающимися от частот основного и побочного каналов приема. Перекрестная модуляция проявляетс в переносе модуляции помехи на несущую полезного сигнала за сче нелинейности усилительно-преобразовательного тракта. Интермодуляция заключается в том, что при воздействии на нелинейный элемент усилительно-преобразовательного тракта двух или более поме различных частот на его выходе в спектре интермодуляционных колебаний вида т/ ± п/₂± р/, ±… возникает составляющая, совпадающая либо с частотой настройки приемника, либо с частотой какого-то побочного канала приема.

Количественно многосигнальная избирательность может быть оценена полосой забития сигнала, коэффициентом перекрестной модуляции или допустимым уровнем взаимомодулирующих сигналов.

• 3. Помехоустойчивость — способность приемника обеспечиват нормальное функционирование в условиях воздействия определенной совокупности помех. Существуют различные критерии количественной оценки помехоустойчивости: вероятностный, энергетический, артикуляционный.
• 4. Электромагнитная совместимость — возможность приемника работать совместно с другими радиоэлектронными устройствам и системами.
• 5. Верность воспроизведения сообщений. Количественно верност воспроизведения оценивается искажениями выходного сигнала приемника по отношению к модулирующей функции. К статическим искажениям относятся линейные (амплитудно-частотные и фазовые) В и нелинейные (коэффициенты гармоник основной частоты модуляции). К динамическим искажениям относятся переходные искажения, характеризующие временную зависимость выходного напряжени приемника при подаче на его вход радиоимпульса (время запаздывания импульса, время нарастания переднего фронта, выброс переходной характеристики, спад плоской вершины импульса).
• 6. Динамический диапазон характеризует допустимый минимальны и допустимый максимальный уровни входных сигналов. Динамически диапазон по основному каналу приема — это пределы изменения уровн входных сигналов, при которых потеря информации не превышает заданного значения. Нижняя граница динамического диапазона по основному каналу приема ограничена шумами приемника, верхняя — нелинейными искажениями. Динамический диапазон по соседним канала приема ограничен искажениями информации, возникающими за сче действия мощных помех, действующих в соседних каналах.

Среди других электрических характеристик отметим характеристики частотной настройки (диапазон или набор рабочих частот), параметр регулировок, выходную мощность, параметры системы питания. Кром электрических характеристик, большое значение имеют конструктивноэксплуатационные и производственно-экономические характеристики.

Большинство характеристик приемника определяются его линейным трактом, под которым понимают совокупность каскадов, включенных последовательно между антенно-фидерным трактом и детектором. В приемниках сигналов с частотной или фазовой модуляцией, содержащих ограничитель амплитуды, линейный тракт заканчивается на входе ограничителя.