Основные типы радиоприемных устройств

Назначение приемника во многом определяет технические решения, выбираемые при проектировании, поэтому в рамках учебного проектирования, при анализе ТЗ, необходимо ознакомиться с решениями, применяемыми в типовых приемниках определенного назначения.

Радиовещательные приемники

Основное назначение радиовещательных приемников — высококачественное воспроизведение музыкальных и речевых передач.

Радиовещательный прием осуществляется в километровом (150…300 кГц), гектометровом (300… 1800 кГц) и метровом (66… 108 МГц) диапазонах радиочастот. Для звукового вещания выделены определенные области частот, которые традиционно характеризуют как диапазоны длинных волн ДВ, средних волн СВ, коротких волн КВ и ультракоротких волн УКВ. Коротковолновый диапазо разбивается на ряд поддиапазонов, расположенных вблизи волн с длиной 75, 49, 41, 31,25,19,16, 13 и 11 метров.

В зависимости от условий эксплуатации радиоприемные устройства подразделяются на стационарные, переносные, автомобильные и миниатюрные. По электроакустическим параметрам и по комплексу потребительских удобств они делятся на четыре группы сложности: 0, 1, 2 и 3.

Аналоговые сигналы звукового вещания имеют следующие виды модуляции: АМ, ЧМ, ЧМ-стерео и АМ-стерео. В некоторых страна наряду с аналоговыми используются цифровые сигналы. В Росси Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) приняла решение об организации в ряде регионов опытных зон экспериментально го цифрового звукового радиовещания стандарта ОШУ! в диапазоне 3,95—26,1 МГц. ОЯМ позволяет вести вещание с качеством, сравнимым с ЧМ, используя частоты ниже 30 МГц (это позволяет увеличит дальность распространения сигнала). Использование диапазона УКВВ рассматривается в рамках стандарта ОЯМ+. Стандарт ОЯМ предполагает использование части старой аппаратуры вещания, в частност антенн, для снижения затрат. Вещание в формате ОЯМ устойчив к эффектам затухания и интерференции сигнала, которым подвержено обычное вещание.

Приемники радиосигналов должны иметь достаточно высокие качественные показатели, обладая приемлемой стоимостью. Они должны также иметь простое управление и отличаться высокой надежностью так как эксплуатируются неквалифицированными пользователями.

Для измерения чувствительности АМ-приемников используется модулированный гармоническим колебанием сигнал с глубиной модуляции несущей от = 0,3 и частотой модуляции Р= 400 или 1000 Гц Стандартную выходную мощность принимают равной 50 мВт для приемников с выходной мощностью больше 150 мВт и 5 мВт для приемников с выходной мощностью, не превышающей 150 мВт. Требуемо отношение сигнал/шум на выходе приемника составляет 20 дБ.

Для ЧМ-приемников УКВ-диапазона в качестве испытательных используют сигналы с девиацией частоты 15 кГц (при пиковой девиации 50 кГц, которая принимается в диапазоне частот 64…74 МГц) ил 22,5 кГц (при пиковой девиации 75 кГц, которая принимается в диапазоне частот 88… 108 МГц). Отношение сигнал/шум на выходе приемника должно быть не менее 26 дБ.

Для характеристики односигнальной (линейной) селективности используют следующие параметры:

• — Селективность по соседнему каналу. Частота соседнего канал отличается от частоты настройки в диапазонах АМ на ±9 кГ (в Европе) или ±10 кГц (в США и Японии), а в диапазонах ЧМВ на ± 180 кГц или ±300 кГц.
• — Селективность по зеркальному каналу. Частота зеркального канала выше частоты настройки на удвоенное значение промежуточной частоты (при верхней настройке гетеродина).
• — Селективность по промежуточной частоте.
• — Селективность по дополнительным каналам приема, образованным взаимодействием гармоник частоты сигнала и частоты ге теродина. Наиболее опасные из них располагаются между соседним и зеркальным каналами приема.

Ширина спектра принимаемого сигнала в случае АМ равна удвоенной верхней частоте модуляции, в случае ЧМ она составляет 180 кГц в отечественном УКВ-диапазоне и 250 кГц в зарубежном ПМ-диапазоне.

Современные радиовещательные приемники, как правило, строятся по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты. Прямое усиление используется лишь в миниатюрных переносных приемниках с низкими показателями качества, а двукратное —В в дорогих приемниках, приближающихся по показателям к профессиональным.

Ключевая особенность приемников прямого преобразования — отсутствие зеркального и прямого канала приема. Поэтому приемники прямого преобразования могут не содержать высокоизбирательных входных цепей, а все остальные узлы и блоки можно упаковать в одну микросхему без существенного количества навесных элементов Именно такие дешевые миниатюрные приемники встраивают в многофункциональные гаджеты типа сотовых телефонов.

Станции, работающие в ДВ и СВ-диапазонах, принимаются на встроенную ферритовую (магнитную) антенну. Программы КВВ и УКВ-диапазона принимаются на штыревую (телескопическую) антенну. В приемнике может быть предусмотрена работа и от внешне антенны.

В качестве примера на рис. 2.1 приведен вариант структурной схемы супергетеродинного радиовещательного приемника ЧМ-стереосигналов при однократном преобразовании частоты.

Сигнал от антенны поступает на входную цепь ВЦ, представляющую собой узкополосный фильтр, и далее на усилитель радиочастоты УРЧ. После преобразования частоты в смесителе См сигнал усиливается в усилителе промежуточной частоты УПЧ и направляется в частотный детектор. При стереофоническом вещании разделение сигналов левого (Л) и правого (П) каналов происходит в стереодекодер СтД, звуковые сигналы с которого поступают в усилители низких (звуковых) частот. Автоматическая подстройка частоты АПЧ обеспечивает точность и стабильность настройки на станцию. Автоматическа регулировка усиления АРУ обеспечивает стабильность уровня сигнала на входе детектора. Паразитная амплитудная модуляция устраняется за счет применения схемы частотного детектора, нечувствитель-ной к ней. Для удобства слушателя вводятся дополнительные схемы: схема бесшумной настройки БшН и схема слежения за настройко ССН, со стереодекодера выдаётся сигнал индикации «стереорежима».

Рис. 2.1. Пример структурной схемы радиоприемного тракта вещательного приемника:

ВЦ — входная цепь, УРЧ — усилитель радиочастоты, См — смеситель, Г — гетеродин, УПЧ — усилитель промежуточной частоты, ЧД — частотный детектор, СтД — стереодекодер, УНЧ — усилитель низкой частоты, АРУ — автоматическая регулировка усиления АПЧ — автоматическая подстройка частоты, БшН — бесшумная настройка, ССН — схема слежения за настройкой При приеме АМ-сигналов промежуточная частота, как правило, выбирается из стандартного ряда частот: 455, 465 кГц для АМ и узкополосной 4M, 10,7 МГц при приеме широкополосных ЧМ-сигналов В стереовещании для передачи так называемого комплексного стереосигнала используются более широкополосные сигналы с полярной модуляцией (стандарт 01RT) и с пилот-тоном (стандарт CCI R).

Для современных радиовещательных приемников наиболее характерны следующие особенности: улучшение основных показателей качества, отказ от механических и электромеханических узлов и деталей, применение цифровых систем управления, синтезаторов частот и микропроцессоров, а также миниатюризация и повышение требований к дизайну.

Улучшение показателей качества осуществляется за счет применения современной элементной базы и схемотехники. Существует большое число транзисторов, устойчиво работающих на высоких частотах, имеющих большие коэффициенты усиления, малые собственные шумы, хорошую линейность характеристик. Применяются электронные системы настройки с помощью варикапов и всевозможные устройства подавления помех. Выпускается широкая номенклатур специализированных интегральных микросхем и больших интегральных микросхем, на которых выполняются любые блоки радиоприемного устройства и даже практически весь тракт приемника.

Бытовой радиоприемник должен иметь хорошие эргономические характеристики и удовлетворять требованиям художественной эстетики.