Прием и преобразование радиосигналов

Сформированный радиосигнал, усиленный по мощности, излученный передающей антенной, пройдя определенное расстояние по эфиру, принимается антенной радиоприемника. Мощность электромагнитных колебаний, наведенных в антенне, невелика, она соизмерима с мощностью помех. Помехи — это электромагнитные колебания, созданные либо внешними причинами, либо собственные шумы радиоприемника.

При приеме радиосигналов необходимо:

• 1) выделить полезный радиосигнал из помех;
• 2) выбрать нужный радиосигнал из других сигналов, наведенных в приемной антенне;
• 3) усилить мощность колебаний, созданных в антенне принимаемым радиосигналом, до уровня, достаточного для процесса достоверного извлечения информации;
• 4) извлечь из принятого радиосигнала передаваемую информацию с минимально возможными искажениями.

Прежде чем рассмотреть, как решаются эти проблемы, следует разобраться в том, что мешает приему полезных радиосигналов.

Шумы в радиоприемниках

Шумом называют случайные колебания тока или напряжения в электрических цепях. Шум возникает в тех элементах цепей, где есть подвижные заряды, т. е. в проводниках. Основная причина шума — тепловое движение подвижных носителей заряда — электронов и дырок.

Шум двухполюсника

На выводах любого двухполюсника с импедансом Z имеется флуктуирующее напряжение, средний квадрат которого подчиняется формуле Найквиста.

Т]ж.

где к = 1,38−1 (Г²³ —— — постоянная Больцмана; Г — темпераК тура двухполюсника, К; /|, /₂ — границы полосы пропускания электрической цепи, в которую включен двухполюсник.

В частности, на выводах резистора с постоянным сопротивлением R имеется напряжение шума со средним квадратом.

где Af = /₂ — f_x — полоса пропускания цепи.

Если двухполюсником является колебательный контур, то средний квадрат шумового напряжения.

где R_pe3 — резонансное сопротивление; П_ш — шумовая полоса пропускания, которая связана с полосой пропускания по уровнюЗдБ следующим соотношением:

Шум соединений двухполюсников

При последовательном соединении двухполюсников общее напряжение шума.

Если же двухполюсники соединены параллельно, то целесообразно вместо шумового напряжения использовать шумовой ток, средний квадрат которого может быть записан следующим образом:

где G — проводимость резистора.

Суммарный ток шума при параллельном соединении двухполюсников.

Шум четырехполюсника

Возможность достоверного приема информации зависит от отношения мощности сигнала Р_с к мощности шума Р_ш на выходе приемника. Поскольку в каждом четырехполюс;

Р

нике имеются шумящие элементы, то отношение —на вы;

_г Рш

ходе всегда меньше, чем на входе. Связь этих отношении определяется коэффициентом шума.

Выражение несложно преобразовать к виду.

где Р _соб — мощность собственного шума четырехполюсника; К_р — коэффициент передачи мощности четырехполюсника. Из (8.1) очевидно, что N > 1.

Шум каскадного соединения четырехполюсников

Функциональную схему радиоприемника можно представить в виде каскадного соединения четырехполюсников. Каждый I-й каскад имеет свой коэффициент передачи мощности K_Pi и коэффициент шума N_t (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Каскадное соединение четырехполюсников

Коэффициент шума каскадного соединения четырехполюсников подчиняется следующему соотношению.

Используя (8.1) и (8.2), можем рассчитать, какое отно;

^г р Л

шение —^ должно быть на входе радиоприемника, если Лх f ^РЛ

известно это отношение на выходе -г-, при котором.

< )_вых

обеспечивается достоверный прием информации.