Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
5.3 Основные характеристики радиоприемных устройств
Наиболее важными характеристиками, определяющими эффективность использования радиоприемных устройств в системах радиомониторинга, являются:
• диапазон рабочих частот;
• амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);
• неравномерность коэффициента передачи в рабочем диапазоне;
• коэффициент стоячей волны по напряжению для входа приемника;
• избирательность по побочным каналам приема;
• избирательность по соседним каналам приема;
• коэффициент шума и предельная чувствительность радиоприемного устройства;
• чувствительность радиоприемного устройства по выходу демодулятора;
• динамический диапазон и точки пересечения по интермодуляции второго и третьего порядка;
• порог появления эффекта блокирования;
• величина перекрестных искажений;
• фазовые шумы, стабильность и скорость настройки синтезатора;
• масса и габаритные размеры;
• сложность в производстве и эксплуатации, стоимость.
Диапазон рабочих частот радиоприемника — это диапазон возможных частот настройки, в границах которого обеспечиваются его основные характеристики.
При плавной перестройке диапазон задают предельными частотами f0min - f0max Относительный диапазон характеризуют коэффициентом перекрытия
Кп = f0max / f0min
Измерительные радиоприемники, анализаторы спектра, селективные микровольтметры отличаются большими коэффициентами перекрытия.
Амплитудно-частотная характеристика линейного тракта приема — это зависимость сквозного коэффициента передачи при фиксированной частоте настройки РПУ. Пример АЧХ показан на рис. 5.5. Количественно АЧХ оценивается четырьмя параметрами: избирательностью 1/kΔf, при заданной расстройке Δf, полосой П1 при заданной неравномерности Sп1, коэффициентом прямоугольности П2/П1 при заданных уровнях ослабления Sп1/Sп2. неравномерностью АЧХ в полосе прозрачности Sп1.
Рис. 5.5. Оценка неравномерности АЧХ линейного тракта приема
На практике коэффициент передачи тракта РПУ меняется в зависимости от частоты. Пример подобной зависимости показан на рис. 5.6. Обычно в пределах одного поддиапазона неравномерность коэффициента передачи меняется плавно, а местах стыков поддиапазонов наблюдаются разрывы сквозной АЧХ, что связано с коммутацией трактов приемника при перестройке, например, с последней частоты предыдущего поддиапазона на первую частоту следующего поддиапазона.
Неравномерность коэффициента передачи Sk оценивают по максимальному относительному отклонению коэффициента передачи kmax от его среднего значения k0:
Sk=201g[(kmax - k0)/k0]. (5.2)
При использовании РПУ для измерения уровней сигналов неравномерность АЧХ определяет более жесткую (метрологическую) характеристику — предел допускаемой относительной погрешности измерения уровней: максимальное относительное отклонение измеренной величины от ее действительного значения,
Рис. 5.6. Амплитудно-частотная характеристика тракта РПУ: fi — нижняя частота рабочего диапазона; fk — верхняя частота рабочего диапазона.
Коэффициент стоячей волны по напряжению.
Если входной импеданс {комплексное сопротивление) приемника отличается от сопротивления кабеля антенной системы, то не вся мощность, передаваемая по кабелю, будет поступать в приемник. Часть мощности сигнала будет отражаться обратно. Отраженный сигнал будет складываться с падающим, когда фазы их совпадают, и вычитаться, когда он будет находиться в противофазе. В результате в подводящем кабеле появится ряд максимумов и минимумов напряжения на интервалах, равных половине длины волны. Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) — это отношение максимума напряжения к его минимуму:
(5.3)
Поскольку Umax=Uпад + Uотр, a Umin= Uпад - Uотр, где Uпад — напряжение падающего сигнала, Uorp —напряжение отраженного сигнала, выражение (5.3) можно переписать следующим образом;
…………(5.4)
где г = Uотр / Uпад – отношение напряжений отраженного и падающего сигналов.
Поскольку отношение мощностей отраженного Ротр и падающего Рпад сигналов
(5.5)
КСВН можно записать в следующем виде:
(5.6)
На рис. 5.7 представлена зависимость КСВН от отношения мощности отраженной волны к мощности падающей волны. Если входное сопротивление приемника чисто активно и равно волновому сопротивлению входного кабеля, то КСВН S = 1 и отраженная мощность отсутствует. Если входное сопротивление не равно волновому сопротивлению кабеля, то КСВН становится больше единицы. Если отраженная мощность равняется 10 % падающей мощности, то КСВН S ≈ 2, если отраженная мощность составляет 25 % падающей, то КСВН S ≈ 3. На практике для входных устройств радиоприемных устройств допустимым считается КСВН S < 3.
Рис. 5.7. Зависимость КСВН от отношения мощности отраженной волны к мощности прямой волны
В англоязычной технической литературе для обозначения КСВН используется сокращение VSWR (Voltage Standing Wave Ratio).
Основной канал и побочные каналы приема.
Полоса частот, в которой находится спектр принимаемого сигнала, образует основной канал приема. Частотные полосы, которые примыкают к основному каналу и могут быть заняты спектрами посторонних сигналов, образуют соседние каналы приема.
Образование побочных каналов приема объясняется преобразованием частот в супергетеродинных приемниках. Процесс преобразования частоты состоит в трансформации напряжения высокой частоты сигнала на частоте настройки f0 в напряжение другой ПЧ fпч без изменения вида и характера модуляции. При преобразовании частота может как понижаться (fпч < f0), так и повышаться (fпч > f0).
Преобразователь частоты обычно состоит из местного гетеродина — маломощного генератора, генерирующего колебания частоты fг, и смесителя — элемента, в котором смешиваются колебания исходного сигнала и сигнала гетеродина и выделяется одна из комбинационных частот, например, с понижением частоты (рис. 5.8):
(5.7)
Эта комбинационная частота и является промежуточной частотой. Таким образом, в преобразователе частоты происходит изменение несущей частоты сигнала без искажения содержащейся в сигнале информации.
Рис. 5.8. Смещение частоты принимаемого сигнала
Рис. 5.9. Образование зеркального канала
Смеситель частот создает спектр комбинационных частот при подаче на нее двух или более сигналов разной частоты. В нем происходит перенос спектра сигнала в область ПЧ без нарушения амплитудных и фазовых соотношений составляющих. Однако так же можно принять радиоизлучение и выше частоты гетеродина:
(5.8)
Таким образом, полезному каналу с приемом сигнала на частоте fс соответствует паразитный канал с приемом на зеркальной частоте fзк:
(5.9)
Все внутренние параметры преобразователей частоты для зеркального канала и канала на частоте сигнала совершенно одинаковы. Поэтому зеркальный канал является одним из наиболее опасных паразитных каналов приема (рис. 5.9).
При использовании суммарной частоты частота зеркального канала
(5.10)
Другим побочным каналом, который называют каналом прямого прохождения, является канал, частота которого равна промежуточной (рис. 5.10). Если на вход преобразователя частоты поступает сигнал, частота которого равна промежуточной, то происходит прямое прохождение этого сигнала без преобразования частоты, но с усилением в преобразователе частоты и в каскадах тракта промежуточной частоты.
Следует отметить, что частота канала прямого прохождения постоянна и равна промежуточной частоте, в то время как частота зеркального канала каждый раз меняется при перестройке приемника. Канал прямого прохождения, не связанный с преобразованием частот, является столь же опасным, как и зеркальный канал. Однако при оценке опасности указанных паразитных каналов следует учитывать, что канал прямого прохождения с выбранной fпч фиксирован, а зеркальный канал перемещается за каналом полезного сигнала. Поэтому вероятность прохождения помехи по зеркальному каналу выше, чем по каналу прямого прохождения,
Рис. 5.10. Образование канала прямого прохождения
Рис. 5.11. Образование комбинационного канала
Борьба с побочными каналами приема возможна только в цепях до преобразователя частоты — во входных цепях, цепях преселектора и усилителя высокой частоты. Для устранения помех станций, частота которых равна или близка к промежуточной частоте, на входе приемника (в тракте сигнальной частоты) часто включают специальные фильтры-пробки.
Побочными каналами являются также каналы, частоты которых отличаются от гармоник гетеродина 2fГ, 3fГ.....kfГ на величину fпч:
(5.11)
где k — любое целое число.
Побочный канал на комбинационных частотах fкк образуется в результате взаимодействия составляющих спектра преобразователя частоты с частотой гетеродина или его гармоник (рис. 5.11):
(5.12)
где m, n - любые положительные и отрицательные целые числа. Частота побочного комбинационного канала
(5.13)