Основные технические параметры радиоприемных устройств.

Различают: усилительные, частотные и шумовые характеристики.

1. Чувствительность – способность приемника обеспечить требуемое качество обработки сигнала с минимальным значением мoщности Pmin и ЭДС сигнала Emin. Обработка всегда идет на фоне внешних и внутренних помех (шумов)

2. Усиление преемника – определяет увеличение мощности полезного сигнала за счет энергии источника питания. В плане усиления приемники характеризуются функцией усиления по напряжению и по мощности. АЧХ – определяет распределение амплитуды по оси частот. ФЧХ – распределение фазового сдвига по оси частот.
; ;
Усилители стостоят из: 1) Активного прибора, 2) Источника питания, 3) Согласующей цепи. Полоса пропускания – диапазон частот, в котором мощность уменьшается в 2 раза П0.7=f2=f1

3. Избирательность (селективность) приемника. Под избирательностью понимают частотную избирательность.

4. Амплитудная характеристика и динамический диапазон. АХ-зависимость амплитуды выходного сигнала от входного. По АХ определяют динамический диапазон. ДД – диапазон изменения амплитуды входного сигнала, при котором обеспечивается требуемое качество обработки сигналов.
Диапазон перестройки по частоте –диапазон частот от Fmin до Fmax, в пределах которого обеспечивается обработка сигнала с требуемым качеством.

5. Помехоустойчивость – возможность обработки сигнала при воздействии на его вход различных помех.

6. Электромагнитная совместимость – это возможность приемника работать с различными радиотехническими средствами.

4. Интермодуляционные помехи, блокирование и перекрестная модуляция. Искажения выходного сигнала.

Интермодуляционные помехи (ИП) – образуются при взаимодействии двух или более сигналов различных частот на нелинейном элементе. В зависимости от типа нелинейности в системах связи различают интермодуляцию:

· передатчиков

· на входных цепях приемника

· на пассивных нелинейностях АФУ (нелинейными свойствами обладают практически все элементы антенно-фидерного тракта: кабели, разъемы, ферритовые устройства, антенны и пр.)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ - взаимная модуляция двух или большего числа колебаний вследствие их взаимодействия в нелинейных устройствах или при распространении в пространстве с нелинейными свойствами.

Искаже́ ния сигна́ ла — изменение сигнала, вызванное несовпадением идеальных и реальных характеристик системы его обработки и передачи.

Нелинейные искажения вызваны нелинейностью системы обработки и передачи сигнала. Эти искажения вызывают появление в частотном спектре выходного сигнала составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой изменения формы колебаний, проходящих через электрическую цепь (например, через усилитель или трансформатор), вызванные нарушениями пропорциональности между мгновенными значениями напряжения на входе этой цепи и на ее выходе. Это происходит, когда характеристика выходного напряжения нелинейно зависит от входного. Количественно нелинейные искажения оцениваются коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник.

Частотные искажения вызваны неидеальностью амплитудно-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала. Показателем степени частотных искажений, возникающих в каком-либо устройстве, служит неравномерность его амплитудно-частотной характеристики, количественным показателем на какой-либо конкретной частоте спектра сигнала является коэффициент частотных искажений. Коэффициент частотных искажений — отношение коэффициента передачи на средних частотах к его значению на данной частоте.

Фазовые искажения вызваны неидеальностью фазо-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала. Искажения, вызванные нарушением фазовых соотношений между отдельными спектральными составляющими сигнала при передаче по какой-либо цепи.

Динамические искажения вызваны неидеальностью динамических харктеристик (быстродействие, перерегулирование и т. д.) системы обработки и передачи сигнала. Искажения формы сигнала из-за ограниченной скорости нарастания выходного напряжения при быстрых изменениях входного напряжения.

Перекрёстные искажения (приёмника) Коэффициент перекрёстных искажений — отношение отклика, возникающего в результате перекрёстных искажений, к заданному отклику на полезный радиосигнал.

Взаимомодуляционные искажения (передатчика) Коэффициент взаимомодуляционных искажений — отношение мощности комбинационной составляющей спектра выходного сигнала к мощности несущей радиопередатчика.

5. Детекторный приемник. Структурная схема приемника прямого усиления; достоинства и недостатки.

Схема детекторного приемника:

Входное устройство обеспечивает выделение сигнала и его согласование с приемной антенной.

Детектор – формирует на выход напряжение, изменяющееся согласно закону модулирующего сигнала.

Детекторный приемник используется в мм и оптическом диапазоне, где помехи линейны.

Устранение недостатков детекторного приемника: малой чувствительности и невысокой избирательности можно за счет: 1) Усиления сигнала до детектора. 2) Смещение рабочей точки детектора в область повышенной крутизны. 3) Введение положительной обратной связи.

Приемник прямого усиления:

Чувствительность приемника:

10^-10…10^-14 Вт

ВУ –предварительная избирательность

УРЧ – обеспечивает основную частотную избирательность. Также он усиливает сигнал до уровня, обеспечивающего работу детектора.

Особенности схемы: необходимо согласовать подстройку по частоту входного сигнала ВУ и УРЧ.

6. Структурная схема супергетеродинного приемника. Назначение каскадов. Необходимость преобразования частоты, его недостатки.

Преселлектор

Канал зеркальной связи:

Смеситель ПЧ содержит нелинейный элемент, поэтому при воздействии на его вход сигналов fc и fг на его выходе будут проходить гармоники и комбинац. составл. По отношению ко входному сигналу смеситель линейный, поэтому знак модуляции изменений не претерпевает.

fп=n*fг-fc – промежуточная частота.

Особенности схемы:

1) ВУ и УРЧ являются широкополосными и обеспечивают предварительную частотную избирательность (образуют преселлектор). Основная избирательность образуется в тракте промежуточной частоты ПЧ.

2) В приемнике легко реализуется требуемый уровень избирательности.

3) Легко обеспечивается высокое устойчивое значение коэффициента усиления сигнала.

Недостатки:

1) Появление паразитных каналов приема, наиболее опасный – зеркальный канал приема, поэтому все избирательные цепи до ПЧ должны обеспечивать требуемый уровень селекции по зеркальному каналу (60 дб)

2) На частотные харктеристики приемника начинает влиять стабильность частоты гетеродина.

3) Сигнал на СВЧ диапазоне может излучаться.

7. Внешние помехи. Источники и основные количественные характеристики.

Источниками внешних помех являются космические, атмосферные, земные помехи.

Ист. косм. помех являются космические тела, пыль и т.п. Все эти помехи имеют характер теплового излучения. Их интенсивность зависит от частоты. Они характеризуются спектральной плотностью и шумовой температурой:

, Т – абсолютная шумовая температура источника помехи.

Космические помехи наиболее интенсивны в диапазоне умеренных частот.

Помехи атмосферы – обусловлены движением носителей заряда в атмосфере и также носят тепловой характер. Определяются абсолютным значением температуры атмосферы, а также направлением максимальной диаграммы направленности антенны.

Помехи Земли. Земля, как физическое тело излучает радиоволны теплового происхождения.

Tземли = 250 К

T’з=n*250 К, где n – коэффициент ослабления Земли.

8. Шумы приемной антенны.

Источником внешних шумов для приемника является антенна. Шумы приемной антенны складываются из тепловых шумов ее активного сопротивления, потерь и шумов сопротивления излучения, обусловленных приемом излучений космоса, атмосферы и Земли. Шумы сопротивления потерь обычно незначительны, поэтому общие шумы антенны можно оценивать средним квадратом ЭДС шума от внешних излучений:

, где Ra- сопротивление излучения; Tа-эквивалентная шумовая температура антенны, т.е. температура сопротивления R щумящее так, как шумит антенна. Значение шумовой температуры связано с попаданием в антенну соответственно космических шумов, шумов атмосферы и теплового излучения Земли. Интенсивность этих составляющих сложным образом зависит от частоты, диаграммы направленности и ориентации антенны, ее географического положения и времени приема.