Характеристики радиоприемных устройств, влияние на эмс, и их нормирование.

Радиоприемные устройства предназначения для выделения сигналов из радиоизлучений. Идеальный с точки зрения ЭМС приемник должен иметь один основной канал приема.

Основной канал приема – полоса частот, находящаяся в полосе пропуская приемника и предназначенная для приема основного излучения нужной радиостанции.

В реальных приемниках существуют также нежелательные неосновные каналы приема –побочные и внеполосные .

• Побочные каналы - каналы приема, номинальные частоты которых имеют фиксированное значение для данного приемника при его фиксированной настройке на частоту сигнала f₀;

• Внеполосные – каналы приема, появляющиеся на частотах, которые на фиксированной частоте настройки приемника могут иметь различные значения в зависимости от частоты мешающего сигнала.

Через основной и неосновные каналы на вход приемника могут поступать помехи, ухудшающие ЭМС РЭС.

Восприимчивость приемника к радиопомехам – мера способности радиоприемника реагировать на непреднамеренные помехи. Восприимчивость зависит от чувствительности и избирательности приемника по основным и неосновным каналам приема.

Полезный сигнал по частотному признаку выделяется за счет частотной избирательности приемника, которая характеризует его способность ослаблять помехи, отличающиеся по частоте от частоты настройки.

Частотная избирательность:

• Односигнальная частотная избирательность – характеризует избирательные свойства приемника при малых уровнях полезного и мешающего сигнала и работе радиочастотного тракта в линейном режиме. Она определяется отношением уровня входного сигнала на заданной частоте к его заданному уровню на частоте настройки приемника, при неизменном уровне выходного сигнала.

Методом односигнальной частотной избирательности измеряются параметры (полосу пропускания, коэффициент прямоугольности и др.) основного и побочных каналов приема при работе приемника в линейном режиме.

• Многосигнальная частотная избирательность – характеризует избирательные свойства приемника в реальных условиях, когда на вход приемника наряду с полезными могут поступать интенсивные мешающие радиосигналы от нескольких радиостанций, что приводит к работе радиочастотного тракта в нелинейном режиме. Она определяется отношением уровней одновременно поступающих на вход сигналов на одной или нескольких заданных частотах и на частоте настройки приемника при заданном отношении на его выходе суммарной мощности составляющих помехи к мощности полезного сигнала. Многосигнальные методы измерений параметров приемника позволяют более полно оценить его работу в условиях действия сильно мешающих сигналов.

Характеристики и параметры радиоприемника при односигнальном воздействии.

Односигнальное воздействие необходимо для оценки параметров основного и побочных каналов приема, которые оказывают влияние на ЭМС приемников.

К параметрам основного канала относятся:

1. Чувствительность;

2. Динамический диапазон;

3. Частотная избирательность;

4. Полоса пропускания;

5. Коэффициент прямоугольности;

6. Частота настройки;

7. Нестабильность частоты гетеродина;

8. Отношение сигнал/шум на выходе.

Побочные каналы на промежуточной частоте характеризуются:

1. Уровнем восприимчивости – минимальным  уровнем радиопомехи на входе радиоприемного устройства, при которой коэффициент прохождения по побочному каналу приема равен заданному значению;

2. Частотой.

Чувствительность радиоприемника – способность обеспечивать прием полезного радиосигнала на фоне собственных шумов при отсутствии радиопомех и воспроизводить его на выходе с заданным качеством.

Количественно это минимальная необходимая мощность сигнала в антенне, при которой обеспечивается номинальное значение напряжения (или мощности) на выходе приемника.

Различают пороговую и реальную чувствительность.

Пороговая чувствительность – минимальный уровень радиосигнала на входе приемника при равных уровнях полезного сигнала и собственных шумов, то есть при отношении сигнал/шум, равное единице.

Реальная чувствительность – минимальный уровень радиосигнала на входе приемника, при котором обеспечивается номинальная мощность полезного сигнала на выходе и заданное отношение сигнал/шум.

Чувствительность приемников зависит от их назначения и изменяется в широких пределах (для АМ приемника: 50 – 300 мкВ, для УКВ приемника: 2…15 мкВ).

Динамический диапазон (ДД) – мера линейности основного канала приема в отсутствие радиопомех. Динамический диапазон характеризует допустимые пределы изменения амплитуды входного радиосигнала, при которых обеспечивается требуемое значение и качество выходного сигнала.

Сверху амплитуда сигнала ограничивается нелинейностью вольт-амперной характеристики активных элементов, а снизу – уровнем собственных шумов приемника, т.е. его чувствительностью.

ДД приемников зависит от их назначения и класса и может иметь значение 100…120 дБ и более.

Частотная избирательность приемника – характеризует способность приемника ослаблять действие помехи в зависимости от величины отклонения ее частоты от частоты настройки приемника. Другими словами, частотная избирательность обеспечивает возможность выделения полезного сигнала на фоне помех. На рисунке 6 по оси абсцисс откладывают величину расстройки Δf, а по оси ординат – величину ослабления S(Δf), в дБ.

Рис 6 - Характеристика частотной избирательности приемника.

Рассмотрим основной канал приема РПУ.

Полоса пропускания приемника по основному каналу ограничена двумя частотами f₁ и f₂ (см. рис 6), на которых уровень ослабления сигнала составляет 3дБ.

Идеальная характеристика избирательности, в отличие от рис 6, должна быть прямоугольной. При такой форме характеристики составляющие спектра сигнала в пределах полосы пропускания приемника по основному каналу поступают на выход приемника без искажений и ослаблений, а шумы и помехи за пределами полосы полностью подавляются.

Коэффициент прямоугольности – параметр, характеризующий близость реальной и идеальной характеристик избирательности. Численно он определяется как отношение ширины полосы частот Bx на определённом уровне Х дБ к ширине полосы пропускания B на уровне 3дБ (изображено на рисунке 6):

(9)

Недостаточная крутизна склонов характеристики избирательности приемника является причиной появлении в основном канале приема помех от радиопередатчиков, работающих на частотах соседних каналов, смещенных на величину ±Δf_ск относительно частоты основного канала f_0.

Побочным каналом приема называется полоса частот, находящаяся за пределами полосы пропускания основного канала, в которой мешающий сигнал может проходить на выход радиоприемника. Побочные каналы образуются в смесителях супергетеродинных приемников. Их появление обусловлено недостаточной избирательностью преселектора приемника и нелинейностью процесса в преобразователе частоты, на выходе которого образуются колебания гармоник и комбинационных частот полезного сигнала, гетеродина и помех.

Поступающий на вход смесителя сигнал (полезный или помеховый) попадает с полосу пропускания тракту УПЧ приемника и проходит на его выход, если выполняется следующее условие:

(10)

где f_c – частота входного воздействующего сигнала,

f_г – частота гетеродина,

f_пч – промежуточная частота,

p, m = 0, 1, 2.. – номера гармоник сигнала и гетеродина.

При верхней настройке гетеродин (f_г > f_c) и разностной промежуточной частоте получаются следующие частоты побочных каналов приема:

• Побочный канал на промежуточной частоте образуется вследствие недостаточной избирательности преселектора приемника (входных контуров и УВЧ).

Частота f_пк=f_пч

• Побочный канал приема на зеркальной частоте образуется вследствие недостаточного ослабления помеховых сигналов в преселекторе приемника.

Частота f_пк=f_з = f_г + f_пч = f_c + f_пч при p=1, m=0.

• Комбинационные каналы приема образуются на частотах f_пк = mf_г ± f_пч, при p=1, m= 2,3… f_пч,

• Нелинейные побочные каналы появляются в случае, если уровень входного сигнала достаточно велик и он подвергается нелинейному преобразованию в смесителе приемника, в результате чего в смесителе образуются его гармоники

Частота f_пк = (mf_г ± f_пч)/p, при p, m = 2,3…

Чем больше степень нелинейности процесса преобразования частоты в смесителе приемника, тем больше появляется гармоник и связанных с ними побочных каналов приема. С увеличением номера гармоники сигнала p ее амплитуда, как правило, уменьшается, и соответственно уменьшается действие связанной с ней помехи.

Динамический диапазон по побочному каналу приема D_пк – отношение максимальной амплитуды «вредного» сигнала на частоте одного из побочных каналов E_макс(f_пк) к минимальной амплитуде полезного сигнала, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал/(шум + помеха) на выходе приемника.

ДД характеризует избирательность приемника от помех по побочным каналам.

Наиболее опасными являются помехи по побочным каналам, имеющим сравнительно небольшую расстройку по отношению к частоте настройки приемника, так как их сигналы недостаточно ослабляются его преселектором или в тракте УПЧ. К таким побочным каналам относятся зеркальный канал, полузеркальные каналы и канал промежуточной частоты. Ослабление помех, поступающих на выход приемника по указанным каналам, должно быть наибольшим.

Рассмотренные в данной лекции определения и понятия будут использованы в дальнейшем при анализе ЭМС радиоэлектронных средств и рассмотрении в следующей лекции характеристик радиоприемных устройств при многосигнальном воздействии.

15