1 . Функции радиоприемных устройств в радиотехнических системах различного назначения. Характеристики сигналов.

Радиоприемное устройство – это комплекс электрических цепей , функциональных узлов и блоков, предназначенных для улавливания распространяющихся в открытом пространстве электромагнитных колебаний искусственного или естественного происхождения в радиочастотном (3*10³ -3*10¹² Гц) и оптическом (3*10¹² -3*10¹⁶ Гц) диапазонах и преобразования их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них информации.

Приемники решают следующие задачи:

Выделение полезного сигнала из смеси сигнал-помеха действующего на входе приемной антенны (ПрА).

Усиление сигнала до величины, обеспечивающей нормальное функционирование оконечного устройства (ОУ).

Преобразование сигнала к виду, обеспечивающее нормальное функционирование ОУ.

У прощенная структурная схема приемника:

УПТ – усилительно-преобраз. тракт ГТ – гетеродинный тракт ИП – источник питания ТАУК – тракт адаптации управления и приема

В УПТ осуществляется предварительная обработка сигнала, сводится к выделению сигнала и его усилению. В информационном тракте (ИТ) осуществляется основная обработка сигнала, которая является оптимальной (макс: сигнал-шум) ГТ – формирует сетку опорных частот, обеспечивающих работу преобразовательных элементов УПТ и ИТ.

Характеристика сигналов.

Сигнал в действительной временной форме: , где U(t)-определенное значение модулирующего сигнала. Комплексная запись , где U₁-комплексная амплитуда сигнала, обобщенный комплексный закон модулирующего сигнала

– начальная фаза; – этот сигнал в частотной области: , где G – спектр закона модуляции

С точки зрения комплексной оценки сигналов характеризуют средней активной мощностью, рассеиваемой на сопротивлении нагрузки R. В приемных трактах обычно реализуется режим согласования, при котором сопротивление нагрузки R равно волновому сопротивлению тракта .

2. Операции обработки сигналов.

Основные операции:

1. Суммирование. В диапазоне до метрового включительно реализуются с помощью суммарно-разностных резистивных схем на операционных усилителях. , где К –определяется параметрами ОУ В диапазоне СВЧ суммирование сигнала обеспечивается микрополосковыми линиями и направленными ответвителями.

2. Усиление (ослабление) сигналов. Соответствует усилению/ослаблению спектра сигналов на константу. U2=k*U1; g2=k*g1 – спектр, где k-k(f) – частотная характеристика фильтра.

3. Сдвиг (задержка) сигнала во времени, обеспечивается фазовращателями и линиями задержки. , ; ;

4. Фильтрация – обработка сигнала и помехи основывается на различиях спектра сигнала и спектра помехи. Фильтрация осуществляется в области радиочастот полосовыми или режекторными фильтрами.

5. Перемножение сигналов. При перемножении сигналов различают:

   1. Преобразование частоты сигналов

   2. Перемножение

   3. Стробирование и блокирование сигналов

П еремножение сигналов в большинстве случаев реализуется в параметрических усилителях, для которых коэффициент перемножения является функцией опорного напряжения.

U2=K*U0(t)*U1(t), где К – коэф передачи.

П ри перемножении сигналов в качестве опорного используется сигнал обобщенного гетеродина имеющий такую же частотную структуру, как и входной полезный сигнал.

6. Стробирование – перемножение входных радиосигналов с видеоимпульсами.

3. 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. А мплитудная 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.

Искаже́ния сигна́ла — 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.