Заключение

Практика показывает, что оценить качество выполняемых функций приемника возможно по электрическими параметрам приемника, таким как чувствительность, избирательность, частотная точность, диапазон рабочих частот, динамический диапазон и выходная мощность.

Чувствительностью называют способность приемника обеспечить нормальную работу воспроизводящего устройства при наименьшем сигнале в антенне или на входе приемника. Чувствительность оценивают наименьшей величиной ЭДС радиосигнала или его номинальной мощностью в антенне. Чем меньше эти величины, тем выше чувствительность. Количественно чувствительность выражается в микровольтах или в микроваттах.

Избирательностью называют степень ослабления помехи, отличающейся по частоте от полезного сигнала. Избирательность зависит от формы амплитудно- частотной характеристики радиоприемника, то есть от зависимости коэффициента усиления от частоты входного сигнала при постоянной настройке приемника. Количественно избирательность оценивается коэффициентом избирательности, который показывает во сколько раз по сравнению с сигналом ослабляется равная ему по величине помеха при заданной расстройке.

Частотная точность - это величина, определяющая возможность вхождения в связь в установленное время без поиска сигнала корреспондента, а так же ведения связи без подстройки приемника при сохранении заданного качества воспроизведения сообщения в течении всего сеанса связи. частотная точность как показатель - это разность между частотой настройки приемника и частотой принимаемого сигнала. Нестабильность настройки приемника во время работы оценивается изменением частоты настройки за определенный промежуток времени, то есть практически это стабильность работы приемника. Количественно оценивается коэффициентом расстройки.

Диапазон рабочих частот – это та область рабочих частот, в пределах которой радиоприемное устройство может плавно или скачком перестраиваться с одной частоты на другую без существенного изменения качества воспроизведения сигнала.

Динамический диапазон частот - это пределы , в которых изменяется величина входного сигнала. Динамический диапазон сигналов оценивается отношением наибольшего сигнала к наименьшему по мощности или напряжению. Обычно динамический диапазон выражают в децибелах. Желательно, чтобы динамический диапазон укладывался в линейный участок АЧХ приемника. В противном случае возникают искажения сигнала и снижение избирательности приемника.

Выходной мощностью приемника называют мощность, подводимую к воспроизводящему устройству. Величина выходной мощности должна соответствовать номинальной для данного типа воспроизводящего устройства и может быть от нескольких ватт до долей ватта.

Таким образом, данные параметры могут служить оценкой качества радиоприемного устройства

1 Супергетеродинный приемник

Для улучшения параметров радиоприемника следует устранить принципиальные недостатки приемника прямого усиления, т. е. осуществить основное усиление в неперестраиваемом усилителе и на постоянной более низкой частоте. Это реализуется в супергетеродинном приемнике. В настоящее время супергетеродин­ный приемник является наиболее совершенным и распространен­ным. Он отличается от приемника прямого усиления наличием двух дополнительных элементов - преобразователя частоты и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Структурная схема супергетеродинного приемника приведена на рис.1.

Входная цепь и УРЧ выполняют те же функции, что и в приемнике прямого усиления. Совокупность входной цепи и УРЧ в супергетеродинном приемнике называют преселектором, так как эти элементы осуществляют предварительную избирательность.

После усилителя радиочастоты принятый сигнал подается на вход преобразователя частоты, который состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродином называют маломощный автогенератор. Он создает непрерывные синусоидальные колебания радиочасто­ты f_г, которая немного отличается от несущей частоты принима­емого сигнала f_с .Колебания гетеродина и УРЧ поступают на смеситель, в котором имеется нелинейный элемент (диод или транзистор).

В смесителе в результате взаимодействия двух напряжений, имеющих разные частоты f_с и f_г, в нелинейном элементе образуется много комбинационных составляющих этих частот, в том числе и составляющая, частота которой равна разности частот гетеродина и сигнала f_пр=f_г-f_с . Разностная частота выбирается ниже (или выше) частоты принимаемого

Рисунок 1.1 – Структурная схема супергетеродинного радиоприёмника и осциллограммы напряжений в отдельных каскадах

сигнала, но выше частоты модуляции. Поэтому она называется промежуточной и обозначается fпр. Резонансная система в выходной цепи смесителя, настроенная на эту частоту, выделяет напряжение сигнала промежуточной частоты.

В диапазонных приемниках промежуточная частота должна оставаться постоянной независимо от перестройки приемника. Это достигается одновременной перестройкой контуров входной I цепи и гетеродина с помощью одной ручки настройки.

Таким образом, назначение преобразователя частоты состоит в том, чтобы преобразовать высокую радиочастоту принимаемого сигнала в более низкую (промежуточную), сохраняя закон модуляции и обеспечивая ее постоянство при перестройке приемника. С выхода преобразователя напряжение промежуточной часто­ты подается на вход УПЧ. В УПЧ контуры настраиваются на постоянную (промежуточную) частоту и в процессе работы при­емника не перестраиваются.

Преимущества супергетеродинного приемника:

• независимость параметров УПЧ от настройки приемника (по­стоянство коэффициента усиления и неизменность АЧХ);

• высокую избирательность, так как резонансная характеристи­ка системы неперестраиваемых контуров может быть близка к идеальной (прямоугольной); высокую устойчивость работы, так как паразитные обратные связи, вызывающие самовозбуждение, на более низкой промежуточной частоте значительно слабее, а это дает возможность

Рисунок 1.2 - Образование зеркального канала при супергетеродинном приёме

• увеличивать коэффициент усиления, не снижая устойчивости;

• упрощение конструкции резонансных цепей УПЧ, так как их не нужно перестраивать;

• высокую чувствительность, так как на более низкой и постоям ной промежуточной частоте можно получить более высокое устойчивое усиление.

Таким образом, в супергетеродинном приемнике усиление осуществляется на трех частотах: радиочастоте, промежуточной и частоте модуляции, причем основное - на промежуточной.

Наряду с достоинствами супергетеродинный прием имеет и некоторые недостатки.

Наиболее существенный из них - наличии побочных (паразитных) каналов приема. Они создаются в супергетеродинном приемнике в процессе преобразования частоты. Наиболее опасный канал - зеркальный или симметричный. Он образуется следующим образом. На входе приемника всегда действует много колебаний, имеющих различные частоты. Среди них может оказаться колебание с частотой, отличающейся от частоты сигнала на удвоенную промежуточную частоту f₃=fс±2f_пр как показано на рисунке 1.12. При этом колебание с частотой f₃ преобразуется в колебание с промежуточной частотой f_пр так же, как и сигнал. Супергетеродинный приемник в этом случае будет одновременно принимать колебание двух частот f_с и f₃, симметрично расположенных относительно частоты гетеродина. Одна из них fс соответствует сигналу, другая f_{3 -} помехе и называется зеркальной, так как расположена зеркально к частоте сигнала отно­сительно частоты гетеродина f_г .

Второй побочный канал приема - канал промежуточной час­тоты. Помеха на частоте, равной промежуточной частоте приёмника, проходит прямо через смеситель и выделяется в фильтре его выходной цепи, так как он настроен на промежуточную ­ частоту. Такая помеха называется помехой прямого прохождениями.

Мешающее действие зеркальной помехи и помехи прямого про- хождения ослабляется преселектором. Таким образом, в суперге-теродинном приемнике избирательность по зеркальному каналу осуществляют входная цепь и УРЧ, а по соседнему каналу - УПЧ.

С выхода УПЧ сигнал подается на детектор. Детектор и УЗЧ в супергетеродинном приемнике выполняют те же функции, что и в приемнике прямого усиления.

Для повышения избирательности по соседнему и зеркальному каналам кроме обычных супергетеродинных приемников с одним преобразованием частоты применяют приемники с двойным, а иногда и с тройным преобразованием. В ряде случаев промежу­точную частоту выбирают выше максимальной частоты диапазо­на. При этом приемник называется инфрадином. Затем высокую промежуточную частоту понижают в другом преобразователе, т. е. в инфрадине выполняется неоднократное преобразование час­тоты.

Если принимается полоса частот , а промежуточная частота определяется как , т. е. частота гетеродина вы­ше частоты сигнала (fг>fс), то при инфрадинном приеме f_пр>f_макс . В таком случае частота зеркального канала >>f_макс , т. е. располагается значительно выше принимаемой поло­сы частот и может быть легко и эффективно подавлена во вход­ных цепях.

При инфрадинном приеме из-за повышения промежуточной частоты снижается коэффициент перекрытия гетеродина. Допус­тим, приемник обеспечивает прием сигналов с частотами от 0,15-до 11,8 МГц. При низкой промежуточной частоте, допустим 0,465 МГц, коэффициент перекрытия гетеродина будет К_п.г= f_г.макс/ = (0,465 + 11,8)/(0,465 + 0,15) 20. Такой коэффициент перекрытия в одном диапазоне обеспечить невозможно, и требуется разбить диапазон гетеродина на поддиапазоны. При высокой промежуточной частоте, допустим f_пр=25 МГц, коэффициент перекрытия K'_п.г = 1,5, что вполне обеспечивается одним диапа­зоном. Отсутствие необходимости разбиения диапазона гетероди­на на поддиапазоны укрощает коммутацию при настройке прием­ника.

Широкому распространению инфрадинного приема ранее ме­шали высокие требования к стабильности частоты гетеродина: при одной и той же нестабильности промежуточной частоты и вы­соком ее значении стабильность частоты гетеродина должна быть во много раз выше стабильности частоты гетеродина при низком значении промежуточной частоты. Поэтому до недавнего времени инфрадинный прием применялся только в профессиональных при­емниках, в которых роль гетеродина выполняли синтезаторы час­тоты - устройства, обеспечивающие преобразование одной или нескольких частот задающих генераторов, стабилизированных кварцем, в сетку частот с заданным шагом перестройки. Синте­заторы частоты обеспечивают стабильность частоты на несколько порядков выше стабильности частоты обычных гетеродинов на перестраиваемых LC-контурах, однако они гораздо сложнее обыч­ных гетеродинов. Из-за сложности, значительных габаритных размеров и повышенной стоимости синтезаторы не имели широ­кого распространения и, в частности, не применялись в радиове­щательных приемниках. Успехи интегральной технологии позво­лили значительно снизить стоимость и габаритные размеры син­тезаторов частот, которые все шире и шире начинают применять­ся во всех видах радиоприемных устройств, в том числе и в радиовещательных. Распространение синтезаторов частоты способствует расширению применения инфрадинного приема. Следует отметить, что одним из недостатков синтезаторов частоты является сравнительно высокая негармоничность выходных колебаний, т. е. наличие в выходных колебаниях гармоник основной частоты, за счет чего могут образоваться паразитные каналы приема на частотах типа f=nf_г± f_пр, где n=2, 3,..., т. е. nf_г — гармоники колебаний гетеродина. Однако инфрадинный прием позволяет избавиться от этого недостатка, так как указанные частоты за счет высокой промежуточной частоты находятся далеко за пределами широкополосного преселектора и эффективно подавляются им.