3.6.3 Основні показники якості радіоприймачів

Основними показниками якості радіоприймачів є:

• чутливість;

• вибірність;

• смуга пропускання;

• перешкодостійкість;

• надійність;

• економічність живлення;

• габарити, маса й ін.

Чутливість- це здатність приймача приймати слабкі сигнали. Чутливість сучасних радіоприймачів обмежується в діапазоні помірковано високих частот (f_С < 30 МГц) - зовнішніми перешкодами (шумами), а в діапазоні надвисоких частот (f_С> 30МГц) - внутрішніми.

Кількісно чутливість визначається мінімальною потужністю (мінімальною напругою) вхідного сигналу, при якому на виході детектора радіоприймального пристрою забезпечується достатня потужність (напруга), необхідна для нормальної роботи виконавчого пристрою при заданому відношенні потужності сигналу до потужності шуму. Якщо це відношення більше одиниці, чутливість називається реальною, а якщо дорівнює одиниці - граничною.

Вибірність- це спроможність приймача виділяти корисний сигнал із сукупності корисного сигналу та іншого сигналу або перешкоди.

Кількісно вибірність визначається як відношення коефіцієнта підсилення на резонансній частоті до коефіцієнта підсилення на іншій частоті сигналу.

Смуга пропускання- область частот, у межах якої коефіцієнт підсилення зменшується не більше заданого рівня. Звичайно цей рівень складає 3 дБ.Перешкодостійкість- це спроможність приймача забезпечити достовірний прийом сигналів при впливі на його вхід різноманітного роду перешкод.

Надійністьхарактеризується припустимою зміною показників якості приймача в процесі його експлуатації. Це особливо важливо для радіоприймачів, що повинні працювати при значних змінах температури, і ін.

Економічність живлення, габарити, маса не потребують особливих пояснень і особливо важливі для приймачів, що переносяться або встановлюються на автомобілях і літаках.

3.7 Підсилювачі

3.7.1 Класифікація та основні показники якості підсилювачів

Електронним підсилювачем називається пристрій, що містить електронний прилад і забезпечує збільшення потужності електричних сигналів за рахунок енергії, споживаної від джерела живлення.

Найбільш широке застосування електронних підсилювачів обумовлено малою інерційністю електронних приладів і їхньою здатністю підсилювати сигнали не тільки звукових (низьких), але і високих, і навіть надвисоких частот.

Будь-який електронний підсилювач можна представити активним чотирьохполюсником, на вхід якого від джерела Е_Г із внутрішнім опором R_Г подається сигнал U_ВХ, який посилюється.

Підсилювач із боку входу може бути поданий вхідним опором R_ВХ. Щодо виходу підсилювач є джерелом напруги Е_ВИХ із внутрішнім опором R_ВИХ.

Опір навантаження R_Н залучено до виходу підсилювача і на ньому створюється посилена напруга U_ВИХ.

У залежності від співвідношення опорів R_ВХ і R_Г, R_ВИХ і R_Н можна класифікувати такі типи підсилювачів:

- підсилювачі напруги, якщо R_ВХ >> R_Г і R_Н >> R_ВИХ. Вхідна напруга  (3.14)

слабко залежить від внутрішнього опору джерела, а вихідна напруга  (3.15)

слабко залежить від опору навантаження;

- підсилювачі струму, якщо R_ВХ << R_Г і R_Н << R_ВИХ. Вхідний струм підсилювача

 (3.16)

визначається параметрами джерела вхідного сигналу Е_Г.

Вихідний струм

 (3.17)

не залежить від опору навантаження;

- підсилювачі потужності, якщо R_ВХ  R_Г і R_ВИХ R_Н.

Якість роботи підсилювачів звичайно оцінюється показниками якості. Основними з них є:

- коефіцієнт підсилення, що показує у скільки разів вихідна напруга (струм, потужність) більше вхідної напруги (струму, потужності):

 - коефіцієнт підсилення за напругою (3.18)

 - коефіцієнт підсилення за струмом (3.19)

 - коефіцієнт підсилення за потужністю (3.20)

- амплітудно-частотна (АЧХ) і фазочастотна (ФЧХ) характеристики, що виражають залежності відповідно модуля коефіцієнта підсилення за напругою K_U і фази  комплексного коефіцієнта підсилення від частоти f (рис. 3.9).

Рисунок 3.9  Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) підсилювача.

Лінійні спотворення, внесені реальним підсилювачем, характеризуються зменшенням коефіцієнта підсилення K_U на нижніх і верхніх частотах (або наявністю завалу АЧХ на нижніх і верхніх частотах), у порівнянні з максимальним значенням К_U на середніх частотах;

- граничні частоти f_Н (нижня) і f_В (верхня), на яких максимальний коефіцієнт підсилення (рис. 3.9) зменшується в   разів.

Якщо нижня частота f_Н = 0, то такий підсилювач може посилювати постійні напруги і називається підсилювачем постійного струму (ППС);

- смуга пропускання являє собою область частот, у межах якої коефіцієнт підсилення зменшується не більше ніж на 3 дБ або в   разів, тобто смуга пропускання підсилювача обмежена нижньою f_Н і верхньою f_В граничними частотами (рис.3.9) і визначається за формулою:

f = f_В - f_Н (3.21)

У випадку, коли верхня і нижня граничні частоти різняться незначною мірою, тобто f_В  f_Н, підсилювач називають виборчим або резонансним.

Якщо f_В  f_Н, то підсилювач називається невиборчим або аперіодичним.

Для посилення сигналу з малими спотвореннями необхідно, щоб його спектр був розташований у смузі пропускання.

Якщо верхня гранична частота підсилювача дорівнює f_В =10...20 кГц, підсилювач називається підсилювачем звукових (низьких) частот (ПЗЧ).

При f_В=10⁵...10⁷ Гц і більше, підсилювач є широкосмуговим і призначений для посилення широкосмугових сигналів, наприклад, імпульсних. Такі підсилювачі застосовуються в телеметрії, телебаченні, радіолокації, вимірювальній техніці.

Надалі будемо розглядати тільки аперіодичні підсилювачі. Вони мають наступні параметри:

- коефіцієнт лінійних спотворень, що характеризує лінійні спотворення, пов'язані з нерівномірністю АЧХ підсилювача, і визначається як відношення максимального значення коефіцієнта підсилення К₀ до коефіцієнта підсилення на заданій частоті К_U(f):

 (3.22)

Коефіцієнт лінійних спотворень звичайно визначається на нижніх М_Н і верхніх частотах М_В підсилювача і є безрозмірною величиною (може виражатися в децибелах);

- амплітудна характеристика, що є залежністю амплітуди вихідної напруги U_ВИХ від амплітуди вхідної U_ВХ , тобто U_ВИХ = (U_ВХ).

На рис. 3.10 пунктиром показано характеристику ідеального підсилювача.

Рисунок 3.10  Амплітудна характеристика підсилювача.

Амплітудна характеристика реального підсилювача відрізняється від ідеальної наявністю загинів. Нижній загин пояснюється наявністю вихідної напруги за відсутності вхідного сигналу через внутрішні і зовнішні шуми (перешкоди). Верхній загин характеристики визначається нелінійними властивостями застосовуваних у підсилювачах елементів (електронних приладів, трансформаторів і т.д.), а також скінченою величиною напруги джерела живлення. Відношення максимальної вхідної напруги U_ВХМАКС, що відповідає максимальному вихідному сигналу, до мінімальної U_ВХМІН визначає динамічний діапазон підсилювача;

- коефіцієнт гармонік, що характеризує ступінь спотворення форми сигналу внаслідок наявності в підсилювачі нелінійних елементів (частіше усього електронних приладів).

Визначається коефіцієнт гармонік за формулою:

, (3.23)

де P₁, P₂,...P_n (U_1m, U_2m, ...U_nm; I_1m, I_2m, ... I_nm) - величини потужності (напруги, cтруму) першої, другої і n - ої гармонік вихідного сигналу підсилювача при впливі на вході гармонійного сигналу;

- вхідний і вихідний опір; характеризує величини опорів, із якими необхідно погоджувати каскади, що знаходяться перед підсилювачем і після нього.