Электромагнитные волны (ЭМВ). Шкала ЭМВ.
|
Радиоволны являются одним из диапазонов электромагнитных волн, поэтому распространение радиоволн подчиняется общим законам распространения электромагнитных колебаний. Распространение радиоволн в условиях Земли имеет некоторые существенные отличия от распространения радиоволн в свободном пространстве. Поверхностные слои Земли и околоземного пространства представляют собой среды с разными характеристиками для распространения электромагнитного поля. Так же, как и для оптических волн, на границе сред с различными электрическими характеристиками,возможно отражение и преломление радиоволн. В то же время и сама поверхность Земли и околоземное пространство представляют собой неоднородные среды с различными электрическими параметрами (электропроводностью, диэлектрической проницаемостью и т.д.). Поэтому при распространении электромагнитных волн в неоднородных средах могут изменяться как направление, так и скорость распространения электромагнитной энергии. Дополнительное поглощение энергии радиоволн наблюдается при их распространении в средах с потерями.
Существенной особенностью распространения радиоволн в земных условиях является зависимость характеристик распространения от длины волны. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности зависит от ее рельефа и физических свойств. Наиболее важными электрическими параметрами почвы являются ее электропроводность и диэлектрическая проницаемость. Эти характеристики определяют параметры отраженных и преломленных волн на границе раздела двух сред. Электропроводность почвы определяет также потери энергии при распространении волн. Потери энергии при распространении радиоволн отсутствуют, если поверхность Земли можно считать идеальным проводником либо идеальным диэлектриком. В реальных условиях распространяющиеся над поверхностью земли электромагнитные колебания наводят в почве индукционные токи. При протекании этих токов в почве выделяется тепло. В конечном итоге это вызывает безвозвратные потери распространяющейся электромагнитной волны. Эти потери растут с ростом частоты.
Не менее важное влияние на распространение радиоволн в околоземном пространстве играет земная атмосфера (газообразная оболочка Земли). По комплексу физических признаков атмосферу принято делить на три характерных слоя: тропосферу, стратосферу и ионосферу.
Тропосфера представляет собой нижний слой атмосферы, расположенный от поверхности Земли до высот порядка 10 - 20 км. Свойства тропосферы определяются смесью газов (азот, кислород и т.д.) и водяных паров.
Стратосфера - слой атмосферы, лежащий над тропосферой, простирается до высот порядка 60 - 80 км. Признаком перехода к тропосфере является прекращение понижения ее температуры с высотой (в верхних слоях тропосферы температура опускается до - (50…60)°С). Плотность газов в стратосфере значительно меньше, чем в тропосфере. Электрические свойства тропосферы практически не изменяются, и радиоволны распространяются в ней прямолинейно и почти без потерь
Ионосферой называется верхний слой ионизированной атмосферы, окружающей Землю (до высот порядка нескольких тысяч километров). Под воздействием космического излучения и ультрафиолетовых лучей солнца из атомов газа, составляющих атмосферу, выбиваются электроны, в результате чего образуются положительные ионы газа и свободные электроны. При встрече свободного электрона с ионизированным атомом происходит их объединение. На больших высотах плотность атмосферы низка, поэтому вероятность встречи свободного электрона с ионом газа мала, и значительная часть газа оказывается ионизированной. Ионизированный газ обладает электропроводностью и способен изменить характеристики распространения электромагнитных колебаний. Чем больше концентрация свободных электронов, тем сильнее они влияют на распространение радиоволн. Степень ионизации газа определяется многими факторами
Представление ионосферы в виде слоев достаточно условно. В реальных условиях нет четких границ между ионизированными и неионизированными областями верхних слоев атмосферы. В любом месте атмосферы можно обнаружить заряженные частицы, но их концентрация на разной высоте будет различной. И переходы от слоя к слою имеют конечную (ненулевую) протяженность. Наличие «оболочки» из ионизированного газа вокруг Земли определяет особенности распространения электромагнитных волн. Поскольку с изменением времени и координат изменяются электрофизические свойства атмосферы, то меняются и условия распространения электромагнитных колебаний.
В наибольшей степени это касается изменения направления распространения радиоволн. Отклонение направления распространения радиоволн от прямолинейного имеет ту же природу, что и преломление световых волн при прохождении светом оптических сред с различными показателями преломления.
Искривление направления распространения радиоволн обусловлено изменением параметров среды распространения (в ионосфере - это изменение концентрации ионизированного газа) и зависит, в том числе, от высоты над поверхностью Земли. Показатели преломления ионосферы изменяются с высотой таким образом, что направление распространения радиоволн искривляется в сторону Земли. Такое явление называется нормальной рефракцией. Нередко это искривление становится настолько значительным, что излученные с поверхности Земли радиоволны возвращаются обратно на Землю. Характеристики искривления направления радиоволн в существенной степени зависят от длины распространяемой волны. Чем короче длина волны, тем меньше степень преломления направления радиоволн. С ростом частоты преломление радиоволн сказывается все в меньшей степени, очень короткие волны проходят сквозь атмосферу и продолжают распространяться в космическом пространстве. Диапазон радиоволн, способных преодолевать ионосферу, используется в системах космической и спутниковой связи. На рисунке 2 приведены траектории распространения радиоволн, используемых для космической связи с частотой f1 и наземной связи с частотой f2.
Рис. 2 Преломление радиоволн при разных длинах волн
Величина изменения направления распространения радиоволн зависит также от угла падения радиоволн на ионизированный слой. Чем меньше угол падения радиоволн на ионизированный слой, тем меньше он испытывает изменение направления распространения волны в этом слое. На рисунке 3 приведены траектории лучей 1 с углом падения на ионизирующий слой, равным γ1, луча 2 с углом падения на ионизирующий слой, равным γ2. Луч 1 с меньшим углом падения получает небольшое искривление направления распространения, а траектория луча 2 искривляется настолько, что луч снова вернется на землю.
Рис. 3 Преломление радиоволн при разных углах падения
В ионизированных слоях атмосферы радиоволны затухают гораздо сильнее, чем при распространении в тропосфере, причем ослабление радиоволн растет с уменьшением частоты.
Таким образом, распространение радиоволн зависит от многих факторов. В первую очередь, условия распространения электромагнитных колебаний изменяются с уменьшением длины волны (увеличением частоты колебаний).
4. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности
Распространение поверхностных радиоволн определяется двумя факторами: дифракцией и влиянием земной поверхности. Как известно, воздух не вызывает ослабления радиоволн практически во всех диапазонах частот и, казалось бы, поэтому земная волна должна распространяться без поглощения. Однако это верно лишь в том случае, если земная волна проходит высоко над поверхностью земли. Если же радиоволны проходят вблизи от поверхности земли, то на их распространении сказываются свойства земной поверхности. Если бы земная поверхность была идеально проводящей, радиоволны отражались бы от нее без потерь, т.е. земля в этом случае была бы экраном, препятствующим прохождению волн в глубь почвы. В реальных условиях земля не является ни идеальным проводником, ни идеальным изолятором. Радиоволны, попавшие в землю, возбуждают в ней переменные электрические токи, которые часть своей энергии расходуют на нагрев почвы. Величина потерь энергии в земле очень сильно зависит от частоты радиоволн и сопротивления почвы электрическому току. В почве с увеличением частоты радиоволн величина индуцируемой ЭДС возрастает, и соответственно увеличиваются токи в земле, которые создают электромагнитное поле обратного направления. Поэтому дальность распространения поверхностных радиоволн очень быстро уменьшается с увеличением частоты. При уменьшении проводимости грунта радиоволны глубже проникают в среду и, следовательно, возрастает их поглощение. Еще А.С. Попов заметил, что над поверхностью моря дальность радиосвязи увеличивается по сравнению с дальностью связи над сушей. Надо учитывать также, что скорость распространения радиоволн в земле меньше, чем в воздухе, и при движении их вдоль ее поверхности нижний край волны отстает от верхнего, фронт волны наклоняется, и помимо движения вдоль поверхности земли происходит распространение радиоволны сверху вниз. Вышеперечисленные факторы ограничивают возможности использования поверхностной волны диапазонами сравнительно длинных волн (мириаметровые, километровые, гектометровые и частично декаметровые).
5. Классификация диапазонов радиоволн
6. Влияние атмосферных слоев и неоднородности земной поверхности
От длины волны зависят не только условия излучения, но и условия распространения радиоволн. Во-первых, при наземной радиосвязи распространение радиоволн происходит в земной атмосфере, свойства которой могут существенно отличаться от свойств свободного пространства. Во-вторых, радиоволны распространяются над земной поверхностью, которая не является плоской и не обладает идеальной проводимостью. И атмосфера, и земная поверхность оказывают большое влияние на законы распространения радиоволн и создают сложную зависимость напряженности поля от длины волны в пунктах приема. Разделение радиоволн на диапазоны в значительной мере определяется особенностями их распространения. Более того, особенности распространения радиоволн разных диапазонов учитываются при выборе назначений или областей применения этих диапазонов.
Следует отметить, что до сих пор метровые, дециметровые и сантиметровые волны объединяются названием "ультракороткие" волны ("сверхвысокие" частоты); однако различия в свойствах распространения и особенно в конструкциях аппаратуры этих трех диапазонов, а также начало практических применений миллиметровых и субмиллиметровых волн делают объединяющее наименование "ультракороткие" волны менее употребительным. Специально для радиолюбительской связи и экспериментов радиолюбителей отведены следующие участки в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн: 3,5-3,65 МГц, 7-7,1 МГц, 14- 14,35 МГц, 21-21,45 МГц, 28-29,7 МГц, 144-146 МГц, 430-440 МГц.. Земля является почти шарообразным телом с радиусом приблизительно 6400 км. Длина большого круга составляет, следовательно, около 40000 км. Поэтому земную поверхность нельзя считать плоской даже для двух точек, находящихся друг от друга на расстоянии в несколько десятков километров. Если, например, точки A и Bнаходятся на расстоянии 250 км(рис. 7-1), то высота h выпуклости, их разделяющей, будет больше 1 км и волны из одной точки в другую распространяться прямолинейно не смогут. Связь между пунктами, закрытыми друг от друга выпуклостью Земли (а также наземными преградами в виде гор, холмов и др.), возможна при выполнении одного из следующих условий: либо направления (лучи) распространения волн должны быть криволинейными (огибающими выпуклость), либо излучающие и принимающие антенны должны быть подняты достаточно высоко, чтобы обеспечить "прямую видимость", либо, наконец, между корреспондентами должны быть установлены промежуточные станции, способные принимать и переизлучать (ретранслировать) радиосигналы.
|
|
Рис. 7-1. |
Выпуклость земной поверхности. |
Волны,
распространяющиеся вдоль поверхности
Земли и огибающие ее выпуклость,
называютповерхностными (или земными)
волнами. На своем пути поверхностные
волны встречают неровности, о влиянии
которых можно судить, сопоставляя высоту
преграды с длиной волны. Например, для
длинных волн все виды неровностей земной
поверхности (за исключением гор) меньше,
чем длина волны, и не составляют преграды.
В дециметровом же или сантиметровом
диапазонах даже мелкая растительность
на земле или небольшое волнение на
морской поверхности способны препятствовать
распространению радиоволн. Особенно
сложны условия распространения
поверхностных волн в городе, где здания
создают многократные отражения. Наконец,
влияние на процесс распространения
радиоволн оказывают электрические
свойства почвы, в особенности вокруг
пунктов расположения передающей и
принимающей установок. Мы знаем, что
если бы поверхностный слой был идеальным
проводником (удельная проводимость 
),
то он препятствовал бы проникновению
радиоволн в почву, и потери в земле
отсутствовали бы. К таким идеальным
свойствам ближе всего подходят свойства
морской воды, над которой условия
распространения поверхностных волн
наиболее благоприятны. Влажная почва
выгоднее, нежели сухая, которая для
длинных и тем более для коротких волн
обладает свойствами диэлектрика,
создающего потери на токи смещения
(+3 ответ)
7. Принцип радиосвязи. Основные блоки радиосвязи
Радиосвязь — передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Принцип радиосвязи заключается в следующем: переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро изменяющаяся электромагнитное поле, распространяющееся в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют с помощью электрических колебаний низкой частоты (этот процесс называют модуляцией).
В приемнике с модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания (этот процесс называют детектированием). Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть преобразованы в звук.
8. Радиотехнические, физические характеристики и параметры приемо-передающих антенн
Назначение предающих антенн и их функции
Антенна является неотъемлемой составной частью любого радиотехнического устройства, которое предназначено для передачи или приёма информации с помощью радиоволн через окружающее пространство. Передающая антенна предназначена для непосредственного излучения радиоволн.
Задачи, решаемые передающей антенной:
1 Преобразование энергии токов высокой частоты в энергию излучаемых радиоволн. Одним из основных требований, предъявляемых к антеннам, является сохранение закона модуляции (отсутствие искажения передаваемой информации).
2 Пространственное распределение энергии электромагнитного поля.
3 Формирование определённой поляризационной структуры поля.
Классификация антенн:
1 По функциональному назначению:
- приёмные;- передающие;- приёмо-передающие.
2 По конструкции и принципу действия:
- линейные;- апертурные;- антенные решётки.
Антенны линейного типа характерны тем, что размеры поперечного сечения у них малы по сравнению с длиной волны. Обычно такие антенны выполняются из отрезка провода или нескольких проводов, либо в виде стержня.
Апертурные антенны имеют раскрыв (апертуру), через который проходит поток излучаемой (принимаемой) энергии. В свою очередь, линейные и апертурные антенны могут быть представлены как непрерывные системы, состоящие из элементарных излучателей: диполей (вибраторов) Герца, элементарных рамок или источников Гюйгенса. Антенная решётка - это совокупность идентичных излучающих (приёмных) элементов, расположенных в определённом порядке и питаемых от одного или нескольких когерентных источников.
3 По поляризации:
- антенны с линейной поляризацией;- антенны с вращающейся поляризацией.
4 По полосе пропускания:
- узкополосные;- широкополосные;- широкодиапазонные.
5 По диапазону радиоволн:
- антенны диапазона ОВЧ (МВ);- антенны диапазона УВЧ (ДМВ);- антенны диапазона СВЧ (СМВ);-антенны диапазона КВЧ (ММВ).
6 По направленным свойствам:
- ненаправленные;- узконаправленные.
7 По месту установки:
- наземные (стационарные);- бортовые (подвижные).
8 По назначению радиотехнических устройств:
-связные;- навигационные;-радиолокационные и т.д.
Передающая антенна, как нагрузка для генератора, её энергетические параметры
Так как антенны обладают способностью преобразовывать энергию направляемых электромагнитных волн (ЭМВ) в энергию радиоволн (или наоборот), то существует ряд показателей, которые по своей сути для них являются энергетическими параметрами. К ним относятся следующие:
-мощность излучения ;-сопротивление излучения R;- коэффициент полезного действия (КПД) з;
-входное сопротивление антенны Z;- действующая длина l;-эффективная площадь раскрыва (ЭПР) А;
- коэффициент использования площади (КИП) q.
В режиме передачи (излучения) антенна является нагрузкой генератора токов высокой частоты. Как нагрузка, она характеризуется активной, реактивной и предельной мощностью, а также входным сопротивлением. Для получения наибольшей мощности излучения антенна должна быть согласована с линией передачи и с внутренним сопротивлением генератора. Эквивалентная схема передающей антенны представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема передающей антенны, где Rи Хактивная и реактивная составляющие входного сопротивления, соответственно
9. Волновое сопротивление антенны
Волновое сопротивление антенны – это физический параметр антенны. Волновое сопротивление можно определить как отношение комплексной амплитуды высокочастотного напряжения, действующего на антенне, к комплексной амплитуде тока, протекающего в антенне. Измерение производится непосредственно на клеммах антенны. Как правило, волновое сопротивление антенны является комплексной величиной. Волновое сопротивление антенны состоит из суммы сопротивления излучения антенны и сопротивления потерь. Сопротивление излучения R изл. и сопротивление потерь R пот. в отличие от волнового сопротивления являются теоретически определяемыми величинами.
Считается, что оно представляет собой последовательно соединённые реактивное и активное сопротивления. Но в антенне или в фидере нет реального резистора, конденсатора или катушки индуктивности. Всё это только результат расчёта эквивалентных им сопротивлений антенной цепи. Пусть в качестве нагрузки будет использован некий «чёрный ящик», на входной разъём которого подаётся ВЧ напряжение. На этом разъёме реально можно измерить мгновенное напряжение u’ и ток i’, а также разницу фазы между ними j. Входное сопротивление есть рассчитанное активное и реактивное сопротивления, подключая к которым данное ВЧ напряжение получим точно такие же u’, i’ и j.
Известно, что такой эквивалент может иметь как последовательное (serial, Zs=Rs+jXs), так и параллельное (parallel, Zp=Rp||+jXp) соединение активных и реактивных сопротивлений. Каждому последовательному соединению активного (Rs) и реактивного (Xs) сопротивлений соответствует параллельное соединение активного (Rp) и реактивного (Xp) сопротивлений. В общем случае Rs№Rp и Xs№Xp. Привожу формулы, по которым можно пересчитать численные значения с одного соединения на другое.
10. Диаграммы направленности передающей антенны и их изображение в различных системах координат
Диаграмма направленности
Любой антенне присуще свойство концентрации (фокусирования) энергии излучаемых ею ЭМВ в определённой области пространства. Для описания её направленных свойств используют специальные характеристики и параметры. К характеристикам относятся диаграммы направленности (ДН) передающей антенны по напряжённости поля и по плотности потока мощности, а к параметрам - ширина диаграммы направленности, уровень боковых лепестков ДН, коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент усиления (КУ). Различают ДН по напряжённости поля и по мощности.
ДН по напряжённости поля - это зависимость амплитуды напряжённости электромагнитного поля, излучаемого антенной, от угловых координат в пространстве при одинаковом расстоянии до неё. Причём выбор расстояния ограничен требованием нахождения измерителя в дальней зоне излучения антенны:
(17)
где - наибольший габаритный размер антенны.
Обозначается ненормированная ДН следующим образом:
E = E (и, ц) = (и, ц); H = H (и, ц) = H (и, ц) при r = const.
Здесь и, ц и r - координаты точки наблюдения в сферической системе координат (рисунок 6).
Рисунок 6 - Координаты точки в сферической системе координат
ДН по плотности потока мощности (по мощности) - это зависимость плотности потока мощности ЭМП, излучаемого антенной, от угловых координат в пространстве.
Ненормированная ДН по мощности обозначается следующим образом:
(18)
Плотность потока мощности - это поток электромагнитной энергии в единицу времени (1 с) через площадку в 1 м2. Ему соответствует физический смысл модуля вектора Умова-Пойнтинга:
(19)
Таким образом, ДН антенны по мощности равна квадрату её ДН по напряжённости поля.
При сравнении нескольких ДН между собой более удобно пользоваться не их абсолютными значениями, а относительными - нормированными. Тогда при графическом представлении все они будут иметь одну общую точку, соответствующую максимуму излучения и численно равную 1. Нормированная ДН по напряжённости обозначается следующим образом:
(20)
где или - напряжённости электрического или магнитного полей в направлении максимального излучения, соответственно.
Графическое изображение диаграммы направленности
Любая ДН в пространстве представляет собой замкнутую поверхность, расстояния до всех точек которой от начала выбранной системы координат пропорциональны значениям F (и, ц) или F(и, ц). На практике изображение пространственной ДН антенны на плоскости как в сферической, так и в прямоугольной системах координат затруднено, так как отдельные участки пространственной ДН затеняют друг друга. Поэтому на плоскости обычно изображают сечения объёмной ДН двумя взаимно перпендикулярными плоскостями: вертикальной (для которой ц = const) и горизонтальной (для которой и = р / 2), (рисунок 7).
Рисунок 7 - ДН в пространстве двух плоскостей
Для большей наглядности секущие плоскости проводят через направление главного максимума ДН. При этом систему координат целесообразно располагать относительно антенны так, чтобы одна из секущих плоскостей содержала бы в себе вектор Е излучаемого антенной электромагнитного поля. Тогда другая автоматически будет совпадать с положением вектора Н. В этом случае ДН будут при изображении соответственно называться:
? ДН в Е плоскости (и), если секущая плоскость содержит вектор E;
? ДН в H-плоскости (ц), если секущая плоскость содержит вектор H.
Такие плоские сечения пространственной ДН можно изображать в прямоугольной или в полярной системах координат. Выбор системы координат определяется пользователем, исходя из удобства и наглядности изображения ДН.
В полярной системе координат изображают, как правило, ДН слабонаправленных антенн. Преимуществом изображения ДН в этой системе является наглядное представление пространственного распределения излучаемой антенной электромагнитной энергии, а недостатком - малая наглядность при изображении ДН узконаправленных антенн (рисунок 8).
Рисунок 8 - «Лепестковая» ДН
ДН реальных антенн имеет многолепестковый характер. Наибольший по величине лепесток называют главным. Меньшие - боковыми. Для изображения узконаправленных ДН целесообразно использовать прямоугольную систему координат. В этом случае можно выбрать только интересующий нас сектор углов и представить его на оси абсцисс в произвольном удобном масштабе. Это даёт возможность детально воспроизвести главный лепесток ДН и соседние с ним боковые (рисунок 9).
Рисунок 9 - Графическое изображение ДН
При изображении в прямоугольной системе координат ДН с узким основным лепестком и малым уровнем боковых лепестков часто применяют логарифмический масштаб по оси ординат (рисунок 10).
11. Структурная схема радиопередатчика. Основные технические характеристики радиопередатчика.
12. Возбудители радиопередатчиков. Автогенераторы
Автогенератор – это радиотехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний. В автогенераторе, колебания возникают без постороннего воздействия при включении источника питания. Автогенератор можно представить как усилитель с положительной обратной связью (рис. 2.3).
13.Принципы работы автогенераторов. Кварцевые автогенераторы
Ква́рцевый генера́тор — автогенератор электромагнитных колебаний с колебательной системой, в состав которой входит кварцевый резонатор. Предназначен для получения колебаний фиксированной частоты с высокой температурной и временно́й стабильностью, низким уровнем фазовых шумов.
14. Практические схемы транзисторных автогенераторов
15. Автогенераторы на туннельных диодах. Принцип работы
16. Автогенераторы на диодах Ганна
Диод Ганна может работать в усилителях мощности СВЧ-диапазона. Коэффициент усиления составляет 40 – 50 дБ. Выходная мощность - единицы ватт в непрерывном режиме. Это делает их перспективными для усиления мощности в радиопередающих устройствах СВЧ диапазона. Однако высокий коэффициент шума (до 20 дБ) не позволяет их использовать во входных цепях СВЧ-радиоприёмников. Кроме рассмотренного режима работы, называемого доменным, диоды Ганна могут работать в режиме ограниченного накопления объёмного заряда (ОНОЗ), который возникает при условии, что напряжённость поля превышает критическую в течение некоторой части периода τ движения домена вдоль полупроводника. В этом режиме частота генерации вообще не зависит от времени пробега домена, она полностью определяется параметрами внешнего резонатора и может изменяться в широких приделах вплоть до 100 ГГц и более.
17. Принципы построения усилительных трактов радиопередатчиков
Требования, предъявляемые к усилительному тракту радиопередатчика вследствие того, что возбудители радиопередатчиков обеспечивают выходную мощность единицы милливатт, для обеспечения заданной мощности в антенне усилительный тракт должен иметь несколько последовательно соединённых каскадов усиления мощности. Количество каскадов определяется требуемой выходной мощностью и усилительной способностью усилительных элементов.
18. Назначение и основные характеристики радиоприёмников
Третьей функцией радиоприёмника является обеспечение усиления принимаемых слабых радиосигналов до уровня, необходимого для нормальной работы оконечной аппаратуры. Качество выполнения основных трёх функций радиоприёмника определяется его электрическими характеристиками.
Линейная избирательность не даёт полного представления об избирательных свойствах приёмника, работающего в реальных условиях при наличии мешающих сигналов, расположенных вне характеристики избирательности, уровни которых могут значительно превышать уровень принимаемого сигнала. В этом случае вводится понятие реальной избирательности.
19. Амплитудные детекторы. Блок-схема детектора.
20.Последовательная схема амплитудного детектора
Амплитудные детекторы-это устройство на выходе,которого образуется напряжение в соответствие с законом модуляции амплитуды входного сигнала.
21 Параллельная схема амплитудного детектора.
22 Детектирование частотно-модулированных колебаний
Частотный детектор – это нелинейное радиотехническое устройство, у которого напряжение на выходе изменяется пропорционально изменению частоты ЧМК. Продетектировать ЧМК с помощью амплитудного детектора невозможно. При подаче на вход АД частотно-модулированных колебаний, на выходе получим постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде ЧМК, составляющая модулирующей частоты F будет ликвидирована. Чтобы на выходе АД появилось составляющая модулирующей частоты, необходимо предварительно преобразовать частотно-модулированные колебания в амплитудно-модулированное. Эту задачу в частотном детекторе выполняет преобразователь вида модуляции (ПВМ). Для устранения амплитудной помехи на входе ЧД включается ограничитель амплитуды. Амплитудная помеха, если её не устранить, наложится на выходной сигнал и исказит передаваемую информацию
Нелинейный
элемент проявляет свои свойства при
Характеристики частотного детектора
Зависимость напряжения на выходе частотного детектора от изменения частоты входного сигнала называется его детекторной характеристикой. Если детекторная характеристика в рабочей области линейна, то детектирование будет линейным. Эффективность работы ЧД оценивается крутизной детекторной характеристики. изменении напряжения, поступающего на его вход. При этом он практически не реагирует (в спектральном смысле) на изменения таких его параметров, как частота и фаза. Поэтому непосредственное преобразование частотно-модулированного сигнала с помощью нелинейных элементов не приводит к формированию тока, в спектре которого содержатся составляющие с частотой модулирующего сигнала. Требуются дополнительные преобразования ЧМ-сигнала, чтобы в заключение сформировать сигнал, отражающий характер
изменения его частоты.
23 Преобразователи частоты на основе нелинейных элементов
Преобразование
частоты сигнала – это процесс, который
обеспечивает линейный перенос спектра
сигнала на оси частот без изменения его
структуры. Огибающая сигнала и его
начальная фаза при этом не изменяются.
Другими словами, преобразование частоты
не искажает закон изменения амплитуды,
частоты или фазы модулированных
колебаний. Как видно из определения,
преобразование частоты сопровождается
появлением новых составляющих спектра,
т.е. приводит к обогащению спектра
сигнала. Поэтому такой процесс можно
реализовать только с использованием
нелинейного или параметрического
устройств, обеспечивающих умножение
преобразуемого сигнала на вспомогательное
гармоническое колебание с последующим
выделением необходимой области частот.
Преобразование частоты сигнала используется также в приемниках радиолокационных станций, в измерительной технике (анализаторах спектра, генераторах и др.).
24 Условия линейного преобразования частоты. Диодный преобразователь частоты
25 Принцип
преобразования частоты ПЧ. Режимы работы
простого диодного ПЧ
Параметры
диодного ПЧ зависят в основном от
крутизны ВАХ
диода, которая в свою очередь зависит от режима работы диода.
-малый уровень собственных шумов;
-отсутствует источник питания