1220

А.С. Шостак

ПРИЕМ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ

Курс лекций Часть I

ТОМСК 2012

5

3.5Диапазонные свойства входных цепей умеренно высоких

3.5.1Входные цепи с трансформаторной связью контура с

3.5.2Входные цепи с двойной автотрансформаторной связью ..62

4.3.1Усилители с двойной автотрансформаторной связью

4.3.2Усилители с трансформаторной связью контура и

4.3.3Интегральные микросхемы для усилителей радиочастоты 76

4.4.1Шумовые свойства усилителей на полевых транзисторах .77

4.6Способы повышения устойчивости усилителей радиочастоты86

5.7Преобразователь частоты с фазовым подавлением зеркального

6.4Сопряжение настройки контуров преселектора и гетеродина103

7.1Параметры и характеристики тракта промежуточной частоты

8.2Основы детектирования сигналов с амплитудной модуляцией

.......................................................................................................116

8.3Диодный детектор амплитудно-модулированных сигналов ..116

8

1ВВЕДЕНИЕ

Вподготовке радиоинженеров по специальности «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования», осуществляемой в вузах гражданской авиации, учебная дисциплина «Прием и обработка сигналов» является базовой дисциплиной специального цикла. Она предусматривает изучение теоретических основ приема и обработки сигналов в информационных радиосистемах, принципов построения и способов реализации различных устройств приема и обработки сигналов на схемотехническом уровне. Основное внимание уделяется анализу работы типовых функциональных узлов радиоприемных устройств и базовых алгоритмов цифровой обработки сигналов, реализуемых на основе микропроцессорных комплектов БИС. Роль базовой дисциплины состоит в том, что она закладывает фундамент основных профессиональных знаний и умений, необходимых для изучения конкретной авиационной техники на последующих этапах обучения.

Предлагаемый курс лекций по дисциплине «Прием и обработка сигналов» разработан в соответствии с требованиями квалификационной характеристики специалиста, действующим учебным планом и программой. При отборе учебного материала и структурировании содержания учитывалось, что студенты, приступающие к изучению данной дисциплины, уже изучили дисциплины «Радиотехнические цепи и сигналы», «Основы аналого-дискретной схемотехники», «Основы цифровой схемотехники». Наиболее важной среди них является дисциплина «Радиотехнические цепи и сигналы».

Предполагается также, что для закрепления знаний и формирования умений на лабораторных и практических занятиях, при курсовом проектировании и в процессе самостоятельной работы с учебником имеются специальные учебные пособия.

9

2ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ

2.1Структура и принцип действия радиоприемного устройства

Любое передаваемое на расстояние сообщение в системе связи вначале преобразуется в электрический сигнал, изменяющийся соответственно этому сообщению. Непосредственно, без проводов, этот сигнал передан получателю быть не может. Поэтому в системах радиосвязи и радиовещания электрический сигнал управляет радиочастотными колебаниями. Эти колебания, несущие передаваемое, сообщение и называемые модулированными, преобразуются в радиоволны, распространяющиеся в пространстве без специальных направляющих систем (проводов или волноводов). Назначение устройства приема и обработки сигналов (УПОС) - обеспечить воспроизведение передаваемого сообщения при воздействии на него радиоволн, поступающих от радиопередающего устройства. Сообщение воспроизводится в УПОС на основе той информации, которая заключена в модулированном колебании. Поэтому в УПОС необходимо осуществить преобразование принятого колебания. Современное УПОС должно обеспечить прием нужного сигнала на фоне колебаний от всевозможных посторонних источников, называемых помехами. При этом мощность помех, действующих на УПОС, может превышать мощность требуемого сигнала в миллионы раз, что затрудняет его прием.

Основные функции УПОС:

1)улавливание радиоволн;

2)преобразование принятого радиочастотного колебания в напряжение (или ток), изменяющееся в соответствии с принятым сообщением; для этого требуется осуществить фильтрацию сигнала от помех, его усиление и детектирование;

3)воспроизведение переданного сообщения в виде звука, изображения на экране, записи текста и т. п.

Основные функции УПОС определяют и его составные элементы: антенну, собственно радиоприемник и воспроизводящее устройство. В простейшем, но и наиболее распространенном случае РПУ содержит одну антенну и один приемник. Для этого случая, который называется одинарным приемом (одноканальное УПОС), структурная схема УПОС представлена на рис.

2.1.

Антенна улавливает радиоволны и преобразует энергию радиоволн в энергию тока той же частоты.

Радиоприемник осуществляет преобразование модулированных радиочастотных колебаний в электрический сигнал, отображающий передаваемое сообщение. Часть радиоприемника, от его входа до детектора, называется радиотрактом. Так как уровень полезного колебания на входе приемника, как правило, мал, то одной из основных функций радиотракта является усиление этого колебания до уровня, необходимого для нормальной работы детектора.

10

В результате воздействия на антенну электромагнитных волн от ряда радиостанций на входе приемника действует много колебаний с различными

Рисунок 2.1. Структурная схема УПОС

частотами. Только одно из них полезное, остальные - мешающие. Функция радиотракта, кроме усиления сигнала, - выделить (отфильтровать) полезное колебание и подавить мешающие, что достигается использованием в нем частотно - селективных цепей. При этом усиление полезного сигнала в радиотракте должно обеспечиваться по возможности без его искажений; иначе говоря, радиотракт приемника должен быть линейным устройством. Последующее преобразование радиосигнала с выхода радиотракта осуществляется в детекторе радиоприемника. Детектор является устройством, создающим на своем выходе напряжение, которое изменяется в соответствии с законом модуляции того или иного параметра радиочастотного колебания; т. е. на выходе детектора действует модулирующий переданный электрический сигнал.

Воспроизводящее устройство воссоздает переданное сообщение под действием усиленного продетектированного сигнала. Для воспроизведения звукового сообщения используются громкоговорители или телефоны; для воспроизведения изображения - электронно-лучевые трубки; дня воспроизведения радиотелеграфных передач - буквопечатающие аппараты и т. д.

Радиоприемное устройство может принимать не одно сообщение, а несколько. В этом случае оно называется многоканальным. В таких УПОС после детектирования получается групповой сигнал, который несет в себе ряд независимых сообщений. Для разделения этих сообщений по отдельным каналам в УПОС предусматривается разделитель каналов. В многоканальном УПОС могут воспроизводиться как однородные сообщения, так и разнородные (например, звук и изображение в телевизионном приемнике).

2.2Структурные схемы радиоприемника

Впредыдущем параграфе было показано, что приемник состоит из радиотракта и детектора. Назначение радиотракта в приемнике - обеспечить усиление сигнала и его фильтрацию от помех. Для усиления сигнала исполь-

зуются усилители, для фильтрации - частотно-селективные цепи. Усиление