II. Основные характеристики радиоприемников

1. Чувствительность.

Под чувствительностью понимается способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность определяется минимально необходимой мощностью или ЭДС сигнала в антенне (либо в ее эквиваленте), при которых обеспечивается нормальное функционирование исполнительного (оконечного) устройства при заданном отношении мощности сигнала к мощности собственных шумов на выходе приемника.

Если отношение сигнал/шум на выходе приемного устройства равно 1, то минимальный сигнал на входе определяет пороговую чувствительность приемника. Если отношение сигнал/шум на выходе приемного устройства не равно I, то говорят о реальной чувствительности.

Такое определение справедливо в тех случаях, когда внешними радиопомехами радиоприему можно пренебречь. При необходимости учета внешней помеховой обстановки вводится понятие эффективной чувствительности по отношению к уровню помех как внутренних, так и внешних.

Эффективная чувствительность - это способность радиоприёмного устройства принимать слабые сигналы с заданным качеством (например, отношение сигнал/шум, вероятность правильного приема импульсных сигналов, минимизация ложной тревоги и т.д.) в условиях воздействия всего комплекса помех.

2. Избирательность.

Под избирательностью понимается способность радиоприемного устройства выделять полезный сигнал и ослаблять действие мешающих сигналов (помех). При этом различают следующие виды избирательности:

- частотная избирательность;

- временная избирательность;

- пространственная избирательность;

- поляризационная избирательность.

Частотная избирательность реализуется с помощью резонансных цепейи фильтров и характеризуется нормированной амплитудно-частотной характеристикой трактов радио и промежуточной частоты

(2.1)

,где

- модуль коэффициента передачи указанных трактов на произвольной частоте,

- модуль коэффициента передачи на резонансной (средней) частоте.

Избирательность на заданной частоте определяет степень подавления сигнала на этой частоте и обычно выражается в дб:

(2.2)

Задаваясь требуемым значением частоты f, мы можем определить, избирательность по соседнему и зеркальному каналу. В первом случае учитывается амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты, во втором случае - амплитудно-частотная характеристика радио цепей, установленных до преобразователя частоты сигнала.

При определении избирательности по соседнему каналу частота f выбирается равной частоте соседнего канала. Обычно по соседнему каналу обеспечивается избирательность порядка 40 – 60 дб.

При определении избирательности по зеркальному каналу частота f выбирается как .

3. Динамический диапазон.

Под динамическим диапазоном понимается отношение граничных уровней входного сигнала, при котором обеспечивается нормальное качество приема. Минимальный уровень сигнала при этом обычно определяется уровнем собственных шумов (пороговой или реальной чувствительностью), максимальный - ограничен допустимыми нелинейными искажениями сигнала. Обычно динамический диапазон определяется в дб (но может определятся и в разах):

(2.3)

4. Помехоустойчивость.

Под помехоустойчивостью понимается способность приемника обеспечивать прием переданной или извлеченной информации с заданной достоверностью при заданных видах помех.

Повышение помехоустойчивости достигается всеми видами избирательности, а также созданием оптимальных (квазиоптимальных) структур приемников и специальные методы борьбы с помехами.

5. Диапазон рабочих частот.

Это область частот настройки, в пределах которой обеспечиваются все другие электрические характеристики приемника.

6. Полоса пропускания приемного устройства.

7. Мощность или амплитуда входного сигнала.

8. Допустимые искажения воспроизводимого сигнала.

9. Параметры ручных и автоматических регулировок усиления, систем автоматической подстройки частоты.

ΙΙΙ. Шумовые характеристики радиоприемников

Во всяком проводнике имеются свободные электроны, которые находятся в состоянии беспорядочного теплового движения подобно молекулам газа. В среднем достаточно большой промежуток времени распределение электронов по объему проводника можно считать равномерным. Однако вследствие беспорядочного теплового движения равномерность распределения электронов в отдельные моменты времени нарушается. При этом между концами проводника возникает ЭДС флуктуационного шума, которая беспорядочно изменяется во времени.

Теория флуктуаций показывает, что всякому комплексному сопротивлению Z=R+jX соответствует ЭДС флуктуационных шумов, эффективное значение которой Е определяется выражением

,(3. 0)

где k - постоянная Больцмана (1,38·10^-23 Дж/град);

Т - абсолютная температура сопротивления;

R – активная составляющая сопротивления Z;

y( f ) - уравнение резонансной кривой цепи, которая соединяет сопротивление с прибором, измеряющим шум.

В большинстве случаев можно считать, что сопротивление R постоянно в широкой полосе частот, поэтому выражение можно представить в следующем виде

, (3.2)

где В - энергетическая (шумовая) полоса пропускания приемника.

Как определяется энергетическая полоса пропускания на основании

Рис. 3. 1

амплитудно-частотной характеристики резонансной цепи, видно из рисунка 3.1. Для этого на основании амплитуд-но-частотной характеристики строится зависимость y²(f). Затем определяется площадь под этой кривой и строится прямоугольник в этой системе координат, площадь которою равна площади под кривой

y²(f). Основание этого прямоугольника равно энергетической полосе данной цепи. Величина В обычно больше или равна полосе пропускания резонансной цепи на уровне 0,707. Чем ближе амплитудно-частотная характеристика к прямоугольной, тем лучше выполняется условие, что . Для одиночного колебательного контура справедливо равенство .

Реактивное сопротивление X в рассматриваемое сопротивление не входит, потому что оно обусловлено электрическими и магнитными полями, в которых отсутствуют флуктуации распределения электронов.

Обычно для расчетов принимают комнатную температуру Т = 300К. В этом случае ЭДС шумов определяется по простой формуле

, (3.3)

где Е - в мкВ, R - в кОм, В - в кГц.

Таким образом, шумящее сопротивление можно представить в виде следующей эквивалентной схемы:

Рис. 3. 2

Для любой из этих схем можно определить номинальную мощность шумов. Под номинальной мощностью шумов понимается такая мощ­ность, которая может быть отдана в согласованную нагрузку (R = R_н). Номинальная мощность шумов шумящего сопротивления определяется по формуле

(3.4)

Как видно из полученного выражения номинальная мощность шумов не зависит от величины сопротивления.