книги / Радиоприемные устройства.-1

Использование вокодеров позволяет значительно уменьшить ширину спектра речевого сигнала, повысить помехозащищенность радиотелефонного канала, исключить несмысловую информацию и обеспечить скрытность пере­ дачи полезной информации.

12.2.3.Радиоприемни к и радиорел ейных линий

икосмической связи

Структурные схемы обработки сигналов на линиях радиорелейной связи определяются прежде всего назначением радиорелейных станций (РРС), разме­ щенных на трассе.

Различают оконечные, промежуточные и узловые РРС. Базовой станцией радиорелейной линии по техническому оборудованию является промежуточ­ ная. Здесь сигнал многоканального сообщения принимается, обрабатывается и транслируется далее. Эта процедура называется ретрансляцией, а РРС - ре­ трансляционной.

Различают следующие виды промежуточных РРС: 1) ретранслятор по групповому спектру; 2) гетеродинный ретранслятор; 3) ретранслятор прямо­ го усиления.

Ретранслятор по групповому спектру (рис. 12.12) включает радиоприем­ ную и радиопередающую аппаратуру двух встречных направлений и общие приемно-передающие антенно-фидерные тракты.

Принятый от соседней станции СВЧ-сигнал поступает на разделительный фильтр (РФ), где фильтруется по стволам , а затем на РПУ. Так как антенно­ фидерный тракт (АФТ) является общим для приема и передачи сигналов, для создания необходимой электрической ’’изоляции” между РПУ и радиопередаю­ щим устройством (РПдУ) используется устройство селекции УС. В качестве УС применяют частотные фильтры или ферритовые циркуляторы.

С выхода РПУ сигналы демодулируются в демодулятореi Д м), затем по­ ступают на модулятор (МД), после чего —на РПдУ СВЧ. В фильтре сложения (ФС) происходит объединение СВЧ-энергии радиопередатчиков нескольких стволов, обслуживаемых данной РРС.

В рассмотренном виде РРС происходит передача и прием группового сиг­ нала многоканального сообщения. Модулятор-демодулятор (так называемый МОДЕМ) является универсальным узлом оборудования РРС. Наличие МОДЕМа приводит к увеличению искажений ретранслируемого сигнала и ухудшению отношения С/Ш из-за увеличения энергии шумов. Поэтому данный тип ретрансляторов используется в малоканальных линиях.

Гетеродинный ретранслятор (рис. 12.13) находит наиболее широкое при­ менение. Его особенностью является прием и передача сигналов на промежу­ точной частоте без использования МОДЕМа, что уменьшает искажения. В этом типе ретранслятора они в основном связаны с неадеальностью АЧХ и ФЧХ при­ емного тракта (см. § 10.4).

Для преобразования колебания принятого сигнала с частотой / ' в сигнал с промежуточной частотой / п служит смеситель См1; для преобразования / п в колебание СВЧ / —смеситель См2. Колебания промежуточной частоты и СВЧ усиливаются с помощью соответственно УПЧ и УСВЧ,что компенсирует потери энергии сигнала на трассе радиорелейной линии. Частоты принятого

Рис. 12.14

к станции, что приводит к искажениям спектров сигналов при их частотных сдвигах относительно АЧХ трактов и ужесточает требования к стабильности частот гетеродинов. Поэтому обычно используют совмещенные гетеродины

(см. рис. 12.13) В этом случае применяют один общий гетеродин Г. . Коле- 1 1

бание этой частоты смешивается в См3 с колебанием вспомогательного

сигнала и частотой генератора сдвига, что исключает влияние нестабильности частоты основного гетеродина Д и делает определяющий нестабильность час­ тоты генератора F Из-за низкого значения последней стабильность частоты генератора частотного сдвига может быть весьма высокой.

Вретрансляторе прямогоycwiatwi (рис, 12.14) принятый сигнал усилива­ ется в малошумяшем усилителе МШУ, а затем в основном усилителе УСВЧ. Выбирая большое усиление МШУ, можно исключить влияние шумов УСВЧ на работу тракта приема. После усиления сигнал с помощью генератора совета Тр смешается на частоту F

Вструктуре, приведенной на рис. 12,14, невозможно выделение сигналов с целью их использования, т. е. структура не является универсальной, однако из-

за простоты она широко применяется в спутниковых системах космической связи, где в выделении сообщений на промежуточной РРС нет необходимости.

Структурные схемы спутниковых систем связи в целом аналогичны сис­ темам радиорелейной связи прямой видимости. Их основное отлшие от этих систем заключается в относительно большом ослаблении принимаемого сигна­ ла. Поэтому здесь следует использовать весьма малошумящие усилители СВЧ:

РПдУ в радиоприемнике используется полосовой фильтр, подавляющий коле­ бание передатчика, а также его гармоник.

На рис. 12.15 приведена структурная схема бортовой орбитальной косми­ ческой системы, предназначенной для определения местоположения н сбора данных с метеорологических буев, воздушных зондов и наземных платформ, а также для других средств контроля различной информации.

Рис. 12.15

Радиоприемное устройство включает: усилительный тракт (УТ), блок вы­ деления информации (БВИ), систему вхождения в синхронизм (СВС),управ­ ляющее устройство (УУ). В блоке СВС сигналы обнаруживаются, здесь же из­ меряются их несущие частоты и уровни, после чего в УУ осуществляется иден­ тификация сигналов, т. е. оценка факта приема этого сигнала ранее, достаточ­ ности разнесения сигналов по частоте и тд . После принятия решения в УУ сиг­ нал с выхода УТ поступает на свободной БВИ.

Время от начала обработки сигналов до появления синхронизма составля­ ет не более 160 мс. Полученный на выходе фазового детектора сигнал подает­ ся на устройство синхронизации и регенерации (УСР), где происходит его оп­ тимальная фильтрация. После поступления сигнала о наличии захвата ФАП двоичная информация через буферный регистр (БР) выводится из РПУ и запи­ сывается в запоминающем устройстве. Полученный таким образом сигнал формируется далее в блоке формирования (БФ) с целью его дальнейшая пе­ редачи наземной станции.

12.3. Радиолокационные приемники

Радиолокационные приемники входят в состав радиолокационных стан­ ций (РЛС), назначением которых является определение координат и характе­ ристик движения различных объектов (самолетов, судов, ракет и т.д .), Для этого объект облучается зондирующими сигналами, отражение которых» при­ ем и дальнейшая регистрация в РПУ РЛС позволяют получить сведения о ха­ рактеристиках цели.

Рис. 12.16

В зависимости от принципа действия различают радиолокацию импульс­ ными сигналами и непрерывными.

Сначала рассмотрим радиоприемники импульсных РЛС. В этом случае зондирующий сигнал представляет собой радиоимпульс, созданный в РПдУ РЛС и излученный ее антенной. После отражения от цели импульс поступает на вход РПУ. Он проходит общее расстояние 21 , где / —расстояние до цели. Тог­ да время прохождения радиоимпульса Д Г = 21/с , где с —скорость света. Вели­ чина Д t измеряется с . помощью выходного устройства РЛС (индикатора, ЭВМ), после чего определяется величина I = сДг/2. В полярной системе коор­ динат (расстояние / , угол ф) вторую координату находят по положению диа­ граммы направленности антенны, ориентированной на объект.

Структурная схема импульсной*РЛС с входящим в ее состав РПУ приведе­ на на рис. 12.16.

Для последовательной очередности работы РЛС используется блок синхро­ низации (Б С ). С помощью автоматического коммутатора (АК) осуществляет­ ся поочередное переключение общей антенны РЛС к выходу РПдУ и входу РПУ, Радиоприемник состоит из УРЧ, ПЧ, гетеродина, детектора, усилителя видеоимпульсов (ВУ), индикаторного устройства (ИУ) , с помощью которого измеряется время Дг . Для стабилизации частоты гетеродина используется АПЧ, связанная с РПдУ через направленный ответвитель (НО) . В РПУ РЛС используется несколько цепей АРУ: временная (программная) (ВАРУ) и быстродействующая (БАРУ).

Временная АРУ изменяет усиление УПЧ по определенному временному за­ кону в зависимости от воздействия сигнала на РПУ, Это позволяет повысить разборчивость целей на фоне маскирующих отражений от Земли и окружаю­ щих предметов. При этом на входе РПУ возникает ряд отраженных радиоим­ пульсов с амплитудами А , А 2 , А 3 , расположенными между зондирующи­ ми импульсами длительностью t3 и (рис. 12.17). При действии ВАРУ коэффи­ циент передачи тракта K Q изменяется во времени по закону, который опреде­ ляется сигналом БС. Использование ВАРУ исключает возможность регулиро-

Рис. 12Л9

На основе развития принципа действия РЛС возможна реализация допол­ нительной функции —селекции движущихся целей Это позволяет регистриро­ вать слабые сигналы движущихся целей при сильных отражениях сигналов РЛС от неподвижных окружающих предметов.

Структурная схема РЛС подобного вида приведена на рис. 12.18; Часть энергии РПдУ с помощью НО подается к смесителю См2. В результате частота

носительно зондирующих не изменяется. Если объект перемещается, то их по­ ложение меняется. В результате изменяется фазовый сдвиг колебания на вы­ ходе фазового детектора ФД относительно опорного колебания. Информация о фазе, т. е. временном положении импульса, хранится в линии задержки ЛЗ. Если на выходе устройства вычитания появляется сигнал, то это означает, что РЛС обнаружила движущуюся цель.

Теперь рассмотрим радиоприемники РЛС с непрерывным излучением. Этот вид РЛС использует информацию о разности частот колебании, излу­ чаемого РПдУ РЛС и отраженного от движущейся цели. Как известно, эта раз­ ница равна так называемой доплеровской частоте F^ = 2vffc , где / —частота излучаемого колебания; v — скорость движения цели; с — скорость света.

В основе работы ЛРС с непрерывным излучением лежит измерение часто­ ты F , находящейся в области относительно низких частот. Структурная схе­ ма РЛС этого вида приведена на рис. 12.19. Она содержит два канала. Антенна А1 излучает колебание РПдУ на частоте ,антенна А2 принимает колебание с частотой / . + F . Если РПУ и РПдУ расположены близко, то разница частот в РПУ и РЩУ будет определяться фактически только частотой т. е. скоро­ стью движения цели.

Как следует из рис. 12.19, на выходе смесителей См1 и См2 будут колеба­ ния, разница частот которых равна F . Поэтому с помощью третьего смесите­

12.1. Нарисуйте структурные схемы радиовещательных приемников с ДВ, СВ, КВ и УКВ диапазонами. 12.2. Назовите основные тенденции развития техники радиовещатель­ ного приема. 12.3. Дайте характеристики цифровых методов в радиовещательном приеме. 12.4. Поясните принципы работы детекторов сигналов с полярной модуляцией. 12.5. В чем сущность принципа разнесения при приеме сигналов в изменяющихся условиях рас­ пространения радиоволн? 12.6. Чем отличаются различные методы автовыбора и сложе­ ния в системах разнесения сигналов? Какова их эффективность? 12.7. Охарактеризуйте основные тенденции развития техники приема на линиях радиосвязи. 12.8. Нарисуйте структуру РПУ для магистральной связи в диапазоне декаметровых волн. 12.9. Каковы особенности РШ в радиорелейных линиях связи? 12.10. Как используемые принципы ра­ диолокации отражаются на особенностях структур радиолокационных приемников? 12.11. Укажите особенности работы АРУ в радиолокационных приемниках.