Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

входных сигналов и вносить погрешность в оценку избирательности вследствие зависимости его коэффициента передачи от уровня входного сигнала.

Второй причиной, определяющей погрешность в измерении избирательности при Ед(А==Ело является наличие в выходном напряжении приемника,

при этом измерить коэффициент избирательности, превышающий принятое при’

Односигнальная избирательность” радиоприемника (согласно-

ГОСТ 24375—80) — это его частотная избирательность, опреде- ляемая отношением уровня сигнала на заданной частоте к его взаданному уровню на частоте настройки при неизменном уровне’ сигнала на выходе радиоприемника и измеряемая посредством одного входного сигнала с уровнем, не вызывающим нелинейных

эффектов в тракте приема.

Можно ограничиться коэффициентами избирательности при. фиксированных расстройках, соответствующими предполагаемым помехам, и определить согласно [5] «ослабление помех как отношение уровня входного сигнала на частоте помехи, необходи-- мого для получения определенного уровня на выходе приемника, к уровню желательното сигнала, создающего, такой же уровень на выходе».

Коэффициент избирательности в децибелах бдв = 20 150.

В большинстве радиотехнических систем на входе приемников.

действуют как полезный (желательный), так и нежедательныесигналы. В этих условиях необходима оценка эффективной изби- рательности |5], т. е. способности приемника различать желатель-- ный сигнал, на который приемник настроен, и нежелательные сигналы с частотами за пределами полосы основного канала приема,. Уровни которых таковы, что они создают нелинейные эффекты.

при одновременном действии желательного и нежелательных сигналов.

Эффективная избирательность является характеристикой, по--

зволяющей оценить свойства приемника в реальных условиях действия помех, поэтому измерение эффективной избирательности

осуществляется при одновременном действии по крайней мере:

Блокирование — изменение уровня сигнала или отношения сиг-- нал-шум на выходе радиоприемника при действии радиопомехи,,

21

частота которой не совпадает с частотами основного и побочных каналов приема. Блокирование количественно характеризуется коэффициентом блокирования, равным отношению разности уров- ней сигнала на выходе радиоприемника в отсутствие и при наличии радиопомехи на его входе к уровню этого сипнала в отсутст-

вие радиопомехи.

Характеристику частотной избирательности, определенную при заданном коэффициенте блокирования, называют характеристикой частотной избирательности радиоприемника по П'блокироваНИЮ.

Перекрестное искажение в радиоприемнике — изменение структуры спектра сипнала на выходе радиоприемника при действии

сигнала и модулированной радиопомехи, частота которой не совпадает с частотами основного и побочных каналов приема. Перекрестное искажение количественно оценивается коэффициентом перекрестных искажений, равным отношению уровня спектраль-

ных составляющих сигнала, возникающих в результате перекрестных искажений в радиоприемнике, к уровню сигнала на, выходе

радиоприемника при заданных параметрах радиопомехи и сигна-

ла.

Характеристику частотной избирательности радиоприемника,

определенную при заданном коэффициенте перекрестных искаже- ‘ний, называют характеристикой избирательности по перекрестным

искажениям.

Интермодуляция в радиоприемнике — возникновение помех на выходе радиоприемника при действии на его входе двух и более

сигналов, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов радиоприемника. Интермодуляцию количественно оценивают: коэффициентом интермодуляции в радиоприемнике, равным отношению уровня радиопомехи, возникающей в результате интермодуляции, к уровню сигнала, соответствующего

чувствительности радиоприемника.

Интермодуляционные: искажения определяются характеристикой частотной избирательности по интермодуляции, представляю-

щей собой зависимость уровня сигналов на входе приемника, коз-

дающих интермодуляцию, от частоты одного из них при заданном коэффициенте интермодуляции. о

Побочные каналы приема радиоприемника — полосы частот,

находящиеся за пределами основного канала приема, в которых сигнал проходит на выход радиоприемника. К побочным каналам приема радиоприемника относятся каналы, включающие проме-

жуточную, зеркальную, комбинационные частоты и субтармоники частоты настройки радиоприемника.

2.3. Верность воспроизведения сообщения

Сообщение в месте приема может быть искажено как из-за „действия помех, так и из-за отклонения характеристик приемника ‚от идеальных. При приеме сигналов, модулированных случайными

22

функциями времени, например радиовещательной, или телевизи-

онной программами, влияние помех на верность воспроизведения сообщения обычно ощенивается средним квадратическим отклоне-.

нием функции времени, воспроизводимой выходным прибором, от` ее значения в отсутствие помехи. Это среднее квадратическое от-

клонение определяется эффективным значением напряжения или

тока, создаваемых помехой на выходе приемника.

Олределенному отношению сигнал-помеха на выходе приемника соответствует определенное качество воспроизведения сообщения. Чем выше отношение сигнал-помеха, тем выше качество вос-. произведения сообщения. Рекомендуемые отношения ситнал-по- меха для получения требуемого качества воспроизведения основа-

ны на результатах экспертных оценок.

Следует подчеркнуть, что при приеме сообщений указанного. типа существенным является сохранение формы первичного сигнала. Способность приемного устройства сохранять форму первичного модулирующего сигнала определяется его характеристиками. Эта способность оценивается характеристикой верности,.

представляющей собой зависимость выходного напряжения или тока от частоты модуляции входного нормально модулированного.

сигнала. Вследствие того что в приемнике возникают линейные и нелинейные искажения сигнала, а последние зависят от уровня

сигнала, целесообразно раздельно оценить их влияние.

Линейные искажения определяются отклонением амплитудио-

частотной и фазочастотной характеристик от идеальных. Типич-. ные характеристики верности представлены на рис. 2.5.

@)

х

<

>

в области низких частот модуляции, обусловленный уменьшени-- ем усиления из-за разделительных щепей низкочастотного тракта приемника. Спад характеристики в области высоких частот моду-

ляции вызван, как правило, тем, что боковые частоты’ модуляции В высокочастотном тракте приемника усиливаются в меньшей.

степени по сравнению с несущим колебанием. Это усиление тем ‘меньше, чем выше частота модуляции входного сигнала.

- Фазочастотная характеристика, как правило, имеет практиче-- ски линейный участок в области частот от Риш ДО Ётах, Где амп-

23

литудно-частотная характеристика равномерная. (Указанная зависимость характерна для цепей минимального фазового сдвига.)

Более полную оценку свойств радиоприемного ‘устройства, нредназначенного для приема звуковых программ, дает характе-

ристика верности по звуковому давлению (рис. 2.6} и характерис-. тика верности по яркости приемных устройств, предназначенных

для приема телевизионныхпрограмм.

„При указанных выше оценках учитываются не только свойства тракта усиления и преобразования электрического сигнала, но и свойства выходного прибора, от которого в конечном счете так-

же зависит верность воспроизведения сообщения В тех приемных устройствах, где существенно сохранение фор-

мы сигнала (например, телевизионных, фототелеграфных и др.) необходимо предъявлять жесткие требования не только к форме

‚амтлитудно-частотной, но и к форме фазочастотной характерисТИКИ.

Для наглядной оценки линейных искажений сигнала можно воспользоваться переходной характеристикой приемника, под которой понимают вависимость выходного напряжения при подаче сигнала с единичным скачком модулирующего напряжения. При

‘таком сигнале наиболее сильно проявляются линейные искаже-

включения модулирующего напряжения, до момента, когда вы» ходное напряжение достигло половины установившейся величины Озуст (рис. 2.7);

время нарастания тн— это время изменения выходного на-

зиряжения от 10 до 90% установившейся величины; выброс характеристики —‘отношение максимального отклоне-

"ния выходного напряжения от установитнейся величины при ко- „«лебательном установлении сигнала к его установившейся величи-

Не:

7 =АО» т/Оз ут; 1:=А Ц зтауст/;

24

время спада «плоской части» характеристики тс — время, в те-

чение которого напряжение превышает заданный уровень (обычн но 0,5 И>уст либо 0,9 (> уст). Определение параметров переходной

характеристики поясняется рис. 2.7.

В приемных устройствах, предназначенных для точного воспроизведения первичного сигнала, существенное значение имеют нелинейные искажения, возникающие в тракте. Для’ их оценки пользуются амплитудной характеристикой (АХ) приемника,

представляющей собой зависимость выходного напряжения от ко- -эффициента модуляции входного. сигнала. В ‘большинстве случа-

ев отдают предпочтение линейной АХ и оценивают искажение по

отклонению ее от линейной, т. е. по коэффициенту искажений и=| ЛОГО, где | АИ| — отклонение характеристики от линей- ной; Оид — идеальное, ожидаемое значение выходного напряже-

ния.

| № (р2,8)

На рис. 2.8 приведены амплитудные характеристики выходного напряжения, звукового давления и яркости изображения при-

емников звукового вещания и телевидения.

Нелинейность характеристики в ‘области больших величин т (вблизи Мах) обусловлена перегрузкой выходных каскадов усилителей. Нелинейная зависимость выходных величин при малых

т определяется влиянием шума и фона приемника, т. е. уровнем помех, возникающих внутри приемника и не зависящих от коэф-

фициента модуляции входного сигнала. Зависимость коэффициен- р искажений Аи от коэффициента модуляции показана на рис.

Если задан допустимый коэффициент искажений. Аидок ТО можно найти пределы изменения коэффициента модуляции Яии—

—Тнах, при которых обеспечивается необходимая верность воспроизведения. Эти пределы заключены между абсциссами точек

25

пересечения горизонтальной прямой Ёидоп, показанной на рис. 2.9” штриховыми линиями, с характеристикой Аи=}{(т).

Для оценки протяженности линейного участка амплитудной

характеристики обычно используют отношение максимального выходного напряжения (> тах к минимальному Из ши, называемое Эдинамичедким диапазоном выходных напряжений радиоприемни- ка: Р= 2 шахОзии/. Его также выражают в _Децибелах: Рдь = =2010 р.

Если учесть, что минимальный различимый уровень выходного напряжения определяется шумовым напряжением Изпиш== Иэш, ТО число различимых градаций уровней будет равно динамическому

диапазону. Очевидно, для обеспечения необходимой верности вос- произведения динамический диапазон приемника должен быть больше динамического диапазона передаваемого сообщения или

равен ему.

В приемниках звуковых программ нелинейность амплитудной

характеристики приводит к появлению новых компонентов спектра. Относительная интенсивность новых компонентов может быть оценена коэффициентом нелинейных искажений. Для упрощения оценки нелинейных искажений пользуются сигналом, модулиро-

тым тоном РЁ в выходном напряжении появляются высшие гармони-

ки лов, Оззк ИТ. Д.

Отнощение эффективного значения высших тармоник выходного напряжения к эффективному значению первой гармоники называют коэффициентом гармоник

= у вМ3 зв № --* Ца в.

При приеме сигналов известной формы, как указывалось ранее, решаются две задачи, а именно задача обнаружения сигнала

и задача разделения сигналов.

Из-за влиянйя помех возникают ошибки двух типов — пропуск

сигнала и ложная регистрация сигнала. Оптимальная обработка смеси ситнала и помех, действующей на входе ‘приемника, сво-

дится к линейной фильтрации и нелинейным преобразованиям, обеспечивающим ‘минимальную величину ошибки в обнаружении и различении сигналов. Поэтому линейные характеристики эле-

ментов тракта лишь частично отражают свойства приемника, определяющие верность приема сообщения. Более того, нелинейные

‘характеристики элементов обработки смеси сигнала и помех в зна-

чительной мере определяют результаты приема сообщений.

В связи с этим для оценки верности приема сообщений ис-

пользуется коэффициент помехоустойчивости или просто помехоустойчивость. Поскольку процесс радиопомех при приеме сиг-

налов является случайным, ошибка в приеме сигнала и верность приема его также случайны. В этих условиях следует оценивать верность приема статистически, т. е. пользоваться вероятностью

26

правильного приема элементов сообщения. Вероятность правиль-- ного приема будет в среднем совпадать с результатами реального,

приема сообщения при многократных испытаниях.

Если передано Ин элементов сообщения и из них в креднем,.

при многократных испытаниях, правильно принято лишь Ипр Элементов, то помехоустойчивость П=Ипр/Ии. Учтем, что Ипр=ИнИо—,

где ВоНо/=Ни.

Измерение помехоустойчивости производится путем сопоставления числа элементарных посылок (обычно точек), модулирующих генератор сигналов, подключенный ко входу приемника через

эквивалент антенны, и числа элементарных посылок, зарегистри-

рованных на выходе приемника либо выходным прибором. Общей оценкой свойств радиоприемного устройства реагиро-

вать на радиопомехи, воздействующие через антенну и помимо’ нее, в том числе через экран, по цепям питания, управления, ком-

мутации, является восприимчивость радиоприемного устройства. При действии мощных импульсных помех приемник становится на определенное время нечувствительным к полезному сигналу.

Происходит временное снижение коэффициента усиления радиоприемника после действия импульсной радиопомехи. Интервал времени после ее воздействия, в течение которого коэффициент усиления радиоприемника меньше номинального на заданное

значение, называют временем последействия помехи в радиопри-

емнике [6].

При большом динамическом диапазоне входных сигналов, вы-

зывающих перегрузку усилительных элементов приемника, высокочастотный тракт приемника выполняют с логарифмической ам-

плитудной характеристикой (ЛАХ).

В этом случае существенной является требуемая точность реализации ЛАХ, которую также можно оценить коэффициентом ис-

кажений Аи, но при этом в качестве идеального ожидаемого значения выходного напряжения следует принять логарифм входного напряжения.

2.4.Точность установки

истабильность частоты настройки

Современное состояние развития радиотехнических систем ха-

рактеризуется жесткой регламентацией несущих частот и ширины спектра излучения. Поэтому обеспечить наилучший прием со-

общений возможно лишь при точной настройке приемника на же- Лаемый сигнал (и при высокой стабильности частоть» настройки.

При расстройке увеличивается вклад помех на выходе приемн

Ника и уменышается вклад спектра полезного сигнала. При знаЧительнюй расстройке приемника может быть полностью исклю-

27

вания к стабильности частоты гетеродина повышаются. Например, в системе космической связи при АРо=!10 Гц и ко=10 ГГц нестабильность частоты гетеродина не должна превышать 10-9. Высокие требования характерны также для систем магистральной радиосвязи. В этих условиях необходима кварцевая стабилизация частоты гетеродииа. При более узких полосах спектра излучения и повышении частоты гетеродина может потребоваться стабилизация частоты с помощью квантового генератора либо путем ‘использования системы эвтоматической подстройкн частоты гетеродина.

=“

2.5.Эффективность регулировок в приемнике

Всовременных радиоприемниках широко используют автоматические и ручные регулировки, позволяющие оптимизировать ре-

жим элементов и функциональных узлов приемника с целью по-

лучения наилучших результатов приема ‘сообщений.

При низкой квалификации оператора особое значение имеют автоматические системы управления радиоприемным устройством, решающие указанную задачу. Различают местное, дистанционное и автоматическое (программное) управления. Наиболее сложные системы управления применяются в профессиональных радиоприемных устройствах. Они позволяют осуществить: установку частоты настройки; выбор ‘необходимого вида работы; выбор олтимального режима тракта. При более высокой степени автомати-

вации процесса приема используется программное управление с помощью спецпиализированных ЭВМ.

Эффективность регулировки оценивается диапазоном или коэффициентом регулирования, численно равным отношению максимальной Аш.х величины. регулируемого параметра к минимальной

ше:

Наиболее широко в радиоприемниках используются: автоматическая регулировка усиления, автоматические настройка и под-

стройка.

Кроме ‘автоматических регулировок в приемниках применяются ручные, положение органов управления которыми юбычно вы-

бирает оператор с. учетом оптимизации процесса восприятия со-

общений. В приемниках звуковых программ устанавливается желаемый средний уровень громкости и тембра, в приемниках те-

левизионных программ — средняя желаемая яркость и контрастность ‘изображения.

2.6.Надежность радиоприемника

Всвязи с усложнением функций, выполняемых радиоприемником, увеличи-

29

р(И) = ехр (— №8.

Впрнемннке, составленном из ш элементов, выход из строя любого элемента приводит к потере работоспособности приемника в целом. Тогда веро-’

ятность выхода из строя прнемника с независимыми ‘интенсивностями отка- зов деталей

т т \

_Впь (8) = П В: (== ехр | —# У =) или Рив (№ ==ехр (—№1), 11 1—1

т

где №= р м — интенснвность отказа приемннка в целом.

тенсивность отказов №^10-8 1/. При ибпользовании в приемнике ш-=10% эде- ментарных деталей суммарная интенсивность отказа приемника Ло-=тАл= =10-4 1/. Торла среднее время безотказной работы такого устройства То=

работы увеличится в и/4==2500 раз н составит 7000 ч (около 300 дней).

Упрощенный расчет, приведенный здесь, основан на предположении, что надежность БИС равна надежности дискретных элементов. На самом деле

стые» исходные матерналы. Поэтому использование БИС обеспечивает суще-

В связн с этнм возможно многократное резервирование и дальнейшее повышение надежности.

Надежность современных приемников магистральной связи характеризуется следующими показателями: 500 ч наработки на отказ у приемников ТГ класса,

2000 ч— П класса и 3000— 11 класса.