Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

Наработка на отказ должна быть не менее 500 ч для приемников [ класса, 2000 ч — для П класса и 3000 ч — для Ш класса. От-

носительно малое время наработки на отказ приемников [ класса объясняется большим числом радиоэлектронных приборов и уст-

ройств, используемых в этом классе приемников, и технологическими трудностями получения высокой надежности. В радиоприемных устройствах четвертого поколения, выполняемых на интегральных

-микросхемах, достигнуты более высокие значения наработки на отказ, превышающие несколько тысяч часов (радиоприемные уст- ройства «Призма» и «Сибирь»).

В приемниках [| класса осуществляется беспоисковая бесподстроечная связь с дискретной установкой частоты. Относительная нестабильность частоты настройки в течение суток не превышает 10-3. Эти приемники допускают местное и дистанционное управление. Предусматривается также устройство автоматического конт-

роля параметров приемника.

Приемники магистральной КВ связи по характеру принимаемых сигналов являются приемниками многоцелевого назначения и

манипулированных, ФМ (Ё!) — фазоманипулированных, ДЧМ (76) — двойной частотной манипуляции; 2) слуховой прием телеграфных сигналов: АМ (А!) — амплитудной манипуляции, ТМ (А2) — тональной манипуляции, передаваемой методом амплитудной модуляции; 3) прием речевых сигналов: АМ (АЗ) — двухполосной телефонии с полным несущим колебанием, ОБП — однополосной телефонии с полным (АЗН), ослабленным (АЗА) и подавленным (АЗ.У) несущими колебаниями, телефонии на двух независимых полосах (в каждой полосе принимаются различные речевые сигналы) с ослабленным или подавленным несущим колебанием (АЗВ); 4) прием фототелеграфных сигналов, передаваемых методами амплитудной (А4) или частотной (Р4) модуляции поднесущей в однополосном канале; 5) прием многоканальных сигналов: телефонии и многоканальной телеграфии (АЭВ) в независимых однополосных каналах или многоканальной телеграфии (А7) в

одной боковой полосе частот.

Указанные виды работ осуществляются, и свойственные им сигналы принимаются приемниками [ класса. .

Для приемников П класса число видов принимаемых сигналов ограничено излучениями А1, АЗ, АЗА (В, Н), Е1, 26;а для ПП класса — излучениями А| и АЗ.

Структурная схема приемника МС 1 класса

Приемники МС являются приемниками многоцелевого назначения, поэтому их высокочастотные тракты строятся так, чтобы все виды сигналов, на которые рассчитан приемник, после необходи-

лов, 1 В скобках помещено международное обозначение вида излучения сигиа“

331

мого усиления могли подвергаться соответствующей оптимальной обработке. Как правило, оптимальная обработка сигнала осуществляется на последней промежуточной частоте либо после соответствующего детектора.

В приемном устройстве можно условно выделить следующие части: систему выделения и обработки сигнала, систему управле-

ния и систему контроля.

На рис. 14.1 изображена укрупненная структурная схема приемного устройства МС. К системе выделения и обработки сигнала относятся высокочастотный тракт приемника, синтезатор, входящий в систему установки частоты с элементами управления настройкой, и выходные устройства.

| бистема питания

тельную селекцию желательного сигнала, его усиление и перенос его спектра в область частот, где целесообразно реализовать оптимальную обработку смеси сигнала и помех. Высокочастотный тракт приемника называют главным трактом приема (ГТП). В этом тракте предусмотрены необходимые автоматические и ручные

регулировки для оптимизации режима согласно [15].

Главный тракт приема обычно осуществляют по супергетеродинной схеме с несколькими преобразованиями частоты. Например, в ГТИ приемного устройства «Призма» использовано тройное преобразование частоты: первая промежуточная частота имеет

332

Необходимые точность и стабильность настройки на желательную станцию реализуются применением высокостабильных гетеро-

динных колебаний в преобразователях частоты, полученных от синтезатора с достаточно малым шагом сетки частот (в приемнике

«Призма» шаг сетки 10 Ги), а также дискретных конденсаторов переменной емкости (ДКПЕ) в качестве элементов настройки

контуров преселектора.

К выходу усилительного тракта в зависимости от вида сигналов подключаются соответствующие выходные устройства (ВУ)

для оптимальной обработки сигнала.

Система управления (СУ) осуществляет настройку приемника на желательную станцию, изменение рода работы в соответствии с видом принимаемого сигнала, установку оптимального режима тракта. В современных приемниках магистральной связи эти операции выполняют электронные устройства с местным, дистанционным, а также программным управлением на основе применения

микропроцессоров.

Для проверки работоспособности приемника предусмотрена система контроля (СК), позволяющая обнаружить неисправный блок и принять необходимые меры по устранению нарушений связи, обусловленных неисправностью приемного устройства.

Тракт приема телефонных сообщений

Для приема телефонных сообщений к выходу ГТП подключается блок АМ, предназначенный для получения напряжения, повторяющего закон модуляции. В этом блоке содержится электромеханический или кварцевый фильтр промежуточной частоты, настроенный на центральную частоту выходных цепей ГТП, е ноло-

сой пропускания 2Рн.х=6,8 кГц, соответствующей полосе одного двухполосного телефонного канала при излучении вида АЗ. Как указывалось ранее, в целях лучшего использования полосы частот, отводимой для передачи сообщений, на линиях связи применяют однополосные сигналы (АЗН, АЗА, АЗЛ. В этом случае блок приема речевых сигналов содержит узкополосные фильтры, выделяющие соответствующие участки спектра колебаний на выходе ГТП и детекторы однополосных сигналов, выполненные по структурным схемам $ 11.3. В качестве опорных колебаний могут быть использованы колебания, полученные от синтезатора, входящего в комплект блока ГТИ.

Тракт приема телеграфных сообщений

Этот тракт предназначен как для слухового, так и для автоматического (буквопечатающего) приема сообщений. При слуховом приеме телеграфных сообщений применяется код Морзе, а при

буквопечатании — код Бодо.

Скорость передачи выражают числом элементарных посылок, передаваемых в одну секунду. Скорость телеграфирования выра-

жают в бодах: 96од= о, где то — длительность элементарной по- сылки.

Для опознавания станции при вхождении в связь используется

импульсы колебаний звуковой частоты. Это преобразование необходимо выполнить так, чтобы продолжительность существования

звукового колебания была равна длительности импульса высокочастотных колебаний.

Существуют три способа преобразования высокочастотных по-

сылок в звуковые: гетеродинирование, модуляция и тональная ма» нипуляция.

Гетеродинирование телеграфных сигналов основано на исполь- зовании биений, образующихся колебаниями принятого сигнала и местного гетеродина.

Структурная схема устройства для гетеродинирования сигна“ ла изображена на рис. 14.2. Здесь к амплитудному детектору подводится сумма двух напря*

,та отличается от частоты

сигнала на ЁРзв=800--1000 Гц. Эти напряжения образуют биения,

в результате чего амплитуда суммарного колебания будет изме- няться со звуковой частотой. На выходе детектора появится звуковое колебание, длительность которого будет равна длительно-

сти существования входного сигнала.

Достоинством гетеродинирования является высокая чувстви“ тельность при приеме слабых сигналов, обусловленная тем, что детектор работает в режиме сильных сигналов (режим линейного

детектирования). Особенностью гетеродинного приема телеграфных сигналов является зависимость звукового тона от частоты

настройки приемника и частоты гетеродина.

Модуляция телеграфных сигналов. Структурная схема устройства для модуляции телеграфных сигналов изображена на рис. 14.3. Здесь высокочастотный сигнал поступает на вход одного из

каскадов высокочастотного тракта (обычно это каскад УПЧ). В этом каскаде осуществляется модуляция сигнала звуковым тоном. В качестве источника модулирующего напряжения применен зву“ _ковой генератор (ЗГ) с частотой 800—1000 Гц. Достоинством это-

334

го метода является независимость частоты звукового тона от на-

стройки приемника.

Недостатками являются: ухудшение условий приема слабых сигналов из-за нелинейности детектора в этом режиме; необходимость улучшения фильтрации цепей питания из-за наличия генератора звуковой частоты, питаемого от общих источников; снижение коэффициента усиления ВЧ тракта вследствие перевода одного из каскадов в режим модулятора.

Тональная манипуляция

Формирование тональных посылок при использовании этого принципа осуществляется после детектора. Структурная схема устройства для тональной манипуляции телеграфных сигналов изображена на рис. 14.4. Здесь напряжение сигнала, возникающее на

выходе детектора, управляет ключевым устройством (КУ). На второй вход ключевого устройства подводится напряжение звукового генератора, которое передается на выход только при наличии

телеграфной посылки.

Принципиальная схема одного из вариантов устройства для тональной манипуляции, построенного на основе диодного ключа, изображена на рис. 14.5.

Тональная манипуляция при использовании различных частот звуковых генераторов позволяет осуществить частотное разделе-

ние в проводной линии связи при передаче телеграфных сигналов нескольких приемников на относительно большие расстояния (на-

пример, по линии от приемного радиоцентра к телеграфу).

335

Из сопоставления способов преобразования телеграфных сигналов можно сделать вывод об определенных преимуществах гетеродинирования при слуховом приеме слабых сигналов.

Помехоустойчивость приема сигналов АМ

Радиопомехи, имеющие случайный характер, могут появиться на входе приемника в любой момент времени относительно време-

ни прихода сигнала.

В зависимости от соотношений между моментами прихода сигнала и помехи различают интервальные, сигнальные и краевые помехи. На рис. 14.6 изображено различное расположение им-

пульсной радиопомехи относительно сигнальной посылки.

Рис. 14.6

Интервальной помехой называют помеху, действующую между активными посылками (рис. 14.64). Эта помеха (и) может ре-

гистрироваться как ложный сигнал. Для борьбы с интервальной помехой в приемник вводят ограничитель по минимуму. В этом случае помеха может создать ложный сигнал лишь при превышенин уровня ограничения по минимуму. Очевидно, что увеличение порога ограничения при случайном распределении амплитуд поме-

хи будет уменьшать вероятность появления ложного сигнала, Сигнальной помехой называют помеху, действующую в момент

активной посылки. Сигнальная помеха может иметь произвольную фазу относительно фазы полезного сигнала. Если разность фаз ф==0, то суммарное напряжение сигнала и помехи, как это изобра-

жено на рис. 14,6,6, оказывается больше напряжения сигнала. В данном случае зарегистрируется сигнал, т. е. помеха не вызовет ошибку. Если ф=л, то суммарное напряжение становится меньше

напряжения сигнала.

336

В случае, если длительность импульса помехи, определяемая полосой пропускания ВЧ тракта приемника, будет меньше длительности активной посылки, произойдет дробление сигнала. Выходной прибор может зарегистрировать две активные посылки и паузу. Для устранения этих искажений в тракт приемника включают ограничитель по максимуму. Его порог ограничения целесообразно уменьшать, оставляя больше порога ограничения по минимуму. Однако, если суммарное напряжение при ф=л окажется меньше порога ограничения по минимуму, появится ошибка в виде

пропуска сиенала.

Краевой помехой называют помеху, попадающую на край импульса. Очевидно, при ф==0 длительность активной посылки, от-

считанной на уровне порога ограничения Ишор, увеличится (рис. 14.6,в), а при ф=ял длительность уменьшится. Таким образом,

краевая помеха вызывает смещение границ импульса. Это изменяющееся смещение границ называют переменными временными пре-

обладаниями сигналов.

Небольшие переменные преобладания, не превышающие исправляющей способности телеграфного аппарата, не приводят к ошибкам. Если необходимо сформировать на выходе приемника сигналы стандартной длительности, то применяют стробирова-

иие — временное выделение центральной области сигнала, наиме- нёе поражевной помехами.

Определим вероятность ошибки Во при приеме сигналов АМ. Эта вероятность ошибки будет равна сумме вероятностей появлеиия ложного сигнала Вис и пропуска сигнала Вис, т.е. Во=

=Вл с Ви с.

Вероятность ложного сигнала определяется произведением а, вероятности появления паузы на вероятность того, что огибающая напряжения случайной помехи превысит порог ограничения по минимуму. Допустим, что распределение уровней огибающей помехи описывается законом Рэлея:

У" (р) =рехр(— */2),

где р=0/—Оэзьотношение данного уровня к эффективному зна- чению напряжения помехи.

Тогда “

От ши/Об эфф

Вероятность пропуска сигнала определяется произведением В-

вероятности появления сигнала на вероятность того, что огибаю-

Учтем, что отношение О пы/ОИзфь==б является параметром, от жоторого зависит вероятность ошибки Во. Продифференцируем (14.3) по параметру и найдем оп-

тимальное значение параметра

Виа= —@ (ВУ, (6. (14.4)

Соотношение (14.4), обеспечи- вающее минимальное — значение ошибки, будет удовлетворено при

Уравнение (14.4) можно решить графически. На рис. 14.7 изо- бражены зависимости плотности вероятности У,и взвешенной

плотности вероятности № (В/а) от уровня порога ограничения. Аб- сцисса точки пересечения этих кривых определяет оптимальный порог ограничения.

Найдем аналитическое выражение для оптимального порога ограничения для предельных случаев слабого и сильного сигналов.

При слабом сигнале (ар-—=0) функция Бесселя мнимого аргу-

Логарифмируя (14.7) и решая его относительно болт, получаем

т= У 2—11(В/%)/@]2.

Таким образом, при слабом сигнале и равновероятной передаче посылок и пауз оптимальный порог ограничения не зависит от амплитуды сигнала и определяется только эффективным значе-

нием шума (14.8), При сильном сигнале (ар»1) функция Бесселя мнимого аргу-

338

Из выражения (14.5)

(а/2)— (1/а 11 (В/а)

В опт — 1+ я ш2л абопт/2л абопт При а-—=со (1/а)} ш(В/а)—0 и ш 2лаб он./2лабопт->0, поэтому

Вопт А @/2, т.е. Ипопт А 0,5 Ито.

Отсюда видно, что при сильных сигналах наименьшая вероятность ошибки обеспечивается при пороге ограничения, равном половине амплитуды входного сигнала.

Минимальную вероятность ошибки определим по формуле (14.3), подставляя вместо Оп его оптимальное значение:

0

Гаусса, значение которого приведено в соответствующих таблицах. При увеличении отношения сигнал-шум интеграл вероятности Гаусса стремится к единице и вероятность ошибки пропуска сиг»

нала стремится к нулю.

Учитывая соотношение (14.11), находим Во ни А @ехр (— (2/8 = (В/2) 1 —Ф (0/2 Ифь)1. (14.12)

Из соотношения (14.12) следует, что для уменьшения мини» мальной вероятности ошибки необходимо увеличивать отношение сигнал-шум.

Известно, что максимальное отношение сигнал-шум достигает“ ся при оптимальной фильтрации сигнала. Поэтому высокочастот“ ный тракт должен содержать согласованный фильтр. Было показано также, что минимальная вероятность ошибки при сильном сигнале наступает при оптимальном пороге ограничения, равном половине амплитуды сигнала.

Для этих целей в приемниках МС вводится блок автоматической регулировки отсечки (АРО).

Следует заметить, что при указанной автоматической установке порога ограничения будут исключены временные переменные преобладания сигнала, появляющиеся при фиксированном пороге ограничения.

Наличие глубоких замираний принимаемого сигнала на КВ линиях связи определяет необходимость введения в ВЧ тракт приемника эффективной АРУ. Выбор постоянной времени цепей АРУ должен быть согласован со скоростью телеграфной работы так, чтобы АРУ успевала следить за изменением среднего уровня сигнала, вызванного замираниями, и не следила за манипуляцией сиг-

339

нала. При увеличении скорости телеграфирования можно уменьшить постоянную времени АРУ для лучшей борьбы с замирания-

ми. Для подбора постоянной времени фильтра цепей АРУ в приемниках обычно предусмотрено изменение емкости конденсатора

фильтра.

Одной из особенностей приемников АМ, имеющих обычно боль- ной запас коэффициента усиления, является резкое увеличение

уровня помех на выходе во время пауз передачи. Помехи вызыва-

ют нежелательное срабатывание выходных приборов. Для устране- ния этого недостатка используется устройство, сохраняющее коэф-

фициент усиления приемника во время пауз таким же, как при приеме данного, желательного сигнала. Это устройство, называе-

мое «автостопом», предложено инж. И. Ф. Агаповым, разработав- шим ряд других ценных блоков, оптимизирующих прием сигналов

АМ.

С учетом необходимости введения дополнительных устройств в тракт приема сигналов АМ структурная схема тракта будет иметь

вид, приведенный на рис. 14.8.

Прием сигналов частотной манипуляции

При ЧМ отсутствуют нерерывы в излучении энергии передат. чиком. Активным посылкам и паузам телеграфного аппарата соот-

ветствует излучение энергии на двух различных частотах: на час-

тоте отжатия р и на частоте нажатия {[=. Эти условия существенно улучшают работу системы АРУ приемника, так как выбор постоян-

ной времени фильтра АРУ при приеме сигнала с непрерывным излучением определяется лишь скоростью замираний сигнала на

трассе распространения радиоволн и не зависит от скорости телеграфирования.

На рис. 14.9 изображена огибающая спектра сигнала ЧМ при маиипуляции. Если предположить, что высокочастотный тракт должен пропустить спектр сигнала, включающий боковые колебания,

обусловленные первой гармоникой частоты манипуляции, то необходимая полоса пропускания тракта

где Ра=(кю—Ё)/2 — девиация частоты сигнала; тб — длительность элементарной посылки.

340