Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

2.1.Радиопомехи, создаваемые приемником

Внашей стране борьбе с радиопомехами, создаваемыми электроустановками, придано общегосударственное значение. Разработаны нормы предельно допустимых индустриальных радиопо-

мех [7] являющиеся обязательными для всех предприятий, вы- пускающих и эксплуатирующих любые электроустройства. Производство 'и эксплуатация электроустановок с уровнем помех выше предельно допустимых норм запрещены. Надзор за выполнением этих норм осуществляется Государственной радиоинопекци-

ей при Министерстве связи СССР.

Нормами регламентируются два показателя: уровень поля радиопомех и уровень напряжения радиопомех. Эти же два показателя определяют свойства приемника, являющегося электроус-

тановкой, способной создавать радиопомехи. В приемниках су- пергетеродинного типа имеется гетеродин, являющийся источником электромагнитных колебаний. Кроме того, в некоторых при-

емниках имеются источники импульсных напряжений, создающих широкий спектр колебаний. Такими источниками в телевизионных

и радиолокационных приемниках являются цепи разверток выходных приборов и цепи синхронизации импульсных устройств теле-

‚метрических приемников. .

Уровнам поля радиопомех, создаваемых приемником, называется максимальное из всех полученных на данной частоте показа-

ний типового измерителя помех (градуированного в микровольтах} с его типовой антенной, располагаемого на указанном в нормах расстоянии от приемника (без каких-либо пересчетов). Для

снижения уровня поля радиопомех применяются экранировка ге-

теродинов и цепи защиты антенны от колебаний гетеродина, вво- димых в преобразователь частоты. ,

Уровнем нипряжения радиопомех называется максимальное из всех измеренных напряжений между любыми из зажимов радио-

приемника, к которым подключаются внешние провода, либо

между каждым из проводов и корпусом радиоприемника или зем- лей, либо между двумя любыми точками металлического корпуса.

Для измерения помех используются специальные измерительные приемники, получившие название измерителей помех (ИП).

С целью снижения уровня напряжения радиопомех применяЮтТ экранировку узлов приемника, а также включение специаль-

ных фильтров в цепи подключения внешних проводов к приемнику.

2.8. Устойчивость работы приемника

Под устойчивостью работы приемника понимают не только отсутствие самовозбуждения, но и способность сохранять эксплуа-

тационные характеристики при действии дестабилизирующих

31

факторов: ударов, вибраций, изменения напряжения питания,

температуры, влажности и др.

Условия эксплуатации аппаратуры,. например, в космическом ‘корабле, на планетах солнечной системы, на самолете и других

объектах определяют характер и величины климатических и механических воздействий. В условиях тропического климата боль-

шое значение имеет температуроустойчивость, влагоустойчивость и малая подверженность деталей и узлов действию коррозии,

грибков и других микроорганизмов.

Обратим внимание на возможность изменения характеристик радиоприемника вследствие изменений электрических параметров

Деталей и узлов во времени, обусловленных так называемыми процессами старения — необратимыми процессами изменения

структуры материалов, определяющих электрические ‘и механические свойства радиоэлементов. Устойчивость ‘характеристик реа-

лизуется выбором режима узлов и ‘их соответствующим коиетруктивным выполнением.

2.9. Перекрытие заданного диапазона частот

Во многих радиотехнических системах существует необходи-. мость работы на различных несущих частотах. Поэтому к при-” емнику могут ‘быть предъявлены требования нормального приема:

сигналов на соответствующих фиксированных частотах либо в: плавном диапазоне частот. Предъявляется требование перекры-:

ТИЯ заданного диапазона частот. Считают, что приемник пере-,

кроет заданный диапазон частот, если он может быть настроен на любую частоту этого диапазона и его основные показатели во;

важнейших характеристик, как чувствительность, избиратель ность, верность воспроизведения сообщения в широком диапазоне. частот, не удается. Поэтому обычно указываются пределы допус-

тимых отклонений от заданных параметров.

2.10. Характеристики приемников,

определяющие электромагнитную совместимость радиосистем -

Электромагнитная совместимость радиосистем количественно

определяется комплексом характеристик радиоэлектронной аппаратуры, относящихся, с одной стороны, к способности . обеспечить правильный прием сообщений при воздействии помех ис

другой — к способности не.создавать помехи другим радиоэлект-

ронным средствам [8].

Радиоприемное устройство также характеризуется указанны-

ми лвумя группамипоказателей.

К показателям, определяющим способность правильного приема сообщений при наличии помех, относятся: чувствительность,

ограниченная шумами; пространственная и поляризационная из-

32

бирательности, зависящие от характеристик антенной системы; частотная ‘избирательность элементов высокочастотного тракта

приемного устройства; характеристики нелинейности, определяю- щие изменение результатов приема сигнала при наличии сильных.

помех (блокирование, перекрестные и интермодуляционные искажения, побочные каналы‘ приема); помехоустойчивость, время

последействия импульсной помехи в радиоприемнике. К показателям, определяющим способность приемника не создавать помехи другим радиоэлектронным средствам, относятся: уровень поля радиопомех, создаваемых радиоприемным устройством, и

уровень напряжения радиопомех на проводах, подключенных к приемному устройству, и на внешних деталях его конструкции. Ухудшение любого из этих показателей приводит к ухудшению ЭМС, поэтому показатели нормируются так, чтобы каждый из

них был не хуже определенного значения.

Конкретные вначения показателей, определяющих ЭМС, зависят от многих факторов: диапазона частот принимаемых ситналов; уровней и характеристик посторонних электромагнитных полей, существующих в месте приема; современного ‘состояния

элементной базы, экономической целесообразности принимаемых технических решений. Эти показатели регламентируются ГОСТ

или другими нормативными документами применительно к конкретным радиотехническим системам.

3. Входные цепи радиоприемников

®

3.1. Классификация входных цепей

Входной цепью (ВЦ) называют часть радиоприемника, находящуюся между антенной и первым усилительным (Ус) или преобразовательным (Пр) элементом (транзистором, электронной лампой, интегральной схемой) (рис. 3.1). Входная цепь служи®

для наилучшей передачи сигнала от антенны' к'первому активному элементу. Термин «наилучшая передача сигнала» нуждается в

уточнении критерия сравнения. Наилучшая передача сигнала может соответствовать: максимальной передаче мощности, максимальному отношению сигнала к шуму, наилучшей избирательности при заданном проигрыше в коэффициенте передачи, макси-

мальному коэффициенту передачи при заданных пределах изме-

По способу построения — избирательные и апериодические. Апериодическая входная`цепь не обладает избирательными ©вой-

По ‘сповобу связи с антенной — простые, в которых параметры антенны и усилительного элемента непосредственно входят в состав избирательных цепей (рис. 3.2, 3.3), и сложные, в которых

связи антенны (А) или усилительного элемента с избирательной цепью уменьшены. Для уменьшения связи, как правило, используются реактивные элементы, не вносящие дополнительных потерь в избирательную цепь. Сложные входные цепи различают по виду связи с антенной и усилительным элементом: (трансформа-

По конструктивному оформлению избирательных цепей — на цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами.

3.2. Крахкая характеристика входных цепей

Простые входные цепи ‘отличаются минимальным числом элементов, необ- ходимым для обеспечения хорошей избирательности, и большим коэффициентом

контура Од. Его добротность достигает нескольких десятков, а при использо- вании рамочных ферритовых антенн— порядка сотен единиц. Это и определя-

ет высокий коэффициент передачи. Существенным недостатком простой входной цели является сильная зависимость ее частоты настройки ‘от параметров ан-

34

ты настройки С» уменьшается, и поэтому эдс, вносимая в контур, растет. Чтобы скомпенсировать это изменение, необходимо передачу эдс через взаимоиндуктивность М уменьшать с увеличением частоты. Подобную зависимость ‘можно получить, если ток /ь будет уменьшаться с увеличением частоты. Поскольку при малых Кл и Се ток п. = ЕАЙ(® М1 ФоСА), необходимо осущест- ` вить режим, при котором вос >И/®оСА, т. е. ®д= (1/1 Сл} Зо. Этот режим получил название режима удлинения антенной цепи, так как собственная длина

`волны антенной цепи М№д=9ле/юод в этом случае оказывается больше длины волны настройки контура №=2лс/о.

\Ис, гм

ре за счет емкостной И» и за счет трансформаторной Изм связей. Если оба напряжения синфазны, то суммарное напряжение И» будет изменяться незначительно при перестройке входного контура. При смене направления витков одной из катушек либо при перемене концов их подключения напряжения Изс и Оэм окажутся противофазными. Результирующее напряжение Шон.е для несогласованного включения связанных катушек индуктивностей будет изменяться так, как показано штриховой кривой. На частоте, соответствующей одина-

{рнс. 3.7) и многоконтурные (рис. 3.8) входные цели. Двухконтурная входная цепь обеспечивает более равномерный коэффициент передачи в пределах поло- сы пропускания по сравнению с одноконтурной. Многоконтурная входная цепь,

Рис. 3.7

36

схема которой изображена на рис. 3.8, содержит в качестве избирательного элемента фильтр сосредоточенной избирательностн (ФСИ). Этот фильтр составлен из двух Т-образных звеньев. На входе и выходе фильтра включены согла-

сующие трансформаторы Тр. и Тр», обеспечивающие необходимое согласование с антенной и нагрузкой фильтра Ки.

1. Коэффициент передачи напряжения представляет собой ‚отношение выходного напряжения к эдс антенных

При резонансе модуль коэффициента передачи максимален и называется резонансным коэффициентом передачи:

2. Коэффициент избирательности равен отношению выходного. ‘напряжения О2о при резонансе к выходному напряжению Оз при расстройке А/={|-—Й при условии что эде антенны остается постоянной:

=. /И. = всею

при Ел==сопз.

Модуль с может быть представлен в виде в= Ко/К.

Если определить относительное ‘усиление у как отношение ко-

эффициента передачи на любой частоте к коэффициенту передачи при резонансе, то и= К/Ко— 1/о. Зависимость у от частоты. назы-

вают уравнением резонансной характеристики входной цепи.

3. Коэффициент ииума входной цепи — это отношение сумматф-

ной мощности шума антенны и входной цепи Ршх к мощности шума антенны Рил, пересчитанной к входу первого каскада при-

емника:

Ки = Ри >/Ршл = (Рид -- Ри.вх)/Ршл == 1 -- Рывх/Рад» (3.3)

где Ршивх —апумовая мощность собственно входной цепи, пересчитанная к зажимам первого каскада приемника.

37

Выражение коэффициента шума входной цепи можно представить в другой форме.

Суммарная мощность шума на входе первого каскада. (без учета шума этого каскада) Ршх ==Ри тах9э, Где Ри шах=АТоАЁ—

Ри.л=.Ривх. шах 91Кр, Где Рилшах=йТоА}— максимальная шумо- вая мощность, отдаваемая антенной радиоприемнику; 91 =4618А/

(2.2)? — коэффициент согласования антенны с входом прием» ника; &! — вещеетвенная составляющая входной проводимости

приемника в точках подключения антенны. После подстановки Риз и Рщлдвх В (3.3) Кш= 92/9: Къ. ри 92=4, коэффициент шума

входной цепи, как и любой пассивной цепи, равен’ обратной вели* чине коэффициента усиления мощности:

Ки= МКь- (3.За)-

4. Перекрытие заданного диапазона частот. В заданном диапазоне частот необходимо осуществить настройку входной цепи на любую частоту этого диапазона. Отночиение максимальной час-

тоты настройки о тах’К Минимальной тю называют коэффици- ентом перекрытия диапазона:

Ка=ф ах/Го шо.

5. Зависимости основных характеристик от частоты настройки

‘р, т. е. частотная зависимость резонансного коэффициента передачи К=Р(ф), избирательных свойств о=Ф(р) и коэффициента шу*

ма Кш=Ё, (|).

6. Постоянство показателей входной цепи при изменении параметров, антенны и усилительного элемента, нагружающего входную

цепь.

3.4. Общая теория входных цепей

Типы и эквиваленты приемных антенн

Для радиоприемного устройства источником сигнала является приемная антенна, которая, как и любой источник, характеризуется внутренними параметрами: эдс БА и внутренним сопротивлением 2. Эдс антенны пропорциональна

напряженности поля Е. (В/м) в месте приема, т. е, Ед==Е;, где д — коэффи- циент пропорциональностн, имеющий размерность длины и называемый действу-

ющей длиной антенны !, зависящей от конструкцин антенной системы и рабочей длины волны (эта зависимость подробно изучается в курсе антенн).

Сопротивление антенны 2) вшироком диапазоне частот описывается сложиой зависимостью, так как антенна представляет. собой цепь с распределенными параметрами. В сравнительно узком интервале частот сопротивление антенны

' В технической литературе чаще пользуются термином «действующая вы- сота антенны» применительно к аитеннам в виде вертикального провода.

38

может быть представлено простым эквивалентом— цепью с сосредоточеиными параметрами. Эквивалент антенны, короткой по сравнению с рабочей длиной волиы, может быть представлен в виде последовательного соединения резнсто-

ра Юл и конденсатора Сл (рис. 3.9,. а). В более широком диапазоне частот эк- вивалент антенны должен быть дополнен индуктивным элементом Гл.

На рис. 3.9, б представлен эквивалент наружной антенны, используемой при испытаниях радиовещательных приемников согласно ГОСТ 9783-71 [2]. В диа-

Рис. 3.9

пазонах ДВ и СВ этот эквивалент может быть упрощен (рис. 3.9, в), так как на относительно низких частотах сопротивление индуктивности Гл малб и сопротивлением параллельной ветви Сь, Ю› можно пренебречь. Эквивалент настро-

енной антенны, применяемой на КВ и УКВ, в сравнительно узком диапазоне длии волн может быть представлен активным сопротивлением Ю^. Полуволно-

вая антенна имеет Юд==75 Ом (рис. 3.9, г). Эквивалент рамочной или ферри- товой аитенны содержит активное сопротивление Ю) и индуктивность Са (рис.

. 3.9, 9).

Вследствие изменения метеорологических условий (температуры, влажности, при гололеде) изменяются параметры антенны. При сильной связи с антенной это вызывает расстройку избирательной цепи и изменение формы ее частотной характеристики. Для приемников радиовешания допустимым считается изменение

емкости антенны на 50%.

Ра

Обобщенная схема избирательной входной цепи

На рис. 3.10 изображена обобщенная схема входной цепи. Элементы связи антенны с избирательными цепями— фильтром пред-

ставлены в виде идеального трансформатора Тр: с коэффициен- том трансформации п, =0\/О1с. Этот трансформатор позволяет из-

менять связь антенны с фильтром. Входная проводимость усили-`

тельного каскада У»х подключается к избирательной цепи через

идеальный ‘трансформатор Тр» с коэффициентом трансформации Пр== 05/0. Трансформатор Тр› отображает элементы связи уси-

лительного каскада с фильтром.

‘

39

Рис. 3.10

Избирательная цепь обладает коэффициентом передачи Ке== = ‘О2о/Оис. Согласно рис 3.10О коэффициент передачи входной цепи

где Х; и Ю, реактивная и активная воставляющие входного со- противления нагруженного фильтра, пересчитанные к зажимам

1—1. Модуль коэффициента передачи входного устройства

К= (пт) КИ В -- ХИВЕН Х. (3.4)

Выражение (3.4) свидетельствует о том, что частотная зависимость модуля коэффициента передачи входного устройства определяется не только модулем коэффициента передачи фильтра

Кс, но и зависимостями Ю, Хь Хл от частоты. Это выражение может быть упрощено для частных случаев, близких к реальным

условиям работы.

Если выбрать элементы входной цепи так, что Ю.>Хь, Ю > >» Юл, Х,»ХА,то К=Кс Из. В этом случае частотная характеристика входной цепи определяется частотной характеристикой коэффициента передачи фильтра.

Если выбрать элементы входной цепи так, что ХлХь ХА» `»Ва, № К,, то

В этих условиях коэффициент передачи входной цепи определяется не только зависимостью Кс и ХА от частоты, но и зависимостью входного сопротивления нагруженного фильтра’ от ча-

стоты.

При Хд=0 (работа с настроенной антенной)

Кю К. Ув? ГУ (В, - В+Ха.

Если выбрать Ю, Юл, то К=и2/И.Ке, т. е. зависимость коэффици-

ента передачи входной цепи от частоты определяется коэффици- ентом передачи фильтра.

40