1.1.2. Функции радиоприемных устройств

Радиосигнал, несущий полезную информацию, как правило, на входе РПУ 1 не является единственным и доминирующим по уровню мощности. Этот сиг­нал обычно мал и содержится в смеси с помехами, создаваемыми другими од­новременно работающими радиопередатчиками, а также источниками различ­ных излучений. Передаваемое сообщение соответствует модулирующему ко­лебанию и в явном еще во входном радиосигнале не содержится. Поэтому в РПУ необходимо осуществить:

1. выделение полезного сигнала из смеси его с помехами;

2. выделение модулирующей функции;

3. различные преобразо­вания полезного сигнала с целью достижения возможности и удобства его ис­пользования.

Таким образом, РПУ в общем случае выполняет ряд функций. Рассмотрим их.

Функция избирательности (селективности) — это функция выделения по­лезного сигнала из смеси "сигнал + помеха" (С+П), в соответствии с некото­рым различием их физических свойств и характеристик, а именно:

1. частот­ным, когда спектр полезного сигнала смещен (разнесен) по частоте относи­тельно спектров сигналов других радиостанций и прочих помех; такое смеще­ние обычно является неполным, так как всегда существуют помехи, которые действуют в полосе частот, занимаемой спектром полезного сигнала;

2. про­странственным, когда полезный сигнал принимается приемной антенной наи­лучшим образом с одного направления прихода радиоволны;

3. поляризаци­онным, когда полезный сигнал имеет поляризацию радиоволны, отличную от поляризации радиоволн помех;

4. временным, когда РПУ работает лишь некоторое определенное время, соответствующее ожидаемому появлению по­лезного сигнала;

5. амплитудным, когда уровень принимаемого сигнала нахо­дится в некоторых заданных пределах;

6. прочим другим, когда, например, сигнал имеет отличную от помехи форму, структуру и тд.

Частотный критерий различия сигналов в РПУ был предложен в первые го­ды развития радиотехники, однако до настоящего времени он находит широ­кое применение. Для реализации частотного критерия различия сигналов в РПУ используются эффекты, свойством которых является различие откликов избирательной цепи на частоту входного воздействия. К ним относятся преж­де всего разнообразные проявления резонанса.

Функция демодуляции (детектирования) — это функция РПУ, обратная модуляции в радиопередатчике. Она направлена на выделение модулирующего колебания из колебания радиосигнала высокой частоты, используемого в ра­диосистеме для передачи полезной информации. В современных РПУ функция демодуляции может быть усложнена, в частности она может совмещаться с функцией выделения отдельных сообщений из многоканального сигнала.

Функция усиления полезного сигнала обусловлена тем, что его уровень на входе РПУ, как правило, недостаточен для нормальной работы ОУ. Поэтому сигналы приходится усиливать (в 10³— 10⁶ раз и более). Вследствие этого в тракт РПУ необходимо вводить эффективные усилительные устройства как для радиосигналов (по высокой частоте), так и для сигналов модуляции (по модулирующей, более низкой частоте).

Функция частотного преобразования радиосигнала предполагает преобра­зование области частот принимаемых сигналов в некоторую другую, заранее выбранную частотную область, где обеспечиваются наилучшие условия их об­работки (усиление простыми и доступными методами, избирательность с тре­буемыми характеристиками и тд.). Эта функция осуществляется в частотно-преобразовательных устройствах.

В современных РПУ возможно также преобразование вида сигнала, например переход от аналогового сигнала к цифровому. Это облегчает обра­ботку полезной информации, подавление помех и повышает качество приема.

Функция адаптации (приспособления) к изменяющейся ЭМО предполага­ет изменение параметров РПУ с целью обеспечения заданного или максимально возможного в данных условиях приема качества работы РПУ. Необходимость в адаптации связана с изменением характеристик как полезного сигнала, так и помех. Поэтому даже простейшее РПУ должно адаптироваться к хаотическому или упорядоченному изменению уровня входного сигнала из-за его замираний в процессе распространения в ионосфере, перестройки РПУ с одного канала приема на другой, где уровни сигналов могут отличаться, изменения расстоя­ния между источником и потребителем передаваемого сообщения в подвиж­ных системах и т.д. Во всех этих случаях целесообразно обеспечить практически неизменный выходной уровень РПУ в процессе существенного изменения входного сигнала, что достигается адаптивной регулировкой усиления.

Обобщенная структурная схема, отражающая основные функции РПУ содержит:

1. тракт радиочастоты (ТРЧ), где осуще­ствляются

функции избирательности, усиления радиосигнала и преобразова­ния его частоты:

2) тракт модулирующей (низкой) частоты (ТМЧ);

3) детек­тор (Д);

4) тракт адаптации, управления и контроля за работой РПУ (ТАУК);

здесь осуществляется сбор и накапливание требуемой информации о парамет­рах сигнала и помех, определяются требуемые значения параметров РПУ и от­дельных звеньев, выполняется управление этими параметрами, осуществляет­ся контроль за работой РПУ;

5) блок питания (БП);

6) оконечное устройство.

Структура, приведенная выше, является наиболее общей. Поэтому ряд функциональных связей в ней для конкретных РПУ может отсутствовать. Так, например, может не быть связей ОУ с устройством адаптации, что естественно, снижает качество работы РПУ, так как исключает "обратную связь" по окончательному полезному результату работы РПУ, может отсутствовать контроль параметров ЭМО и т. д. Однако наиболее полно возможность радио­приема реализуется при использовании всех функций структуры.

Отметим, что наиболее эффективные алгоритмы управления РПУ основа­ны на применении не одиночных приемных устройств, а радиоприемных сис­тем (РПС), содержащих несколько РПУ и использующих адаптивные алгорит­мы. Каждый из РПУ в РПС работает в разных условиях приема одной и той же информации (например, на различных частотах, со своей приемной антенной и т.д.). Это позволяет выделить сигнал, соответствующий наилучшим условиям приема сообщения, или осуществить обработку всех принятых сигналов.