- •Содержание введение 7
- •1Общая характеристика устройств приема и обработки сигналов 8
- •2Структурные схемы линейного тракта устройств приема и обработки сигналов 45
- •3Особенности построения устройств приема и обработки сигналов различного назначения 56
- •4Элементы и узлы устройств приема и обработки сигналов 108
- •5Автоматические регулировки в устройствах приема и обработки сигналов 176
- •6Теория и техника измерения технических характеристик радиоприемных устройств 187
- •7Литература 193 введение
- •Общая характеристика устройств приема и обработки сигналов
- •Общие требования
- •1.2 Основные показатели технических характеристикустройств приема и обработки сигналов
- •1.3 Классификация устройств приема и обработки сигналов
- •1.4 Частотные диапазоны. Радиосигналы. Помехи
- •1.5 Чувствительность устройств приема и обработкисигналов
- •1.6 Избирательность устройств приема и обработки сигналов
- •1.7 Стабильность технических характеристик устройств приема и обработки сигналов
- •1.8 Электромагнитная совместимость и нелинейныеэффекты, возникающие в линейном тракте радиоприемного устройства
- •Структурные схемы линейного тракта устройств приема и обработки сигналов
- •Обобщенная структурная схема устройств приема и обработки сигналов
- •Детекторные устройства приема и обработки сигналов
- •Устройства приема и обработки сигналов прямого усиления
- •Сверхрегенеративные устройства приема и обработки сигналов
- •Супергетеродинные устройства приема и обработки сигналов
- •Устройства приема и обработки сигналов прямого преобразования
- •Инфрадинные устройства приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Общие сведения по построению схем устройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Особенности построения радиовещательных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем звукового вещания
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем телевизионного вещания
- •Особенности построения профессиональныхустройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Классы радиоизлучений
- •Структурные схемы линейного тракта профессиональных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем радиосвязи
- •Особенности построения радиолокационных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения панорамных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения цифровых устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения построения цифровых устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов сотовой системы связи
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов пейджинговой системы связи
- •Элементы и узлы устройств приема и обработки сигналов
- •Входные цепи устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура входной цепи
- •Классификация, основные параметры и эквиваленты радиоприемных антенн
- •Схемы входных цепей устройств приема и обработки сигналов
- •Входные цепи с ненастроенной антенной
- •Входная цепь с магнитной антенной
- •Входные цепи с настроенной антенной
- •Входные цепи с электронной перестройкой по частоте
- •Шумовые свойства антенно-фидерной системы
- •Селективные усилители радиосигналов устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура селективных усилителей радиосигналов
- •Усилители радиочастоты устройств приема и обработки сигналов
- •Усилители промежуточной частоты устройств приема и обработки сигналов
- •Шумовые свойства селективных усилителей радиосигналов
- •Преобразователи частоты устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и теория преобразования
- •Шумовые свойства преобразователей частоты
- •Особенности построения гетеродинов в преобразователях частоты диапазонных устройств приема и обработки сигналов
- •Детекторы устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура детекторов радиосигналов
- •Амплитудный детектор радиосигналов
- •Детектор радиоимпульсных сигналов
- •Детектор частотно-модулированных сигналов
- •Фазовые детекторы радиосигналов
- •Автоматические регулировки в устройствахприема и обработки сигналов
- •Общие сведения о системах автоматических регулировок
- •Система автоматической регулировки усиления
- •Система автоматической подстройки частоты
- •Система фазовой автоподстройки частоты
- •Теория и техника измерения технических характеристик радиоприемных устройств
- •Стандартные условия измерения
- •Методы измерения технических характеристик радиовещательного приемника
- •Метод измерения диапазона принимаемых частот
- •Метод измерения реальной чувствительности радиоприемного устройства
- •Односигнальная методика измерения избирательности
- •Метод измерения общей низкочастотной характеристики
- •Метод измерения действия автоматической регулировки усиления
- •Литература
Шумовые свойства антенно-фидерной системы
Шумы ВЦ с транзисторным каскадом при ненастроенной антенне. Реальная чувствительность приемника, работающего от открытой антенны, может быть получена из (1.18) при подстановке
Дж/град; К;.
[В/м], (4.0)
где – коэффициент шума радиоприемника;– шумовая полоса пропускания приемника;– отношение сигнал/помеха (по напряжению) на выходе радиочастотного тракта приемника. Значение коэффициента различимостиопределяется типом модуляции радиосигнала и назначением радиоприемного устройства.
Для радиоприемников АМ-сигналов , для ЧМ-приемников, где– отношение сигнал/помеха на выходе детектора радиоприемника, заданное в зависимости от необходимого качества работы (например, для вещательных радиоприемников 20 дБ);– глубина амплитудной модуляции;;– девиация частоты, принятая при измерении чувствительности;– наибольшая допустимая девиация частоты;– выигрыш в помехоустойчивости при переходе от АМ к ЧМ при флюктуационных помехах, где индекс частотной модуляции;– максимальная модулирующая частота.
Допуская для приемников умеренно высоких частот , получим выражение для реальной чувствительности
[В/м]. (4.0)
При работе от ферритовой антенны чувствительность задают как напряженность поля:
[В/м], (4.0)
где – коэффициент шума ВЦ с первым транзистором.
Для определения используем эквивалентную схему (рис. 4.21), гдеи– приведенные ко входу активного элемента активные проводимости контура иА, В – трансформированная со стороны входа реактивная проводимость.
Рис. 4.21 Эквивалентная схема ВЦ с ненастроенной антенной
Для одноконтурной входной цепи коэффициент шума [1]
, (4.0)
где – коэффициент шума транзистора, который работает от генератора с внутренней проводимостью;– сопротивление потерь катушки связи.
Коэффициент шума первого транзистора зависит от его параметров, режима по постоянному току (напряжение на коллекторе ЕК0 , тока эмиттера IЭО), вида каскада (усилительный или преобразовательный), рабочей частоты f0, а также от проводимости генератора GГ. Зависимость от величиныGГ имеет минимум [24]:
, . (4.0)
В диапазоне , где– граничная частота транзистора по коэффициенту передачи по току в схеме с общей базой (). Для определения можно использовать приближенные формулы:
; (4.0)
; (4.0)
, (4.0)
где – сопротивление эмиттерногоp-n перехода; – сопротивление базовой области транзистора; – коэффициент усиления по току в схеме с общей базой на низких частотах; D = 1…5 – дробовый коэффициент, зависящий от качества и технологии изготовления транзистора.
При работе транзистора в преобразовательном режиме его коэффициент шума существенно возрастает по сравнению с режимом усиления и достигает величины 4 . Минимизация шумов транзистора, в соответствии с условием (4.65), может быть обеспечена за счет подбора связи контура с транзистором:
, (4.0)
где ,– проводимость и эквивалентная добротность контура, нагруженного цепью антенны.
Другой путь уменьшения шумов ВЦ – оптимизация связи между контуром и антенной. Как видно из выражения (4. 56), уровень шумов падает с увеличением отношения
(4.0)
пропорционально квадрату коэффициента связи. Падение шумов ВЦ при увеличении объясняется ухудшением добротности входного контура за счет сопротивления, вносимого из цепи антенны.
Для минимизации шумов следует выбирать , или, с учетом (4.70),
. (4.0)
При таком увеличении связи ухудшается селективность и возрастает влияние изменений параметров антенны на частоту настройки колебательного контура.
Разумный компромисс для приемников умеренно высоких частот имеет место при условии , откуда с учетом
; (4.0)
.
Шумы ВЦ с настроенной антенной. Расчет шумов входной цепи с настроенной антенной отличается тем, что связь контура с антенной и нагрузкой выбирают из двух условий – согласования по мощности и согласования по минимуму внутренних шумов, т.е. по максимуму отношения сигнал/шум. Для наиболее употребительной схемы с двойной автотрансформаторной связью (рис. 4.18) условие согласования проводимостей нагруженного контура с проводимостью, вносимой антенной, и условие согласования транзистора по минимуму шума (4. 61) образуют систему уравнений [1]
;
, (4.0)
где – входная проводимость транзистора;
–проводимость антенны;
–резонансная проводимость контура.
Отсюда коэффициенты включения
; (4.0)
, (4.0)
где – волновое сопротивление контура.
Поскольку система (4. 72), (4. 73) не определяет заданной неравномерности в пределах полосы пропускания, должна быть произведена дополнительная проверка на выполнение условия
, (4.0)
где эквивалентная добротность контура согласованной входной цепи
. (4.0)
Коэффициент шума определяют по упрощенной формуле
. (4.0)
Коэффициент шума ВЦ с каскадом на полевом транзисторе с p-n переходом в предположении, что током затвора можно пренебречь, а также для транзисторов со структурой МОП
, (4.0)
где (рис. 4.21).
Тепловые шумы в токопроводящем канале характеризуются шумовым сопротивлением
, (4.0)
где S – крутизна характеристики полевого транзистора (1.8).
Коэффициент шума полевых транзисторов на СВЧ ниже, чем у биполярных.
Коэффициент шума всего радиоприемного устройства определяется выражением
, (4.0)
где – затухание входного тракта радиоприемного устройства, равное обратной величине коэффициента передачи от антенны до входной цепи;
–коэффициент шума входной цепи;
–коэффициенты шума последующих за входной цепью устройств;
–коэффициент передачи по мощности входной цепи;
–коэффициенты передачи по мощности последующих за входной цепью устройств.
Выражение (4.81) показывает, что коэффициент шума радиоприемного устройства, а значит, и чувствительность определяется величиной затухания входного тракта, коэффициентом шума и коэффициентом передачи входной цепи, а также коэффициентом передачи по мощности последующего за входной цепью устройства (усилителя).
Коэффициент шума контура с электронной перестройкой частоты на варикапах (рис. 4.19, а и рис. 4.20, б) определяется формулой [25]
, (4.0)
где q = 1,6 – 10–19 K – заряд электрона;
–обратный ток p-n-перехода;
–резонансное сопротивление контура.
Если в контур включен последовательный конденсатор (рис. 4.19,в и рис. 4.20, а), то коэффициент шума рассчитывается по формуле
, (4.0)
где .
Включение конденсатора приводит к некоторому уменьшению коэффициента шума.