173

26. Радиоприемные и радиопередающие устройства

Передача информации по каналу связи на значительные расстояния возможна только с использованием радиосигналов. Наиболее общей моделью канала связи является открытое пространство, разделяющее отправителя информации (радиопередатчик) и ее получателя (радиоприемник). В открытом пространстве радиосигналы распространяются от излучающей антенны до приемной в виде электромагнитных колебаний – радиоволн. Вся гамма частот радиоволн, используемых в радиоэлектронике, исключительно широка и условно подразделяется на ряд диапазонов, отличающихся по условиям распространения радиоволн через открытое пространство:

диапазоны радиоволн длины волн частоты

длинноволновый 10 км…1 км 30 кГц…300 кГц

средневолновый 1000 м…100 м 0,3 МГц…3 МГц

коротковолновый 100 м…10 м 3 МГц…30 МГц

ультракоротковолновый менее 10 м более 30 МГц

метровый 10 м…1 м 30 МГц…300 МГц

дециметровый 10 дм…1 дм 0,3 ГГц…3 ГГц

сантиметровый 10 см…1 см 3 ГГц…30 ГГц

миллиметровый 10 мм…1 мм 30 ГГц…300 ГГц

субмиллиметровый 1 мм…0,4 мм 300 ГГц…750 ГГц

инфракрасный 0,4 мм…0,76 мкм 0,75 ТГц…395 ТГц

оптический 0,76 мкм…0,4 мкм 395 ТГц…750 ТГц.

26.1. Радиоприемные устройства

Радиоприемник предназначен для приема и обработки слабых радиочастотных колебаний, приходящих через открытое пространство или по радиочастотному кабелю, и является конечным звеном радиочастотного канала.

Радиоприемные устройства чрезвычайно многообразны. Это подтверждает приведенная ниже краткая классификация их по некоторым существенным признакам:

радиовещательные (радиовещание, телевидение, …)

по назначению специальные (радиосвязь, радионавигация, телемет- рия, радиолокация, радиотелефония, …);

с амплитудной модуляцией

с частотной модуляцией

по виду модуляции с фазовой модуляцией

с импульсной модуляцией (длительно-импульсной, фазово-импульсной, кодово-импульсной, …);

длинноволновые, средневолновые

по диапазону коротковолновые

принимаемых ультракоротковолновые

волн инфракрасного излучения

оптического диапазона;

детекторные

по структурной прямого усиления

схеме супергетеродинные;

по конструктивному стационарные

оформлению бортовые (автомобильные, самолетные, …)

переносные.

Независимо от вида любое радиоприемное устройство всегда выполняет три основных операции по обработке сигнала:

1) частотную селекцию сигнала (линейная операция),

2) демодуляцию сигнала (нелинейная операция),

3) усиление сигнала (нелинейная операция).

Ниже перечислены и кратко пояснены основные показатели радиоприемных устройств.

Чувствительность. Чувствительность характеризует способность радиоприемника обеспечить прием слабых сигналов.

Количественно чувствительность определяют как минимальную величину ЭДС Е_А0(или мощностьР_А0) сигнала в антенне, которая обеспечивает номинальную мощность на выходе радиоприемника при заданном превышении сигнала над шумами (собственными или внешними) при точной настройке на частоту сигнала.

В диапазонах длинных, средних, коротких волн чувствительность оценивают по величине ЭДС в антенне и ее величина может лежать в пределах 0,1 мкВ ≤ Е_А0≤ 1000 мкВ.

В диапазонах ультракоротких волн чувствительность оценивают по мощности сигнала в антенне: 10 ^-15Вт ≤ Р_А0 ≤ 10 ^-6 Вт.

Избирательность. Избирательность (селективность) характеризует способность выделения радиоприемником полезного сигнала из всей совокупности сигналов с различными частотами. Избирательность оценивается по резонансной характеристике радиоприемника – кривой избирательности (селективности).

Кривая избирательности есть зависимость сигнала в антенне Е_А, обеспечивающего номинальную мощность на выходе радиоприемника от величины расстройки Δ f = f_с – f₀, где f_с – частота принимаемого сигнала, f₀ –частота настройки радиоприемника. Для удобства использования кривую избирательности нормируют и строят в логарифмическом масштабе:

, дБ. (26.1)

На рис. 26.1 показан вид типичной кривой избирательности радиоприемника. При расстройке Δf = 0 реализуется максимальная чувствительностьЕ_А=Е_А0. Полоса пропускания радиоприемникаΔf_П соответствует уровнюS, равному или 3 дБ. По кривой избирательности может быть определен важный параметр качества радиоприемника – величина подавления (избирательность) пососеднему каналу (на рисунке –S_СК). Под соседним каналом понимают сигнал соседней радиостанции, отличающийся по частоте на величинуΔf_СК . Для трактов радиоприемников с амплитудной модуляциейΔf_СК = ± 9 кГц, с частотной модуляцией –Δf_СК = ± 150 кГц. Величина избирательности по соседнему каналу регламентируется в зависимости от группы сложности радиоприемника. ГОСТ 5651-82 (бытовые радиовещательные приемные устройства, основныепараметры) делит все радиоприемники на четыре группы сложности: 0, 1, 2,3.

К нулевой группе сложности принадлежат стационарные приемники повышенной сложности с наивысшими качественными показателями, к третьей группе – несложные переносные приемники с невысокими показателями качества (прежде были известны под названием – «карманные»). Таблица 26.1 показывает требования к радиоприемнику по чувствительности и избирательности по соседнему каналу в зависимости от группы сложности.

Таблица 26.1