- •Раздел 1. Общие сведения о радиоприемных устройствах
- •1.1 Основные функции РПУ
- •1.2 Классификация РПУ
- •Раздел 2. Помехи радиоприему
- •2.1 Классификация радиопомех
- •2.2 способы описания внутренних шумов
- •2.3 Шумы сопротивлений
- •2.4 Шумы антенны
- •2.5 Шумы колебательного контура
- •2.6 Шумы усилительных компонентов
- •2.7 Эквивалентные шумовые схемы усилительных элементов
- •2.8 Коэффициент шума
- •2.9 Метод шумящего четырехполюсника
- •2.10 Оптимальное сопротивление источника сигнала
- •2.11 Коэффициент шума каскадного соединения четырехполюсников
- •2.12 Связь коэффициента шума и чувствительности
- •2.13 Коэффициент шума пассивного четырехполюсника
- •2.14 Расчет чувствительности РПУ
- •3.1 Классификация согласующих цепей
- •3.3 Структура идеальной согласующей цепи
- •3.4 Двухэлементная согласующая цепь
- •3.6 Анализ коэффициента передачи по мощности
- •3.7 Анализ коэффициента передачи по напряжению
- •3.8 Анализ полосы пропускания СЦ
- •3.9 Искажения сигналов
- •3.10 Общие сведения о ВЦ
- •3.11 Автотрансформаторная ВЦ
- •3.12 ВЦ с внешнеемкостной связью с антенной
- •3.13 Входная цепь с трансформаторной связью
- •3.14 ВЦ с комбинированной связью с антенной
- •3.15 ВЦ с внутриемкостной связью с антенной
- •3.16 Многозвенные согласующие цепи
- •3.17 Входная цепь с магнитной антенной
- •3.18 Согласующие цепи СВЧ
- •3.19 Согласование по мощности в цепях с распределенными параметрами
- •3.20 Входная цепь на микрополосковых линиях
- •3.21 Специальные входные устройства СВЧ
- •4.4 Анализ УРС с сосредоточенными параметрами
- •4.5 Коэффициент устойчивого усиления
- •4.6 Коэффициент передачи по мощности
- •4.7 Коэффициент шума УРС
- •4.8 УРС на полевых и биполярных транзисторах
- •4.9 Каскодная схема УРС
- •4.10 Многокаскадные УРС
- •4.11 Бесконтурные УРС
- •4.12 Узкополосные УРС с сосредоточенной избирательностью
- •4.13 Особенности УРС диапазона СВЧ
- •4.15 Усилители на ЛБВ
- •Раздел 5. Каскады с переменными параметрами
- •5.3 Транзисторные ПЧ
- •5.4 Диодные ПЧ
- •5.6 Расчет избирательности по зеркальному каналу
- •Раздел 6. Детекторы приемных каналов
- •6.1 Историческая справка
- •6.2 Общие сведения о детекторах
- •6.3. Амплитудные детекторы
- •6.5. Частотные детекторы
- •7.2. Настройка частоты
- •7.3 Системы автоматической подстройки частоты
- •7.4. Регулировка усиления
- •7.5 Примеры систем на основе АРУ
- •7.6. Регулировка чувствительности
- •8.2 Радиоприемные устройства с активными антеннами
- •8.3 Особенности РПрУ с активной фильтрацией
- •8.4 Приемники сигналов стереовещания
- •8.5 Прием ЧМ сигналов
- •8.6 Прием импульсных сигналов
- •8.7 Приём телеграфных сигналов
- •8.8 Прием сигналов в оптическом диапазоне
- •8.9 Телевизионные приёмники
- •8.10 Радиорелейные и спутниковые линии связи
- •Лекция №1. Основные определения и классификация радиоприёмных устройств
- •Лекция №2. Структуры и особенности построения радиоприёмных трактов
- •Лекция №3. Основные характеристики и параметры радиоприёмных устройств
- •Лекция №7. Согласование в цепях с сосредоточенными параметрами
- •Лекция №8. Входные цепи с сосредоточенными параметрами
- •Лекция №9. Согласование в цепях с распределенными параметрами
- •Лекция №10. Устройства согласования СВЧ специального назначения
- •Лекция №13. Типовые схемы УРС
- •Лекция №14. УРС СВЧ диапазона
- •Лекция №15. Окружности равного усиления
- •Лекция №17. Реактивные преобразователи частоты
- •Лекция №18. Резистивные преобразователи частоты
- •Лекция №19. Типовые схемы преобразователей частоты
- •Лекция №20. Общие сведения о детекторах. Внутренние и внешние параметры АМ детекторов
- •Лекция №21. Режим слабого сигнала
- •Лекция №22. Режим сильного сигнала
- •Лекция №23. Синхронные АМ детекторы
- •Лекция №24. Фазовые детекторы
- •Лекция №25. Частотные детекторы
- •Лекция №26. Регулировка частоты настройки
- •Лекция №27. Системы автоматической подстройки частоты
- •Лекция №28. Регулировка усиления. Основные способы и структуры
- •Лекция №32. РПРУ с активной фильтрацией
- •Лекция №34. Приемники ЧМ сигналов
- •Лекция №36. Приемники дискретных сигналов
- •Лекция №37. Приемники радиорелейных и спутниковых линий связи
- •Лекция №38. Цифровые приемники. Формирование цифровых сигналов
- •Лекция №40. Сжатие информации. Современные системы цифрового вещания
Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства
2.14 Расчет чувствительности РПУ
Рассмотрим блок-схему представленную на рис.2.19.
Антенна |
|
|
Фидер |
|
|
РПрУ |
KшА, KpА |
|
|
Kшф , Kpф |
|
Kшпр , Kpпр |
Рис.2.19
Каждый блок представлен коэффициентами шума и передачи мощности. Коэффициент передачи мощности антенны принимаем равным единице, коэффициент передачи мощности фидера
1
Кшф = Крф ,
тогда в соответствии с выражением для коэффициента шума каскадного соединения ЧП:
|
|
|
|
|
Кшф |
− 1 |
Кшпр |
− 1 |
|
|
|
T |
|
1 |
|
|
Кшпр |
|
1 |
|
T |
Кшпр |
|
||||||||
К |
шΣ |
= К |
шА |
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
= 1 |
+ |
А |
+ |
|
|
− 1 + |
|
|
− |
|
= |
А |
+ |
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
КрА |
КрАКрф |
|
|
|
|
|
T |
|
Kpф |
|
|
Крф |
|
Крф |
|
T |
Крф |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
Продолжая преобразования, получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
шΣ |
|
|
T |
Кшпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
шΣ |
= |
1 + |
|
|
= |
|
А |
+ |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крф |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
откуда
ТшΣ = TА + T( Кшпр − 1) ,
Крф
где TшΣ - шумовая температура приемника с учетом внутренних шумов и внешних шумов в антенне.
В результате выражение для реальной чувствительности РПУ может быть записано в следующем виде:
сmin = γk РшΣ fэф = γТk[TА + T( Кшпр − 1)] fэф .
Крф
Из выражения видно, что на реальную чувствительность существенное влияние оказывает фидерная линия, в которой недопустимы большие потери. При больших уровнях внешних шумов снижение уровня внутренних шумов
лишено смысла, т.к. |
T >> Т( |
Кшпр |
− 1) |
и шумы определяются в основном |
|
||||
|
А |
Крф |
|
|
|
|
|
|
шумами антенны.
При заданных параметрах антенны, фидерной линии и чувствительности допустимый коэффициент шума приемника должен удовлетворять условию:
Рсmin
Кшпрдоп ≤ Крф( γkT fэф − tА +1) ,
50
Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства
где t А = TА . T
Реальную чувствительность по напряжению, учитывая, что при согласовании
Рсmin = Ec2 min ,
4R А
можно рассчитать в соответствии с выражением:
Eсmin = 4kТшΣRА fэфγ .
51
Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства
РАЗДЕЛ 3. УСТРОЙСТВА СОГЛАСОВАНИЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬ- НОЙ СЕЛЕКЦИИ
ЛЕКЦИЯ №7. СОГЛАСОВАНИЕ В ЦЕПЯХ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Под согласованием понимают создание условий передачи полезного сигнала с минимальными искажениями и потерями. Цепи, предназначенные для этих целей, называются согласующими (СЦ). Согласующая цепь (рис. 3.1) включается между источником сигнала (ИС) и нагрузкой (Н).
ИС СЦ Н
Рис. 3.1
Виды согласования:
1)По мощности. Получение максимальной мощности в нагрузке.
2)По шумам. Получение минимального коэффициента шума усилительного каскада.
3)По полосе. Получение заданной эквивалентной добротности или избирательности по побочным каналам (рис. 3.2,а).
4)По спектру (рис. 3.2,б).
АЧХ |
АЧХ |
|
цепи |
||
цепи |
||
|
f ск |
f |
f |
|
|
|
а |
|
б |
|
Рис. 3.2 |
|
5) По динамическому диапазону. Используется, когда реально существующие уровни входного сигнала не соответствуют допустимым
уровням для РПУ.
3.1 Классификация согласующих цепей
1)По месту включения: входные цепи (ВЦ), межкаскадные и
выходные;
2)по диапазону частот (аналогично классификации РПУ);
3)по конструктивному исполнению: цепи с сосредоточенными и с распределенными параметрами;
4)по ширине полосы: узкополосные и широкополосные;
52
Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства
5)по характеру настройки: с постоянной настройкой, с переменной настройкой;
6)по способу настройки: с емкостной настройкой, с индуктивной настройкой;
7)по виду связи с источником сигнала и нагрузкой: с трансформаторной связью, с автотрансформаторной связью, с внешнеемкостной связью и внутриемкостной связью;
8)по количеству контуров: одноконтурные, двухконтурные и
многоконтурные.
3.2 Согласование по мощности в цепях с сосредоточенными
параметрами
Рассмотрим цепь, изображенную на рис. 3.3. Источник сигнала и
нагрузка |
представляют |
|
|
собой |
|
|
|
|
|
комплексные |
|
|
|
|
проводимости |
|||||||||||||||||||||||||||||
Yc = gc + jbc ; Yн = gн + jbн . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iс |
|
|
|
|
Yс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Yн |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Активную мощность в нагрузке можно определить как |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
& |
* |
)= |
|
& & * |
& |
|
|
|
& * |
|
|
|
|
Uн2 |
|
& |
|
& * |
|
|
|
|
(3.1) |
||||||||||
|
|
Рн = 0,5(Р + |
Р |
|
0,5UнUн |
(Yн |
+ Yн )= |
|
2 |
|
|
(Yн |
+ Yн ), |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где напряжение на нагрузке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uн = |
|
|
Ic |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.2) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Yн |
+ Yc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подставляя (3.2) в (3.1), получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
& |
|
& |
* |
|
|
|
2 |
2gн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Р |
н |
= |
Ic |
(Yн + Yн ) |
= |
|
Ic |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ic gн |
|
|
|
|
|
. |
(3.3) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
& |
|
& |
2 |
|
|
& |
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
2(Yн |
+ Yс ) |
|
|
2(Yн |
|
+ Yc ) |
|
|
|
(gc + gн + jbс + jbн ) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Дифференцируем (3.3) по gн : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
dP |
|
|
|
[g |
c |
+ g |
н |
+ j(b |
c |
+ b |
н |
)]2 |
− g |
н |
2[g |
c |
+ g |
н |
+ j(b |
c |
+ b |
н |
)] |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
н |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|||||||||||||
|
dgн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[gc + gн + j(bc + bн )]4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
gc + gн + j(bc + bн )− 2gн |
|
= 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[gc + gн + j(bc + bн )]4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В результате получаем, что мощность в нагрузке при согласовании в сечении “н-н” максимальна при выполнении двух условий:
1) gc = gн;
53
Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства
|
|
|
|
|
|
|
|
2) bc + bн = 0. |
|
|
|
|
|
|
|
(3.4) |
||||||
Кроме того, она равна максимальной мощности, которую может отдать |
||||||||||||||||||||||
источник сигнала: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
& |
|
& * |
|
2 |
& |
& |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||||
Р |
нmax |
= P |
= |
Ic |
(Yн + Yн ) |
= |
|
Ic |
(Yн |
+ Yс ) |
= |
Ic |
|
= |
Ic |
. |
(3.5) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
cо |
|
|
& |
& |
2 |
|
|
|
& |
& |
2 |
|
& * |
& |
|
|
4g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
||||||||||
|
|
|
|
2(Yн |
+ Yс ) |
|
2(Yн + Yс ) |
2(Yс |
+ Yс ) |
|
|
|
||||||||||
В комплексном виде запись условия согласования по мощности более |
||||||||||||||||||||||
компактна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
& * |
|
|
& |
& |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.6) |
|
|
|
|
|
|
|
Yc |
= Yн |
или Yн |
= Yc , |
|
|
|
|
|
|
|
т.е. комплексная проводимость источника сигнала (нагрузки) должна равняться комплексно сопряженной проводимости нагрузки (источника сигнала).
Введем в рассмотрение коэффициент передачи цепи в следующем виде:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K p = Pн / Рсо . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.7) |
||||||||||||
После подстановки (3.3) и (3.5) в (3.7) получим |
= |
|
|
4g c g н . |
(3.8) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
K = |
I c |
(Yн + Yн ) 2 |
(Yc |
+ Yc |
) |
= |
|
(Yc |
+ Yc |
)(Yн |
+ Yн ) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
& |
|
& |
* |
|
|
& |
|
|
|
|
& * |
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
& |
* |
& |
|
& * |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
& |
|
|
2 |
|
|
|
I |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
2(Y |
c |
+ Y |
н |
) |
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
+ |
& |
|
) |
|
|
& |
& |
) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Yс |
Yн |
|
|
|
(Yс + Yн |
|
|
||||||||||||||
Перепишем (3.6) в следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
gc + j(bc + bн) = gн . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Равенство нулю суммы реактивных проводимостей выполняется на |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
резонансной |
частоте |
при |
b |
|
|
= − |
|
1 |
|
|
и b |
|
|
= ω C |
. При |
|
выполнении |
этого |
||||||||||||||||||||||||
c |
|
|
|
|
|
н |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωоL |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
условия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K p |
= |
|
|
|
4g c g н |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(g с + g н )2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Равенство активных проводимостей |
gc = gн = g приводит к тому, что |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K p |
= |
|
|
4g c g |
н |
= |
|
|
4 g 2 |
= 1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
( 2 g ) |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(g с + g н ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.е. максимальный коэффициент передачи по мощности при согласовании равен единице (рис. 3.4).
Кр |
Кш |
|
|
|
Кш |
1 |
|
|
|
|
Кр |
|
1 |
Gн / Gс |
|
Рис. 3.4 |
|
|
54 |
|