- •Раздел I. Основы радиоприема
- •Тема I.I. Назначение и классификация радиоприемных устройств.
- •Тема 1.2. Основные электрические параметры радиоприемников.
- •Тема 1.3. Структурные схемы радиоприемников
- •Раздел 2. Тракты радиочастоты (трч)
- •Тема 2-1 Построение трактов радиочастоты/
- •Тема 2.2 Входные цепи радиоприемников.
- •Тема 2.3. Усилители радиочастоты
- •Тема 2.4. Малошумящие усилители
- •Тема 2.5. Принципиальные схемы преселекторов радиоприемников
- •Раздел 3. Тртакты промежуточной частоты (тпч)
- •Тема 3.1. Построение трактов промежуточной частоты
- •Тема 3.2. Преобразователи частоты.
- •Тема 3.3. Усилители промежуточной частоты (упч)
- •Раздел 4. Детекторы
- •Тема 4.1. Амплитудные детекторы (ад)
- •Тема 4.2. Амплитудные ограничители (ао)
- •Тема 4.3. Фазовый детектор (фд)
- •Тема 4.4. Частотные детекторы (чд)
- •Раздел 5. Регулировка в радиоприемниках.
- •Тема 5.1. Назначение и виды регулировок
- •Тема 5.2. Регулировка усиления
- •Тема 5.3. Автоматическая подстройка частоты (апч)
- •Тема 5.4. Регулировка полосы пропускания
- •Тема 5.5. Настройка диапазонного радиоприемника.
- •Тема 5.6. Управление радиоприемников и контроль
- •Раздел 6. Помехоучтойчивость радиоприемников
- •Раздел 7. Построение схем радиоприемников
- •Тема 7.1. Радиоприемники звукового вещания
- •Раздел 8. Измерение электрических параметров радиоприемников
- •5.1 Расчет входной цепи с магнитной антенной (ма)
- •5.2 Расчет входной цепи с телескопической антенной
- •5.3 Расчет входной цепи с настроенной антенной
- •5.4 Расчет резонансного усилителя радиочастоты (урч)
- •5.5 Расчет резонансного усилителя радиочастоты с электронной настройкой
- •Расчет параметров перестраиваемого контура
- •5.6 Расчет каскодного резонансного усилителя радиочастоты
- •5.7 Расчёт преобразователя частоты (прч)
- •Порядок расчета смесительного каскада
- •5.8 Расчет усилителя промежуточной частоты
- •Расчет широкополосного резисторного каскада
- •7. Рекомендации по выбору типов резисторов и
- •7.1 Выбор типа резисторов
- •7.2 Выбор типа конденсаторов
- •Методическая разработка по выполнению программы и контрольных заданий по рпу на зо
4
Введение
Краткая характеристика предмета «Радиоприемные устройства», взаимосвязь с другими предметами, содержание и объем, методика изучения и контроля.
Первый радиоприемник. А.С. Попова и краткая история развития радиоприём- ной техники.
Роль русских, советских и зарубежных ученых. Основные направления и пер- спективы совершенствования радиоприемных устройств системы электросвязи и вещания.
Задачи и проблемы.
Как известно, радиосвязь в декаметровом диапазоне отличается сложностью и нестабильностью условий распространения радиоволн и воздействия помех. Для обеспечения устойчивой радиосвязи в дека метровом диапазоне волн требуется ав- томатическая смена частот для перехода в диапазоны, в которых имеет место луч- шее распространение и использование полос частот, в которых помехи минимальны; применение антенн с автоматической регулировкой диаграммы направленности; ис- пользование помехозащищенного кодирования и другие способы адаптации устрой- ств, входящих в систему радиосвязи.
Создание автоматизированной адаптированной системы радиосвязи в декаме- тровом диапазоне требует значительного повышения электрических параметров, эксплуатационных характеристик и надежности РПУ (и передающего оборудова- ния).
В РПУ 3-го и 4-го поколений широко внедряются системы автоматизации упра- вления и авторегулирования, новейшая элементная база (БИС, микросборки, кварце- вые и керамические высокоселективные полосовые фильтры, фильтры типа ПАВ, усилительные элементы с повышенной линейностью характеристик, современные коммутационные приборы), цифровые методы обработки сигналов и др.
Основные направления в развитии радиовещательной бытовой приемной ап- паратуры связаны с улучшением качества звучания, повышением эксплуатацион- ных удобств, широким внедрением новейших полупроводниковых приборов, ин- тегральных микросхем и гибридных микросборок. Все большую роль приобретает цифровая обработка сигналов, микропроцессорное и дистанционное управление радиоприёмником.
Главными задачами в развитии и совершенствовании радиоприемных устрой- ств народнохозяйственного значения MB с фазовой и частотной модуляцией явля- ется улучшение их качественных показателей и эксплуатационных характеристик, повышение надежности и технико экологической эффективности с использованием новейшей элементной базы.
Раздел I. Основы радиоприема
Тема I.I. Назначение и классификация радиоприемных устройств.
Структурная схема радиосистемы передачи и место радиоприёмного устрой-
ства в ее составе.
Структурная схема радиоприемного устройства: антенно - фидерное устрой-
ство, радиоприемник, оконченное устройство. Назначение элементов схемы и
особенность их в зависимости от назначения радиоприёмного устройства.
Основные функции, выполняемые радиоприемником: селективность, усиле-
ние, детектирование. Классификация радиоприемных устройств по назначению
рабочему диапазону частот (волн), характеру принимаемых сигналов и др.
Тема 1.2. Основные электрические параметры радиоприемников.
Диапазон рабочих частот (волн). Коэффициент перекрытия диапазона. Деле-
ние диапазона частот на поддиапазоны, назначение. Точность и стабильноность
настройки. Диапазоны частот типовых радиоприёмников, вещания и связи. Нор-
мы нестабильности настройки.
Чувствительность радиоприемников, единицы измерения. Чувствительность
по уровню поля.
Чувствительность максимальная, реальная и пороговая. Шумы радиоприёмни-
ка, причины шумов, коэффициент шума.
Связь реальной чувствительности приемника с коэффициентом шума. Оценка
чувствительности радиоприемников СВЧ. Реальная чувствительность типовых
радиоприемников вещания и связи.
Селективность радиоприемника и ее виды.
Частотная селективность.
Крутизна скатов резонансной характеристики приемника. Селектиность одно-
сигнальная и многосигнальная. Влияние перекрестной модуляции, интермоду-
ляции и блокирования на эффективную селективность. Селективность типовых
радиоприемников.
Искажение сигнала в радиоприемнике, линейные и нелинейные.
Полоса пропускания высокочастотного тракта (радиотракта) приёмника.
Неравномерность усиления в полосе пропускания. Кривая верноcти воспроиз-
ведения сообщений.
Амплитудная характеристика приемника. Динамический диапазон.
Конструктивно-эксплуатационные характеристики радиоприёмников.
Приемное устройство является оконченным звеном линии радиосвязи, и к нему предъявляется требование максимально надежного приема сигналов.
Супергетеродинный метод приема с однократным или многократным преобра- зованием частоты радиосигналов является в настоящее время основным, но извест- ны также опыты по разработке приемных устройств, построенных по принципу пря- мого преобразования, принцип действия, электрические параметры и структурные электрические схемы приемников прямого преобразования рассмотрены в [II].
Очень важно понять различие таких параметров радиоприемников, как макси- мальная и реальная чувствительность.
Максимальная чувствительность характеризует способность приемника при- нимать сигналы с достаточной громкостью и разборчивостью.
Реальная чувствительность характеризует способность приемника принимать сигналы не только с достаточной громкостью, но и с хорошим качеством звучания Реальная чувствительность определяется минимальным значением входного сигна- ла, обеспечивающим на выходе приемника номинальную мощность при отношении сигнал/шум не хуже 20 дБ в диапазонах AM и 26 дБ в диапазоне ЧМ. Реальная чув- ствительность всегда хуже, чем максимальная, и ее считают основным параметром. Увеличение реальной чувствительности связано с проблемой снижения коэффици- ента шума приемника (уровня собственных шумов) при приеме слабых полезных сигналов.
При приеме в диапазонах KB и MB реальную чувствительность ЕА min можно
определить по формуле, мкв:
Δ fп эф - эффективная шумовая полоса приемников, приблизительно равная полосе пропускания приемника, мГц;
RА - входное сопротивление антенны, Ом;
Y- требуемая величина отношения мощности сигнала к мощности шума на выхо- де линейной части радиотракта приемника, отн. ед.;
Nmnp. - коэффициент шума приемника, отн. ед.
Величина Nш пр не должна превышать Nш np. = 10 дБ, - пересчет в децибелы по мощности производят по формуле:
При расчете общего коэффициента шума радиоприемника учитываются обычно только шумы антенной цепи, входной цепи и первых каскадов, которые тем меньше, чем меньше коэффициент шума усилительного прибора УРЧ и выше коэффициенты передачи номинальной мощности сигнала входной цепи и УРЧ.
Nш пр дБ = Nш А дБ + Nш вц дБ + Nш УРЧ дБ + Nш см дБ
Коэффициент шума антенны и входной цепи обычно не превышает 4 дБ, коэффи- циент шума УРЧ может быть принят равным коэффициенту шума транзистора. Для транзисторов коэффициент шума равен Кш тр = 2+4дБ (1,6+2,5 раза); коэффициент шума смесителя ПЧ не превышает Nш см ≤ 2 дБ.
Уменьшение коэффициента шума достигается применением малошумящих поле- вых транзисторов в УРЧ и ПЧ, согласованием антенны с фидером и входом приёмни- ка и получением максимального устойчивого усиления Ку в каскаде УРЧ. Примене-
ние в схеме включения транзисторов по схеме с ОБ или каскодной схемы позволяет повысить устойчивость работы и снизить его коэффициент шума.
Для оценки частотной селективности (избирательности) используют односигналь- нальные и многосигнальные методы (односигнальная и многосигнальная селектив- ность).
Для оценки односигнальной линейной селективности [2, 1.6] вводится следую- щий параметр - частотная селективнось по соседнему каналу, которая оценивается относительной величиной:
где К0 - коэффициент усиления напряжения на резонансной частоте колебатель- ного контура, равной несущей частоте;
ΔКΔ/f /с - коэффициент усиления напряжения при расстройке контура резонансной частоты на ± Δfc.
Частота соседнего канала fc отличается от частоты настройки радиоприемника f0 на величину ±Δfc=fо±fc, для радиовещательных приемников AM сигналов Δfс =±9+ ±10кГц (ГОСТ 5651-76). Для приёмников низовой радиосвязи с ЧМ Δfс = ± 25 и ±50кГц (ГОСТ 22580-77). Для радиовещательных приемников ЧМ сигналов (ГОСТ 5651-76) односигнальная селективность по соседнему каналу задается параметром «крутизна ската резонансной характеристики», SK,дБ/кГц.
где Кп - коэффициент прямоугольности резонансной характеристики, определяемой между уровнями ослабления сигнала на 6 дБ и 20 дБ;
Δf0,5 - расстройка по частоте при ослаблении на 6 дБ.
Можно также при приеме ЧМ сигналов вещательных радиостанций принимать
величину расстройки до несущих частот соседних мешающих радиостанций
Δfс = ±180 + 200кГц.
Селективность по промежуточной частоте (по каналу прямого прохождения) определяется относительной величиной
где ± Δf'пр =f0-fпр - абсолютная расстройка между частотой настройки приём- ника f0 и его промежуточной частотой fnp.
Чем больше Δfпр , тем выше селективность по промежуточной частоте. Для увели-
чения селективности σпр в тракт преселектора включают режекторные цепи, настро- енные на промежуточную частоту и обеспечивающие ослабление входного сигнала с частотой, близкой к fnp.
Величина промежуточной частоты приемника существенно влияет на селективно- сть по соседнему и зеркальному каналам, а также на селективность по промежуточ- ной частоте и другие параметры приемника [4, параграф 2.1].
Очень важным параметром радиоприемника является полоса пропускания его вы- сокочастотного тракта П, кГц, которая определяется шириной спектра частот моду- лированного радиосигнала передатчика и зависит от рода его работы и вида модуля- ции.
В супергетеродинных приемниках с однократным преобразованием частоты вели- чина П, кГц определяется полосой пропускания полосового фильтра (ПФ), включён- ного в тракт промежуточной частоты.
При двойном преобразовании частоты ПФ, определяющий полосу пропускания приемника, обычно включается в тракт 2-1 промежуточной частоты fnp2, более низ- кой, чем первая промежуточная частота fnp1.
Неравномерность усиления радиотракта приемника в его полосе пропускания П, кГц оценивается коэффициентом частотных искажений
где- КΔf = n/2 -коэффициент усиления напряжения при расстройке контуров радио- тракта приемника на половину полосы пропускания.