Тема: Общие сведения о радиоприёме и радиоприёмных устройствах.

Тема: Общие сведения о радиоприёме и радиоприёмных устройствах.

 

Техническую систему, в которой основные операции выполняются радиоэлектронными средствами, называют радиосистемой. Составными частями радиосистемы являются радиопередающие, радиоприёмные, антенно-фидерные (что такое фидер?), электронно-вычислительные и другие устройства. Мы в данном курсе будем рассматривать только радиоприёмные устройства различных видов.

Радиоприёмным устройством называют систему узлов и блоков, с помощью которых производятся следующие операции:

1) преобразование электромагнитного поля сигнала (и помех) в электрический сигнал и обеспечение пространственной и поляризационной избирательности полезного радиосигнала с помощью приёмной антенны;

2) выделение полезных радиосигналов из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе приёмной антенны и не совпадающих по частоте и не совпадающих по частоте с полезным сигналом. Эта операция называется фильтрацией по частоте и осуществляется частотно избирательными устройствами;

3) Усиление принимаемых сигналов с целью обеспечения качественной работы других блоков в составе РПрУ (демодулятор, декодер, схем защиты от помех и т.д.);

4) Демодуляция принятого сигнала, то есть выделение информации (модулирующей функции), содержащейся в полезном сигнале;

5) Обработка принимаемых сигналов с целью ослабления мешающего воздействия помех искусственного и естественного происхождения. Подобная операция предусматривает введение в приёмник средств помехозащиты и эффективную обработку сигнала и помех, при которой достигается наилучшее обнаружение сигнала или оценка принятой информации (сообщения) по какому-либо критерию оптимальности приёмника в соответствии с целевым содержанием решаемой задачи.

6) Преобразование принятого информационного сигнала в какое-либо физическое действие (звук, изображение, показания приборов, разовая команда и т.д.).

 

Таким образом, основной задачей РпРУ является преобразование электромагнитной волны в некоторое физическое воздействие в соответствии с информационным сообщением, заложенным в этой волне.

Радиоприёмник, являясь частью радиоприёмного устройства, обеспечивает преобразование высокочастотного сигнала с антенны в сигнал, необходимый для работы оконечного устройства (динамика, кинескопа, ЭЛТ и т.д.).

Общие сведения о радиосигнале и помехах радиоприёму.

 

 

Расчёт реальной чувствительности радиоприёмного устройства

Зададимся требуемым соотношением с/ш на выходе линейного тракта приёмника:

Будем считать, что источником сигнала является антенна С шумовым сопротивлением R_A и шумовой температурой T_A. Сигнал – гармоническое колебание с частотой f₀.

Отсюда искомая реальная чувствительность приёмника в единицах напряжения:

Т_П – шумовая температура приёмника. С.Р – сигнал реальный (напряжение).

 

Входные цепи

Входные цепи предназначены для передачи сигнала из антенны или фидера в последующие цепи и предварительного подавления помех. Входная цепь обычно представляет собой пассивный четырёхполюсник, содержащий одно или несколько частотно-селективных звеньев (например, резонансных контуров), выделяющих принимаемый сигнал. Наиболее распространены одноконтурные входные цепи. Два и более колебательных контуров применяются только при специальных требованиях к селективности.

Основными характеристиками входных цепей являются:

- коэффициент передачи, т.е. отношение напряжения сигнала на входе следующего каскада к ЭДС в антенне, а в случае ферритовой антенны – к напряжённости поля сигнала;

- полоса пропускания – ширина области частот с допустимой неравномерностью коэффициента передачи;

- селективность, характеризующая уменьшение коэффициента передачи при заданной расстройке К по сравнению с его значением при резонансе К₀, т.е. s =К₀/К. Входная цепь вместе с УРЧ обеспечивает селективность приёмника по побочным каналам приёма и общую предварительную фильтрацию помех;

- перекрытие заданного диапазона частот. ВЦ должна обеспечивать настройку приёмника на любую частоту в пределах заданного диапазона, причём коэффициент передачи, полоса пропускания и селективность не должны существенно изменяться;

- постоянство параметров входной цепи при изменении параметров антенны и входного сопротивления первого каскада приёмника. Это особенно важно при ненастроенных антеннах.

Двухконтурная входная цепь.

Связь контура с антенной – трансформаторная, связь между контурами – емкостная. Такая цепь позволяет получить более прямоугольную характеристику чем одноконтурная, т.е. повысить селективность. Нарисовать на доске характеристики расстроенных контуров и результирующую характеристику.

 

Селективные усилители

 

Селективные усилители следует разделить на два вида: УРЧ и УПЧ. И в том и в другом случае вместе с усилением обеспечивается частотная избирательность. Для этого усилители содержат резонансные цепи: колебательные контуры, или фильтры другого вида. Усилители, АЧХ которых близка к прямоугольной, называют полосовыми. Усилители радиочастоты с переменной настройкой выполняют, как правило, одноконтурными.

К числу основных свойств и параметров таких усилителей относятся: резонансный коэффициент усиления, селективность, коэффициент шума, искажения сигнала и устойчивость.

На частотах до единиц ГГц используются как правило транзисторные (как полевые, так и биполярные коэф-т усиления БТ против шумов ПТ) селективные усилители с фильтрами на основе контуров с сосредоточенными элементами или на полосковых линиях. На более высоких частотах, на СВЧ также применяют усилители на туннельных диодах, параметрические и квантовые.

Квантовые усилители мы не рассматриваем. Там что-то на основе управляемого лазера. Применяются, как правило, в радиоастрономии, характеризуются самыми маленькими шумами. Бешеная стоимость. Информация не найдена.

 

Параметрические усилители

 

Параметрическим усилителем (ПУ) называется устройство, содержащие колебательный контур, в котором под воздействием внешнего источника (генератора накачки) изменяется энергоёмкий параметр (ёмкость или индуктивность). И за счёт соответствующей организации колебательной системы осуществляется усиление сигнала. На пальцах объяснить на примере ёмкости.

Различают полупроводниковые, ферритовые и электроннолучевые ПУ. Полупроводниковые ПУ, построенные на основе параметрических диодов (варикапов), получили наибольшее распространение благодаря таким параметрам как небольшая мощность генератора накачки и возможность микроминиатюризации.

Полупроводниковый параметрический усилитель (ППУ) является усилителем преобразователем. То есть одновременно происходит усиление сигнала и преобразование его частоты (как вверх, так и вниз). Если разностная частот преобразования близка к частоте сигнала – то ППУ делается одноконтурным. В противном случае эти сигналы выделяются в различных колебательных системах, и ППУ делается двухконтурным. Проходные и отражательные (усиление отражённой волны, разделение в циркуляторе).

Преобразователи частоты

 

Преобразователь частоты (ПЧ) предназначен для изменения несущей частоты колебания сигнала.

Основными характеристиками ПЧ являются:

1. Коэффициент преобразования

где U_C – амплитуда входного сигнала, U_П – амплитуда выходного сигнала на промежуточной частоте.

2. Входное сопротивление (проводимость)

3. Выходное сопротивление

4. Число и интенсивность побочных каналов приёма, порождаемых преобразователем частоты.

5. Крутизна преобразователя

эта величина вместе с выходным сопротивлением определяет К_П.

В гетеродинном преобразователе частоты сигнал и колебания местного генератора (гетеродина) одновременно воздействуют на нелинейный элемент (или на элемент с переменным параметром), в результате чего возникает колебание, имеющее в своём составе гармоники с частотами сигнала f_С, и его гармоник, гетеродина f_Г и его гармоник и большое число комбинационных составляющих с частотами:

f=|nf_Г±mf_С| (n, m – целые числа)

Одну из этих комбинационных частот, используемую в качестве новой несущей частоты выходного сигнала, называют промежуточной частотой f_П.

Как это получается?

Рассмотрим прибор с нелинейной ВАХ, например диод, на который подаются два сигнала с разными частотами

Будем считать, что амплитуда сигнала гетеродина на несколько порядков больше амплитуды принимаемого сигнала. Это приведёт к тому, что изменения сигнала гетеродина будут происходить на существенно нелинейном участке ВАХ диода, в то время как нелинейностью диода для колебания сигнала можно пренебречь.

 

ВАХ диода и входной сигнал.

Рассказать, как меняются сопротивление или проводимость диода, в зависимости от величины протекающего через него тока.

Вследствие того, что сопротивление диода меняется примерно пропорционально приложенному к нему напряжению гетеродина, то и коэффициент передачи напряжения сигнала будет меняться так же. То есть произойдёт умножение сигнала гетеродина на входной сигнал. И мы получим суммарные и разностные частоты:

С точки зрения минимизации искажений информации при преобразовании частоты и улучшения избирательности при наличии мешающих сигналов преобразователь частоты для сигнала должен быть линеен, то есть в нём не должны порождаться гармоники частоты сигнала. Это условие выполняется более или менее точно, только если сигнал является малым. С точки зрения гетеродина нелинейность прибора должна проявляться как можно сильнее.

При увеличении нелинейности преобразователя частоты для принимаемого сигнала растёт уровень комбинационных и интермодуляционных побочных каналов приёма.

Преобразователи с переменным параметром (например, ёмкостью диода) используются, как правило, на СВЧ и являются разновидностью параметрических усилителей. В них фактически происходит управляемое изменение коэффициента передачи тракта за счёт управления ёмкостью перехода диода.

То есть основной принцип преобразования частоты заключается в том, что сигнал проходит через устройство, коэффициент передачи которого управляется напряжением гетеродина.

Смесители на БТ

 

Принцип действия ПЧ на БТ аналогичен ПЧ на ПТ. Здесь точно так же, как и у ПТ напряжение гетеродина управляет крутизной (а соответственно и коэффициентом усиления) БТ. За счёт этого и происходит умножение сигналов.

Для устранения взаимной расстройки контуров и устранения излучения сигнала гетеродина используется другая схема.

Так же сигнал гетеродина можно подать в цепь эмиттера и через ёмкость, как и на ПТ. Будет время – нарисовать.

 

Использование ИС для преобразовании частоты

 

Уже подразумеваем что преобразование частоты есть перемножение. В качестве основного звена интегральных перемножителей используется дифференциальный усилитель с электронно-управляемым коэффициентом усиления. Один из видов реализации.

Пояснить варианты включения.

 

Диодные преобразователи.

 

Простейший вариант.

 

У всех вышеприведённых схем есть два крупных недостатка – перенос модуляции сигнала гетеродина на выходной сигнал, и передача шумов гетеродина на выход.

 

Детекторы сигналов

 

Детекторы преобразуют принимаемые модулированные сигналы в напряжение, соответствующее передаваемому сообщению. В зависимости от вида модуляции различают амплитудные, частотные и фазовые детекторы.

 

Амплитудные детекторы

 

Амплитудное детектирование возможно при помощи нелинейных цепей или синхронных детекторов. Детекторы с нелинейными элементами получили большее распространение, благодаря своей простоте.

Пусть на входе детектора действует амплитудно-модулированное напряжение. При модуляции одним тоном.

F - модулирующая частота, m – коэффициент (глубина) модуляции, f₀ – несущая частота.

Рассказать про несущую и огибающую.

Спектр этого колебания:

Полезным результатом детектирования является составляющая

Её спектр

 

то есть мы должны получить огибающую.

 

Синхронный детектор

 

Структурная схема

В результате перемножения опорного напряжения гетеродина

на входной сигнал

получим

Составляющая с двойной несущей частотой отфильтровывается ФНЧ и на выход поступает модулирующая функция. Фактически происходит преобразование частоты, перенос спектра на нулевую несущую частоту. На базе таких детекторов строят автодинные приёмники.

 

Детекторы импульсных сигналов

 

Различают два вида детектирования импульсных сигналов:

1. Детектирование радиоимпульсов – преобразование в видеоимпульсы, т.е. выделение огибающей каждого импульса из принятой последовательности;

2. Пиковое детектирование – выделение огибающей всей последовательности радиоимпульсов. Пиковое детектирование может осуществляться в два этапа. Вначале радиоимпульсы преобразуются в видеоимпульсы, а затем после дополнительного усиления и временной селекции в видеоусилителе происходит пиковое детектирование последовательности видеоимпульсов.

Обычно интервал между импульсами намного превышает длительность импульса, поэтому детектирование каждого импульса можно рассматривать независимо. На втором этапе роль несущей выполняет последовательность видеоимпульсов.

 

 

Фазовые детекторы

 

Фазовые детекторы (ФД) преобразуют напряжение, модулированное по фазе, в напряжение, изменяющееся по закону модулирующей функции. Напряжение на выходе ФД определяется разностью фаз сравниваемых колебаний. Представим ФД в виде эквивалентного шестиполюсника

на который подаются напряжения

,

одно из этих напряжений (например, u₁) является напряжением детектируемого сигнала, а второе (u₂) опорным. Напряжение на выходе, пропорциональное разности фаз этих колебаний, можно получить в результате перемножения u₁ и u₂ и фильтрации верхних частот. Двойная частота ещё будет.

К – коэффициент пропорциональности. j - мгновенное значение разности фаз сравниваемых напряжений. Если частоты сигналов u₁ и u₂ равны, то выходное напряжение зависит только от разности фаз детектируемого и опорного напряжения. Если одно из напряжений предварительно повернуть на угол 90⁰, то зависимость выходного напряжения от разности фаз будет синусоидальная.

Это зависимость выходного напряжения от мгновенной разности фаз двух колебаний называется детекторной характеристикой.

При малых углах функцию синуса можно аппроксимировать линейной функцией. Участок АБ, на котором нелинейность детекторной характеристики достаточно мала, является рабочим участком.

Основными параметрами фазового детектора являются:

1. Крутизна характеристики, которая представляет собой производную выходного напряжения по фазовому углу в точке в точке максимума производной при заданных амплитудах входных сигналов.

2. Коэффициент передачи напряжения

3. Искажения при детектировании непрерывных (аналоговых) сигналов. Они зависят от линейности рабочего участка детекторной характеристики.

 

Балансный фазовый детектор векторомерного типа.

 

 

Перемножение сигналов осуществляется при помощи двух диодов в каждом из плеч балансного преобразователя, при помощи RC цепей осуществляется фильтрация высших гармоник сигнала.

Детекторная характеристика:

При U_m1<< U_m2 детекторная характеристика близка к косинусоиде, линейно зависит от амплитуды меньшего напряжения (сигнала) и не зависит от амплитуды большего (опорного) напряжения. Наибольшая линейность характеристики достигается при равенстве опорного и сигнального напряжений.

Опорное напряжение, вырабатываемое местным генератором, должно быть синхронизировано с несущей входного сигнала с точностью до фазы. Детектор симметричен относительно приложенных напряжений, поэтому безразлично, на какой из выводов подавать опорное напряжение.

Сравнить с амплитудным детектором и смесителем. В принципе можно и не балансный сделать. Он тоже перемножитель с фильтром.

В некоторых случаях к фазовым детекторам предъявляются высокие требования фильтрации комбинационных частот, тогда применяют кольцевые фазовые детекторы.

Их можно рассматривать как соединение двух балансных детекторов, работающих на общую нагрузку. Выходное напряжение такого детектора почти в 2 раза меньше, но за счёт диагональных диодов компенсируются чётные гармоники входного сигнала.

Для повышения коэффициента передачи и входного сопротивления можно использовать усилительные приборы, например, полевые и биполярные транзисторы.

В интегральном исполнении широко применяют детекторы – перемножители, построенные на основе управления крутизной дифференциальной транзисторной пары.

Фазовые детекторы коммутационного типа.

Схемотехнически такие ФД могут не отличатся от ФД векторомерного типа. Разница заключается в режиме работы активного или нелинейного элемента. Он работает в ключевом (коммутационном) режиме.

Описать принцип действия. Постоянная составляющая каждой фигуры разная, зависит от фазы.

 

Частотные детекторы

 

В частотных детекторах (ЧД) ЧМ-колебание преобразуется в колебение, модулированное по амплитуде, фазе, или в импульсно-модулированное колебание с последующим применением амплитудного, фазового или пикового детекторов.

ЧД с амплитудным преобразованием частотной модуляции.

Принцип действия таких ЧД основан на том, что при прохождении ЧМ колебания через дифференцирующую цепь выходное колебание приобретает дополнительную амплитудную модуляцию, причём закон изменения амплитуды полностью повторяет закон изменения частоты.

Пусть

.

Тогда на выходе дифференцирующей цепи с коэффициентом передачи К_ДИФ

Подав это напряжение на амплитудный детектор, получим на его выходе напряжение

пропорциональное изменению частоты.

Основные недостатки подобного ЧД проистекают от того, что изменение частоты при модуляции, как правило, намного меньше несущей частоты, по этому глубина амплитудной модуляции окажется не большой, и в продетектированном сигнале будет присутствовать значительная постоянная составляющая. Это происходит из-за того, что крутизна АЧХ в точке преобразования не велика.

В принципе, в качестве преобразующего элемента может служить не только дифференцирующая цепь, но и любое другое звено коэффициент передачи которого зависит от частоты. Например, колебательный контур. Точнее один из скатов его АЧХ, обладающий значительной крутизной.

Сначала схему нарисовать.

Два рабочих участка на скате АЧХ контура. Точка настройки КК не соответствует резонансу. Соответствует максимуму линейности участка.

В предположении линейности амплитудного детектора выпрямленное напряжение

Это уравнение описывает детекторную характеристику, которая по форме повторяет АЧХ резонансного усилителя. На скатах этой характеристики можно выбрать относительно линейные участки, пригодные для осуществления частотного детектирования. Крутизна детекторной характеристики в координатах U_-, x изменяется по закону

и имеет максимальное значение при расстройках x= ± 0.7.

Практически подобный простейший детектор применяется только в системах с узкополосной ЧМ, так как они не обеспечивают высокой линейности и крутизны детекторной характеристики.

 

Модуляция амплитуды сигнала осуществляется в контуре L_КC_К.

 

Балансные ЧД с двумя расстроенными контурами.

 

Сначала схему нарисовать.

Контуры ЧД настроены на частоты f₀₁ и f₀₂, расположенные симметрично по обе стороны от центральной частоты f₀ = f_С. Выпрямленные напряжения амплитудных детекторов, подсоединённых к контурам, включены встречно, и выходное напряжение образуется как разность выпрямленных напряжений.

 

Формирование детекторной характеристики.

Нарисовать АЧХ контуров и суммарную АЧХ. Всё объяснить.

 

Частотные детекторы с фазовым преобразованием частотной модуляции

 

В ЧД этого типа частотная модуляция преобразуется в фазовую и используется фазовый детектор для выделения модулирующей функции.

Принцип действия таких ЧД основан на том, что при прохождении ЧМ колебания через цепь, вносящую идеальную задержку, фазовый сдвиг выходного колебания, относительно входного, которое выполняет в данном случае роль опорного напряжения, повторяет закон изменения частоты.

 

В качестве цепи К(jw) может быть использован колебательный контур, ФЧХ которого в области малых расстроек весьма линейна.

В случае если начальный фазовый сдвиг цепи К(jw) не несущей частоте не равен 90⁰, то фазосдвигающая цепь может отсутствовать.

 

Борьба с ПАМ

 

При прохождении ЧМ сигнала через частотно зависимые цепи и активные усилительные элементы, в нём может появиться паразитная амплитудная модуляция, по тому же механизму, как и в ЧД с преобразованием ЧМ колебания в АМ. Наличие этой модуляции приведёт к появлению в выходном сигнале ЧД искажений. Поэтому перед тем как подать сигнал на вход ЧД, его обычно подвергают ограничению. Кроме того, существуют специальные виды ЧД с внутренним ограничением сигнала.

Дробный детектор.

Этот детектор, относится к типу ЧД с преобразованием частотной модуляции в фазовую. Благодаря наличию разнополярно включенных диодов осуществляется дополнительное компенсационное подавление ПАМ.

Сопротивления R_Н1 и R _Н2 выбирают равными. Постоянная времени С₀(R_Н1+R _Н2) выбирается настолько большой, чтобы детектор был инерционным для любого колебания ПАМ. То есть для ПАМ U₁+U₂ = const При изменении амплитуды входного напряжения.

Тоже для ПАМ можно представить

так как U₁+U₂ = const, а в отношении U₁/U₂ числитель и знаменатель изменяются одинаково, то и выходное напряжение от амплитудной модуляции зависеть практически не будет.

ЧД модуляционного типа. ЧД и ФД с преобразованеим к импульсным видам модуляции. Пусть сами.

Типы АРУ

 

В общем случае система АРУ должна изменять коэффициент усиления УПЧ таким образом, что бы поддерживать постоянным выходное напряжение. Это можно сделать тремя способами.

1. Непосредственно регулировать коэффициент усиления, исследуя выходной сигнал. Это, так называемая, обратная АРУ, или другое название АРУ «назад».

В данной системе сигнал с выхода УПЧ поступает на детектор АРУ (Д), где он выпрямляется, затем на усилитель АРУ (У), где он усиливается до величины, необходимой для регулирования К усиления, затем этот сигнал очищается от переменных составляющих при помощи ФНЧ и с помощью постоянного напряжения U_рег уже и происходит регулировка коэффициента усиления. Наличие переменных составляющих в регулирующем напряжении приведёт к дополнительной паразитной амплитудной модуляции в выходном сигнале УПЧ.

2. Регулировать коэффициент усиления, исследуя входной сигнал и используя знание зависимости К от U_рег. Это, так называемая, прямая АРУ, или другое название АРУ «вперёд».

 

Логика работы этой схемы такая же как и у АРУ вперёд, сложность заключается в том, что коэффициент усиления усилителя АРУ должен быть очень велик – сравним с Кус УПЧ, что трудно реализовать. К тому же зависимость коэффициента усиления от регулировочного напряжения не всегда линейна, известна и стабильна. Поэтому такая система практически не используется. За исключением случаев, когда коэффициент регулируемого усилителя не высок. Например, в составе комплексной АРУ.

3. Комплексная АРУ.

В зависимости от режимов работы усилителя и детектора АРУ различают такие виды АРУ как:

1. Простая АРУ: то есть коэффициент усиления усилителя АРУ равен 1, либо усилитель отсутствует, детектор не имеет задержки по напряжению.

2. Усиленная АРУ: то есть коэффициент усиления усилителя АРУ значителен. Это приводит к тому, что зависимость выходного напряжения от входного уменьшается.

3. Усиленно-задержанная АРУ: то есть коэффициент усиления усилителя АРУ значителен. А так же детектор имеет задержку по напряжению, то есть он начинает открываться только если выходное напряжение регулируемого усилителя превысит некий порог.

 

 

Характеристики АРУ

 

1. Регулировочная характеристика усилителя. Это зависимость коэффициента усиления К₀ от регулировочного напряжения U_рег (тока).

Может выглядеть, например, следующим образом. Часто применяется её аппроксимация прямой. Дать понятие крутизны регулировки.

 

2. Статическая характеристика АРУ.

Это амплитудная характеристика усилителя с АРУ, каждая точка которой соответствует установившемуся режиму регулирования.

 

1 – без АРУ

2 – простая АРУ

3 – усиленная АРУ

4 – усиленно-задержанная АРУ

 

ЧАПЧ

 

Системы АПЧ можно разделить на два вида – системы абсолютной частоты и системы промежуточной частоты.

В системах абсолютной частоты на частотный детектор подаются сигналы с частотами близкими к частоте подстраиваемого сигнала.

УЭ – управляющий элемент

Г – генератор

Ф – фильтр НЧ

У – усилитель

ЧД – частотный детектор

В системы промежуточной частоты входит смеситель, и оценка отклонения частоты от эталона осуществляется на промежуточной частоте. Такие системы используются чаще всего.

См – смеситель

УПЧ – усилитель промежуточной частоты

И в первой, и во второй системе ЧД вырабатывает напряжение, пропорциональное расстройке промежуточной частоты, от его собственной переходной частоты. Это напряжение усиливается, фильтруется и подаётся на регулирующий элемент, который подстраивает гетеродин так, что промежуточная частота стремиться к переходной частоте ЧД.

Фильтр Ф низких частот в составе системы АПЧ исключает из регулирующего напряжения переменную составляющую и определяет инерционность системы.

В качестве управляющего элемента может быть использован любой электронный или электронно-механический прибор с управляемой напряжением реактивностью. Подстройка частоты осуществляется за счёт изменения реактивности колебательных контуров или резонансных систем автогенератора. Чаще всего используют варикапы. Для уменьшения нелинейности настроечной характеристики, уменьшения детекторного эффекта рекомендуется использовать встречное включение двух варикапов.

Характеристика регулятора частоты:

Крутизна регулятора частоты S_РЧ=(f_Гmax- f_Гmin)/ DE_рег

Частотный детектор обязательно должен иметь в своей детекторной характеристике точку перехода через ноль и ось симметрии.

То есть детекторная характеристика должна иметь вид.

При этом ЧД характеризуется:

f₀ – переходная частота, обычно выбирается равной номинальной промежуточной частоте f_НОМ;

А – апертура;

S_ЧД = DU/A – средняя крутизна.

 

ФАПЧ

 

Основное различие систем ФАПЧ и ЧАПЧ: В системе ЧАПЧ слежение за частотой сигнала осуществляется путём формирования сигнала частотной ошибки между входным сигналом и выходным сигналом гетеродина, а в системе ФАПЧ – путём детектирования фазовой ошибки между этими сигналами. Следовательно, в системе ФАПЧ отсутствует частотная расстройка между гетеродинным и эталонным сигналами, что является основным достоинством. Система ФАПЧ поддерживает равенство промежуточной частоты и частоты опорного генератора.

Структурная схема:

ОГ и ПГ опорный и перестраиваемый генераторы.

Режимы работы системы ФАПЧ определяются разностью средних частот ОГ и ПГ:

1. Режим синхронизма. В этом режиме частоты ОГ и ПГ равны. Если изменять частоту ОГ, то частота ПГ будет следовать за ней. Подобный режим, в котором система ФАПЧ полностью компенсирует изменения частоты ОГ, так же называется режимом удержания. Полосой удержания DW_У называют такое значение разности частот ОГ и ПГ при котором происходит срыв слежения за частотой ОГ, приводящий к потере синхронизма системой ФАПЧ. Полоса удержания характеризует максимальный статический диапазон слежения и определяется формулой:

|DW_У |=К´К_ФНЧ(0)

К – коэффициент передачи петли обратной связи, К_ФНЧ(0) – передаточная функция ФНЧ по постоянному току.

2. Когда начальная расстройка ОГ и ПГ будет больше полосы удержания, в системе ФАПЧ наступит режим б иений, для которого характерно неравенство частот ПГ и ОГ. В этом режиме разность фаз генераторов непрерывно возрастает, а напряжение на выходе ФД практически не изменяется.

3. При сближении средних частот ПГ и ОГ при некоторой расстройке DW_У средняя частота биений становится равной нулю, и система переходит в режим захвата. Полосой захвата |DW_З| называется максимальная начальная расстройка генераторов при которой система ФАПЧ входит в синхронизм, то есть в режим удержания.

Статическая характеристика ФАПЧ.

 

 

Оптимальный радиоприём.

Сказать о помехах различного назначения (природных, индустриальных, преднамеренных). Сказать, что существует задача борьбы с ними, их ослабления. Для этого и строятся оптимальные приёмники. Оптимальная структура приёмника зависит от конкретной решаемой задачи.

Основная проблема оптимального приёма состоит в наилучшем (в рамках заданного критерия оптимальности) решении поставленной перед радиоприёмным устройством задачи. При структурном синтезе оптимального РПрУ возникает типичная статистическая задача: по заданным исходным данным о статистических свойствах сообщений, сигналов, помех, радиоканалов и их функционального воздействия при выбранном критерии оптимальности и типе решаемой задачи найти оптимальные алгоритмы обработки информации.

Оптимальные приёмники по выполняемой функции делятся на несколько видов:

- радиоприёмник обнаружения сигналов;

- различения сигналов (многоальтернативное обнаружение);

- оценки (измерения) параметра;

- оценки (фильтрации) непрерывного сообщения;

- разрешения сигналов;

 

Схема ШОУ.

 

При воздействии мощной импульсной помехи на узкополосный линейный тракт приёмника происходит существенное затягивание фронтов импульса и происходит поражение сигнала на существенном отрезке времени. Система помехозащиты ШОУ предназначена для защиты приёмников АМ сигналов от мощных импульсных помех.

При использовании этой схемы линейный тракт приёмника содержит звено:

ШУ – широкополосный усилитель

ОА – ограничитель амплитуды

УУ – узкополосный ограничитель

 

В ШУ происходит усиление и помехи и сигнала. При этом амплитуда импульсной помехи оказывается намного больше амплитуды полезного сигнала, длительность импульса, пропорциональная полосе пропускания мала. Затем сигнал ограничивается по амплитуде, уровень ограничения выбирается выше среднеквадратичного значения суммарного напряжения сигнала и шумов и сохраняется постоянным. В ограничителе происходит уравнивание амплитуд полезного сигнала и импульсной помехи. После чего в узкополосном усилителе происходит дальнейшее подавление помехи, сигнал же успевает нарасти до своего установившегося значения.

Рассказать про альтернативу (жидкогелиевое охлаждение входных цепей). Добротности до 10⁵, дорого и сложно.

Рассказать о других видах защиты от помех, временная, частотная и амплитудная селекция.

Устранение индустриальных помех в месте их возникновения.

 

 

Разнесённый приём

 

Разнесённый приём – эффективный приём борьбы с замираниями. Пояснить что это такое, откуда берётся, нарисовать. Для воспроизведения переданного сообщения в этом случае используется не одна, а несколько реализаций сигналов, отображающих данное сообщение. Идея метода заключается в том, что бы ослабив корреляцию между реализациями сигналов, уменьшить вероятность