Обобщенная структурная схема РПУ

 

В настоящее время для РПУ весьма характерным является большое их разнообразие, определяемое различием радиотехнических систем, в состав которых они входят. Несмотря на такое разнообразие, все РПУ связывает общность построения структурной схемы. Это позволяет в основу изучения РПУ положить раздельное рассмотрение блоков, входящих в состав любого РПУ независимо от его назначения.

На рисунке 8.1 изображена схема системы радиосвязи. Ее назначение состоит в том, чтобы наиболее точно восстановить на выходе приемного устройства передаваемое от датчика сообщение.

 

 

Рисунок 8.1 Структурная схема системы радиосвязи

 

Под сообщением понимается какая-либо форма представления информации (текст, речь, оптическое изображение, цифровые данные и т.д.). Сообщение преобразуется в модулирующий сигнал, представляющий собой изменяющееся во времени напряжение (или ток), отображающее сообщение.

С помощью модулирующего сигнала модулируется один из параметров ВЧ колебания. Такое модулированное колебание называется радиосигналом. Радиосигнал формируется в передающем устройстве и излучается в окружающее пространство. Точность воспроизводимых РПУ сообщений зависит от искажений, которым подвергается радиосигнал при прохождении в системе радиосвязи. Эти искажения обусловлены следующими причинами:

1) техническим несовершенством аппаратуры системы радиосвязи;

2) различными неоднородностями среды, в которой происходит распространение радиосигнала;

3) действием внешних помех (атмосферных, промышленных, специально организованных и т.д.);

4) действием принципиально неустранимого собственного шума РПУ.

РПУ может быть представлено с помощью структурной схемы (рисунок 8.2), назначение отдельных узлов в которой определяется основными функциями, выполняемыми каждым РПУ.

 

Рисунок 8.2 Структурная схема РПУ

 

К ним относятся:

1. Преобразование ЭМ поля сигнала в ВЧ токи или напряжения. Такое преобразование выполняет приемная антенна.

2. Выделение колебаний с частотой принимаемого сигнала и эффективное подавление сигналов на других несущих частотах, т.е. осуществление частотной избирательности сигнала. Эта задача решается избирательными системами, входящими в тракт ВЧ.

3. Детектирование принятого сигнала, т.е. выделение напряжения, соответствующего модулирующему сигналу, с помощью которого передается полезное сообщение. Эта задача в зависимости от вида модуляции сигнала решается амплитудным, частотным или фазовым детекторами.

4. Ослабление мешающего действия помех, спектр которых частично или полностью перекрывает спектр сигнала, т.е. обеспечение помехоустойчивого радиоприема. Все способы повышения помехоустойчивости основаны на использовании каких-либо различий между сигналом и помехой. Реализация этих способов заключается в соответствующем выборе электрических характеристик отдельных блоков радиоприемника и введении специальных схем обработки принимаемых колебаний. Эти схемы могут быть включены как в ВЧ, так и в НЧ тракт.

5. Усиление принятого сигнала с целью обеспечения нормальной работы исполнительного устройства, воспроизводящего принятое сообщение, и вспомогательных схем защиты от помех. В общем случае усиление может производиться в трактах как ВЧ, так и НЧ.

Основная обработка принятого сигнала производится в трех основных звеньях РПУ: в ВЧ тракте, детекторе и НЧ тракте. Эту часть (она выделена на рисунке 3 пунктиром) принято называть радиоприемником.

В зависимости от схемного выполнения ВЧ тракта радиоприемники разделяются на два основных типа: приемники прямого усиления и супергетеродинные приемники.

Структурная схема приемника прямого усиления показана на рисунке 8.3.

 

 

Рисунок 8.3 Структурная схема приемника прямого усиления

Колебания от антенны А попадают через соединительный фидер Ф во входную цепь (ВЦ). Во ВЦ приемника выделяется полезный сигнал и предварительно ослабляются сигналы других станций. Усилитель радиочастоты УРЧ усиливает поступающие из ВЦ сигналы и осуществляет дальнейшее ослабление сигналов мешающих станций. Детектор преобразует модулированные колебания ВЧ в колебания НЧ. УНЧ усиливает колебания НЧ до заданной выходной мощности или выходного напряжения, необходимых для работы оконечного аппарата ОА.

На выходе приемной антенны помимо сигнала могут действовать помехи на различных частотах от многих передающих устройств. Предположим, что сигнал и помехи с выхода А непосредственно поступают на вход первого каскада УРЧ, тогда их взаимодействие может вызывать так называемый эффект перекрестной модуляции (модуляция помехи «переходит» на колебание принимаемого сигнала).

Таким образом, ВЦ должна:

- обеспечить высокую частотную избирательность до входа первого каскада УРЧ с целью ослабления помех и исключения эффекта перекрестной модуляции;

- выполнять роль согласующего устройства, обеспечивающего, например, максимальную мощность сигнала, поступающего из А на вход УРЧ;

- с помощью ВЦ возможен другой вид согласования, позволяющий минимизировать влияние собственного шума первого каскада УРЧ.

Основные требования, предъявляемые к УРЧ:

- обеспечение частотной избирательности;

- усиление принимаемого сигнала, мощность которого на входе приемника на много порядков меньше той, которая необходима для нормальной работы исполнительного устройства. Коэффициент усиления по напряжению УРЧ может быть порядка 10⁶–10⁷.