Основные функции и качественные показатели радиоприемных устройств

Радиоприемное устройство включает в себя антенно-фидерную систему и радиоприемник.

Приемная антенна принимает энергию электромагнитных волн, которая с помощью фидера подводится ко входу приемника.

В приемнике полезный сигнал усиливается, преобразуется в первичный электрический сигнал и приводится к виду, необходимому для обеспечения работы оконечной аппаратуры.

Современные приемники строятся по супергетеродинному принципу, предусматривающему преобразование частоты принимаемого сигнала, лежащего в пределах рабочего диапазона в постоянную достаточно низкую частоту, на которой обработка сигнала достигает наибольшего эффекта. Принцип преобразования частоты одинаков для всех видов сигналов, поэтому часть приемника, предназначенная для частотного преобразования сигналов, является его общим трактом.

Последующая часть приемника обычно разветвляется на ряд трактов, каждый из которых рассчитан на оптимальную обработку конкретного вида сигнала, т. е. является частным трактом, или трактом вида сигнала. В случае если приемник рассчитан на прием лишь одного вида сигнала, то смысл этих терминов утрачивается, поэтому тракт приемника можно разделить на тракт частотных преобразований сигнала и тракт основной его обработки.

Отделение полезного сигнала от помех является наиболее сложной и ответственной функцией приемного устройства. Эту функцию выполняют все его элементы. Уже в антенне, если она обладает резонансными свойствами или пространственной избирательностью, помехи заметно ослабляются. В приемнике выде­ление сигнала достигается в первую очередь за счет его частотной избирательности, а также временной, амплитудной или фазовой избирательности.

Радиоприемное устройство как элемент системы связи предназначено для преобразования приходящих в пункт приема радиосигналов в сообщение с допустимой потерей информации. Эту свою задачу оно выполняет путем улавливания, преобразования и усиления радиосигналов и извлечения из них информации.

В состав радиоприемного устройства входят (рис. 1.1):

Рис. 1.1. Структурная схема радиоприемного устройства

1) антенно-фидерная система, улавливающая энергию электромагнитных волн, преобразующая ее в энергию высокочастотных колебаний и подводящая их ко входу радиоприемника;

2) радиоприемник, выделяющий из подведенных к его входу колебаний полезные сигналы, усиливающий эти сигналы за счет энергии местного источника питания и преобразующий их к виду, необходимому для приведения в действие оконечного устройства;

3) оконечное устройство, в котором энергия полезных сигналов используется для получения необходимого выходного эффекта — звукового, визуального, механического и т. д.

Первое в мире радиоприемное устройство—грозоотметчик— создал наш великий соотечественник А. С. Попов. Оно впервые было публично продемонстрировано 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества. Радиоприемное устройство выполняет следующие три основные функции:

выделение полезного сигнала из совокупности полезных и мешающих колебаний, воздействующих на вход приемника, т. е. избирательность;

преобразование принятых радиосигналов к виду, необходимому для приведения в действие оконечного устройства, или иначе — детектирование радиосигналов;

усиление слабых по величине полезных сигналов до уровня, обеспечивающего нормальное срабатывание оконечного устройства.

От антенны к оконечному

устройству

Рис. 1.2. Структурная схема тракта сигналов радиоприемника

Структурная схема тракта сигналов радиоприемника показана на рис. 1.2. Функции усиления и избирательности осуществляются в трактах приемника, расположенных до детектора и после детектора. Детектор осуществляет преобразование радиосигналов в первичные сигналы и разграничивает тракт прохождения сигналов на две части: тракт радиосигналов и тракт первичных сигналов. Таким образом, схему приемника можно представить состоящей из трех частей: тракта радиосигналов, детектора и тракта первичных сигналов.

Рассмотрим подробнее основные функции приемника и его составных частей.

Избирательность. На вход радиоприемника со стороны антенны поступают как полезные колебания радиосигналов, так и все другие возмущения, являющиеся помехами. Одна из основных задач радиоприемника состоит в выделении полезного радиосигнала и подавлении помех. Способность приемника отделять сигнал от помех называется избирательностью. Сигнал может отличаться от помех направлением прихода электромагнитной волны, поляризацией, частотой, амплитудой, фазой, временем действия, статистической структурой. В зависимости от того, по какому из этих признаков осуществляется отделение сигнала от помех, различаются виды избирательности: пространственная, поляризационная, частотная, амплитудная, фазовая, временная, статистическая. Первые два вида избирательности используются в антенне или в совокупности антенны с радиоприемником. Последующие виды избирательности применяются в приемнике. Одновременное использование всех видов избирательности возможно только в сложной аппаратуре. Поэтому в большинстве приемников приходится ограничиваться простыми и в то же время достаточно эффективными видами избирательности, которые обеспечивают нормальную работу приемника если не в самых тяжелых, то в типичных для него условиях.

Основным видом избирательности, используемым в радиоприемниках, является избирательность по частоте. Вследствие этого в последующем наиболее часто и подробно будет рассматриваться частотная избирательность, используемая во всех радиоприемниках. Поэтому при упоминании об этом виде избирательности слово «частотная» обычно будет опускаться, а при упоминании других видов избирательности будет добавляться соответствующее определение: «амплитудная», «фазовая» и т. д.

Для обеспечения высокого качества приема необходима избирательность как до детектора, так и после детектора. Для целей избирательности в радиотракте используются частотно-избирательные системы в виде одиночных резонансных контуров, связанных резонансных контуров и полосовых фильтров, настраиваемых на среднюю частоту спектра модулированного колебания. В тракте первичных сигналов используются частотно-избирательные системы для подавления помех на частотах ниже минимальной и выше максимальной частот спектра первичного сигнала.

Детектирование. Поступающий на вход радиоприемника полезный радиосигнал представляет собой колебание, модулиро­ванное по амплитуде, частоте, фазе, или импульсно-модулированное колебание. Чтобы выявить закон, скрытый в модулированном радиосигнале, т. е. получить модулирующую функцию, необходимо произвести преобразование радиосигналов. Преобразование модулированного радиосигнала с целью получения модулирующей функции называют детектированием, а часть приемника, осуществляющую это преобразование—детектором. В зависимости от вида детектируемых радиосигналов различают амплитудные, частотные, фазовые и импульсные детекторы.

В одноканальных системах связи выделяемая в процессе детектирования модулирующая функция непосредственно представляет собой первичный сигнал. В многоканальных системах при первом детектировании выделяется групповой сигнал всех каналов, а затем в зависимости от вида модуляции в каждом канале производится второе преобразование или демодуляция с целью выделения первичного сигнала. В ряде случаев задача приемника сводится к обнаружению факта наличия колебания или измерению его амплитуды или другого параметра. Тогда колебание, приходящее на вход радиоприемника, может быть немодулированным; оно в приемнике не детектируется, а подводится непосредственно к соответствующему измерительному прибору. Иногда процесс детектирования сводится к простому выпрямлению высокочастотного колебания. Указанные случаи имеют место в специфических типах аппаратуры и здесь рассматриваться не будут.

Усиление. Приходящие на вход радиоприемника полезные радиосигналы обычно оказываются очень слабыми. Для нормального протекания процесса детектирования радиосигналов и надежной работы оконечного устройства слабые сигналы, приходящие на вход радиоприемника, обычно усиливаются до и после детектора. Усиление, осуществляемое в тракте до детектора, представляет собою усиление радиосигналов, а усиление после детектора — усиление первичных сигналов. В некоторых простейших приемниках отсутствует усиление радиосигналов или усиление первичных сигналов. Для обеспечения высококачественного приема необходимо усиление как до детектора, так и после детектора.

Входные параметры оконечного устройства. Первичные сигналы, снимаемые с выхода радиоприемника, подводятся к оконечному устройству. В качестве оконечного устройства в зависимости от вида связи применяются телефон, громкоговоритель, электроннолучевая трубка, телеграфный или фототелеграфный аппарат и др. Для радиоприемника оконечный прибор является нагрузкой. Для нормальной работы оконечного устройства на его вход должен быть подан сигнал с определенными величинами напряжения и мощности. Кроме того, со стороны своего входа оконечный прибор характеризуется определенными величинами входных активного и реактивного сопротивлений. Задачей радиоприемника является обеспечение заданных величин напряжения или мощности на определенной нагрузке, зависящих от типа оконечного прибора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: