Министерство высшего и среднего специального образования РФ.

Балтийский государственный технический университет

«ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова

Исследование супергетеродинного приёмника

Методические указания к лабораторной работе по курсу

"Радиоприемные устройства"

Санкт-Петербург

2006г.

Цель работы - ознакомление с основными качественными показателями и методикой измерения основных электрических параметров радиоприемников.

1. Основные качественные показатели радиоприемников

Основными качественными показателями приемников является: чувствительность, помехоустойчивость, коэффициент передачи (усиления), амллитудно-частотная и фазочастотная характеристики, избирательность, перекрытие диапазона частот, нелинейные искажения, вносимые приемником в принимаемые сигналы, амплитудная характеристика, динамический диапазон, переходная характеристика, выходные данные приемника, устойчивость работы приемника и др.

Чувствительностью приемника называется его способность обеспечивать нормальный прием малых э.д.с. (или мощности сигнала в антенне). Различают пороговую и реальную чувствительность приемника.

Пороговая чувствительность характеризуется величиной э.д.с. или мощности сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта приемника (т.е. на входе детектора) обеспечивается отношением мощности сигнала к мощности собственных шумов (выходное превышение), равное единице.

Реальная чувствительность определяется величиной э.д.с, или мощности сигнала в антенне, при которое на выходе линейного тракта приемника достигается выходное превышение, требуемое для нормальной работы оконечного устройства. Реальная чувствительность связана с пороговой Р_n простым соотношением Р_р =D Р_n где D- коэффициент различимости. Изменяющийся в широких пределах (от 0.01 до 10 ) и зависящий как от информативности принимаемых сигналов, так и от структуры оконечных устройств др. Помехоустойчивостью приемника называется его способность противостоять вредному действие помех, обеспечивая при наличии последних прием переданных сообщений с заданной достоверностью при заданном, способе передачи. Поскольку достоверность принятых сообщений обычно возрастает по мере роста превышения на выходе приемника, помехоустойчивость последнего как отдельного звена соответствующей радиотехнической системы удобно выражать относительным увеличением его выходного превышения hвых по сравнению с входным hвых

Оно объективно и достаточно просто характеризует как, эффективность всех селектирующих средств приемника, так и его способность противостоять вредному воздействию помех.

Коэффициентом передачи (усиления) приемника К называется отношение амплитуды выходного напряжения U_mвых к амплитуде гармонически изменяемого во времени информативного параметра входного сигнала приемника М (Ω):

К=U_mвых/М(Ω).

Часто пользуются понятием комплексного коэффициента передачи приемника, равного отношению комплексных амплитуд напряжения на выходе приемника и информативного параметра входною сигнала

К(Ω)= U_mвых/M(Ω)-K(Ω)e^jφ(Ω)

где К(ω) - модуль комплексного коэффициента передачи приемника; φ(Ω)- фазовый сдвиг на частоте модуляции Ω= 2πF , вносимый приемным трактом в соответствующую компоненту сигнальной модулирющей функции.

Амплитудно-частотной характеристикой приемника называется зависимость модуля коэффициента передачи K(F) от частоты модуляции F=Ω/(2π) при принятом коэффициенте модуляции входного сигнала и точной настройке линейного тракта приемника в резонанс с центральной частотой спектра входного сигнала.

По амплитудно-частотной характеристике приемника можно судить о степени частотных искажений, вносимых приемником в спектральные составляющие модуляционных частот принимаемого сигнала, а также определить рабочий диапазон модуляционных частот приемника, ограничиваемый соответственно нижней F_н и верхней F_в, модуляционными частотами (рис.1,а). Выбор последних определяется спектральным составом принимаемых сигналов.

Фазочастотная характеристика приемника - это зависимость угла сдвига фаз φ выходного напряжения приемника и модулирующей функции входного сигнала от частоты модуляции F сигнала (рис. 1,6). Для того чтобы, приемник вносил как можно меньше фазовых искажений в принимаемый сигнал, его фазочастотная характеристика в пределах рабочего диапазона модуляционных частот должна в возможно меньшей мере отклоняться от прямой линии.

Избирательностью приемника называется его способность выделять принимаемый

Рис.1

сигнал из смеси его с помехами на выходе приемной антенны.

Для количественной характеристики частотной избирательности чаще всего о используют нормированную амплитудно-частотную характеристику (рис.2), линейного тракта приемника, представляющую зависимость y(f) отношения модуля коэффициента передачи линейного тракта на любой частоте К(f) к его резонансному коэффициенту передачи К_о от частоты f немодулированного входного сигнала приемника.

Рис.2

При этом в качестве меры частотной избирательности можно принять коэффициент прямоугольности амплитудно-частотной характеристики линейного тракта приемника:

к_П=П_0,1/П_0,7

где П_0,1 и П_0,7 - полосы пропускания линейного тракта приемника, измеренные по уровням 0.707 и 0,1 соответственно.

Перекрытие диапазона частот - способность приемника производить прием радиосигналов, несущие частоты которых лежат в пределах заданного интервала частот, ограниченного граничными частотами f_min и f_max . Перекрытие диапазона

частот можно характеризовать коэффициентом диапазона K₁= f_max/ f_min

Амплитудная характеристика приемника амплитудно-модулированных

сигналов - это зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения U_mвых от амплитуды огибающей входного сигнала U_mвх при его гармонической модуляции.

По амплитудной характеристике приемника АМ- сигналов (рис.3) удобно определять динамический диапазон амплитуд входного сигнала

D_A= U_вхmax/ U_вхmin

Рис.3

при которых сохраняется линейный режим работы приемника, а также максимальный уровень входного сигнала U_вхmax превышение которого вызывает появление нелинейных искажений в выходном сигнале приемника. Нелинейные искажения принимаемого сигнала возникают из-за нелинейности проходных характеристик усилительных элементов и других приборов, используемых в приемнике. При гармоническом модулирующем входном сигнале эти искажения вызывают обогащение спектра выходного напряжения приемника высшими гармониками основной частоты модуляции F.

Для количественной оценки нелинейных искажений используют коэффициент' нелинейных искажений

^К_Н ⁼

где U₁ ,U₂ ,…,U_n - эффективные значения первой и высших гармоник основной частоты

модуляции F в спектре выходного напряжения приемника.

Переходной характеристикой приемника называется график реакции его на

входной сигнал, представляющий собой высокочастотное колебание, модулированное единичной функцией (функцией включения). Большое значение переходная характеристика имеет для приемников импульсных радиотехнических систем. По ней могут быть определены (рис.4) время установления τ_y - время изменения выходного напряжения от 10 до 90% установившейся величины; время запаздывания τ_о - временной интервал от момента, включения модулирующего напряжения

Рис.4

до момента, когда выходное напряжение достигает половины установившейся величины; величина выбросов - отношение максимального отклонения выходного напряжения от установившейся величины.

Определение параметров переходной характеристики приемника поясняется рис.4.

Следует отметить, что время установления, характеризующее инерционность приемника, связано с его верхней граничной частотой F_в определяемой по амплитудно-частотной характеристике приемника приближенным соотношением

τ_у = (0,45 - 0,5)/F_в

которое часто используется при расчете импульсных радиоприемников.

Выходные данные приемника регламентируют величину выходной мощности или выходного напряжения приемника.

Выходной мощностью приемника называется мощность, подводимая к оконечному устройству с токовым управлением (громкоговоритель, рулевая машинка, автопилот и т.п.). Ее величина определяется целевым, назначением приемника и конкретным типом оконечного устройства. При использовании оконечных устройств с бестоковым управлением, (электронно-лучевые трубки, электронные устройства на полевых транзисторах и электронных лампах и т.п.) вместо выходной мощности задают выходное напряжение ( в телевизионных приемниках - 20 - 30 В. в радиолокационных приемниках с яркостной индикацией - 20 - 30 В. с индикацией отклонением - 40-80 В).