модуляций нормально имеют амплитудно-модулированную несущую.

Ширина полосы пропускания передатчика определяет распределение спектральной плотности мощности передатчика в рабочем канале. В ГОСТ 12252-86 этот параметр определяется таблично как максимально допустимый уровень мощности в зависимости от расстояния до несущей частоты. Указанные в таблице параметры должны выполняться при использовании аналогового тестового модулирующего сигнала: синусоидального колебания с частотой 1 кГц. Очевидно, что для цифрового модулирующего сигнала эти требования неприменимы: спектральная плотность мощности модулированного сигнала при цифровой модуляции определяется типом модулирующего сигнала и типом формирующего фильтра при заданных параметрах тестовой модулирующей последовательности. Поэтому для цифровых радиостанций настоящий параметр определяется не в общем стандарте электромагнитной совместимости, а в нормативных документах стандарта на систему связи.

9.2. Требования к параметрам приемника

Максимальная чувствительность приемника на нагрузке (Maximum usable sensitivity, conducted) по стандарту ETS 300 113 есть минимальный уровень ЭДС тестового модулированного ВЧ сигнала на входе приемника, который после демодуляции обеспечивает заданный уровень ошибок приема данных. Максимальная чувствительность не должна превышать уровень +3 дБмкВ при нормальных условиях эксплуатации.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Измерение чувствительности производится путем подачи на вход приемника модулированного ВЧ сигнала от специального измерительного генератора с очень низким уровнем шумов. ВЧ сигнал в генераторе модулируется тестовой цифровой последовательностью. Как правило, длина тестовой последовательности составляет не менее 1000 символов. Вычисление уровня ошибок производится путем сравнения исходной и демодулированной тестовых цифровых последовательностей.

В стандарте ГОСТ 12252-86 чувствительность определена как уровень модулированного сигнала на входе приемника, который обеспечивает соотношение сигнал/шум 12 дБ на выходе детектора. В зависимости от режима работы (симплексный, дуплексный) и диапазона частот предельная чувствительность приемника устанавливается стандартом в пределах 0,6 … 1 мкВ.

Уровень ошибок при большом входном сигнале определяется как максимально допустимая величина BER, когда уровень входного сигнала значительно превышает максимально допустимую чувствительность. Фактически этот параметр определяет динамический диапазон приемника. Очень высокий уровень входного сигнала приводит к нелинейным эффектам во входных цепях приемника, что искажает информацию и повышает собственный коэффициент шума приемника. Современные стандарты требуют реализации динамического диапазона приемника (сохранение допустимого уровня ошибок) порядка 100 дБ по отношению к чувствительности приемника. Это очень высокий, но совершенно необходимый уровень требований. В условиях города, где эфир насыщен самыми различными средствами радиосвязи

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

и помех, низкий динамический диапазон делает приемник практически неработоспособным.

Подавление внутриканальной помехи (Co-channel rejection) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия мешающего модулированного сигнала, причем оба сигнала принимаются на номинальной рабочей частоте приемника. Подавление внутриканальной помехи измеряется в децибелах как отношение эффективного значения амплитуды мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника 3 дБмкВ. Величина подавления внутриканальной помехи должна быть в диапазоне –8 ÷ 0 дБ.

Измерение параметра производится путем подачи на вход приемника одновременно двух сигналов (мешающего и полезного), причем уровень полезного сигнала на 3 дБ превышает максимальную чувствительность приемника. Уровень мешающего сигнала увеличивается до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень ошибок приема данных BER.

Избирательность по соседнему каналу (Adjacent channel selectivity) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия мешающего сигнала на частоте соседнего частотного канала. Избирательность по соседнему каналу измеряется в децибелах как отношение эффективного значения амплитуды мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника 3 дБмкВ. Избирательность по соседнему каналу при нормальных условиях не должна быть меньше, чем 60 дБ. Измерение

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

избирательности по соседнему каналу производится с помощью двух генераторов точно так же, как и измерение подавления соканальной помехи, при условии, что частота мешающего сигнала равна частоте соседнего канала.

По ГОСТ 12252-86 избирательность приемника по соседнему каналу должна быть не менее 80 дБ на частотах до 160 МГц и не менее 75 дБ для более высоких частот. Следует отметить, что повышенные требования по ГОСТ реально не означают более высоких требований к аппаратуре. Определение избирательности по соседнему каналу, приведенное в настоящем разделе, относит величину мешающего сигнала, в соответствии с требованиями стандарта ETS 300 113, к максимально допустимой чувствительности приемника, в то время как ГОСТ определяет избирательность по соседнему каналу как отношение величины мешающего сигнала к предельной чувствительности приемника. Очевидно, что величина предельной чувствительности приемника всегда меньше максимальной, следовательно, и избирательность по соседнему каналу, вычисленная по методике ГОСТ, всегда выше соответствующего параметра, рассчитанного по методике ETSI.

Избирательность по побочным каналам приема

(Spurious response rejection) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия мешающего модулированного сигнала на любой частоте побочного канала приема. Измерения избирательности по побочным каналам приема должны проводиться в следующих участках спектра:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙в области частот опорного генератора первого смесителя, ограниченной снизу и сверху суммой всех комбинаций промежуточных частот и половины рабочей полосы приемника:

где fLO - частота опорного генератора первого смесителя; f Ij - промежуточные

частоты; sr - рабочая полоса частот приемника;

∙на частотах вне указанного выше диапазоне, равных гармоникам частоты первого гетеродина плюс/минус первая промежуточная частота:

Избирательность по побочным каналам приема измеряется в децибелах как отношение величины мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника. На всех частотах, отстоящих от рабочей частоты приемника не менее удвоенной частоты разноса между каналами, избирательность по побочным каналам приема не должна быть меньше 70 дБ. Измерение избирательности по побочным каналам приема производится с помощью двух генераторов точно так же, как и измерение подавления соканальной помехи, при условии, что частота мешающего сигнала равна частоте побочного канала приема.

По требованиям ГОСТ 12252-86 избирательность приемника по побочным каналам приема должна составлять не менее 80 дБ для базовых радиостанций и не менее 70 дБ для носимых (портативных) радиостанций. Как и для

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

параметра избирательности по соседнему каналу, определения избирательности по побочным каналам приема по ГОСТ и ETS различаются отношением уровня мешающего сигнала к максимальной или предельной чувствительности приемника.

Интермодуляционная избирательность (Intermodulation response rejection) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия двух или более мешающих сигналов на частотах, расположенных выше или ниже рабочей частоты на 50 и 100 кГц.

Интермодуляционная избирательность измеряется в децибелах как отношение величины мешающих сигналов к максимальной чувствительности приемника. Интермодуляционная избирательность не должна быть меньше 70 дБ для базовых радиостанций и 65 дБ для мобильных и персональных радиостанций.

По требованиям ГОСТ 12252-86 интермодуляционная избирательность должна быть не менее 70 дБ для базовых радиостанций и не менее 65 дБ для носимых (портативных) радиостанций. Как и для параметра избирательности по соседнему каналу, определения интермодуляционной избирательности по ГОСТ и ETS различаются отношением уровня мешающих сигналов к максимальной или предельной чувствительности приемника.

Измерение интермодуляционной избирательности производится с помощью трех измерительных генераторов. С выхода первого генератора на вход приемника поступает сигнал с рабочей частотой, модулированный тестовой цифровой последовательностью. Два других генератора не

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

модулируются и настраиваются на частоты, для которых комбинационная составляющая равна рабочей частоте:

где f1 - рабочая частота; f2, f3 - комбинационные частоты.

Перечень частот, на которых производится проверка интермодуляционной избирательности, обычно указывается заказчиком и фиксируется в технических условиях на изделие.

Блокирование (Bloking) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в присутствии мешающего сигнала на частоте, отличной от побочных частот приема и частот соседних каналов.

Блокирование измеряется в децибелах как отношение величины мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника. Блокирование не должно быть меньше 84 дБ для всех типов радиостанций. Методика измерения блокирования совпадает с методикой измерения подавления соканальной помехи при условии установки частоты мешающего сигнала на любую частоту, не совпадающую с собственной частотой, частотой соседнего канала или паразитной частотой приема.

Побочное излучение (Spurious emission) по стандарту EТS 300 113 есть излучение внутренних узлов приемника непосредственно или через антенну. Побочное излучение измеряется как мощность на антенном разъеме (мощность на нагрузке) и как излученная мощность (по полю). Максимально допустимый уровень побочного излучения не должен превышать 2 нВт. В ГОСТ 12252-86 определена только допустимая мощность излучения гетеродина приемника на антенном выходе (не более 2 нВт).

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Прочие параметры приемника. В ГОСТ 12252-86

дополнительно (по отношению к стандарту ETS 300 113) определяется защищенность приемника по цепям питания и управления. Защищенность приемника по цепям питания и управления в общем соответствует определению избирательности приемника по побочным каналам приема и блокированию с тем отличием, что мешающий сигнал подается не на антенный вход приемника, а в цепи питания

иуправления. Защищенность приемника по цепям питания

иуправления должна быть не менее 80 дБ.

9.3.Методы обеспечения требований стандартов

кпараметрам передатчика

Методы обеспечения требований стандартов передатчика в значительной степени зависят от функциональной схемы передатчика, которая определяется методом модуляции несущей частоты. С этой точки зрения можно выделить две основные группы схем передатчиков: с модуляцией на промежуточной частоте с последующим переносом модулированного сигнала на несущую частоту (рис.9.2) и с непосредственной модуляцией несущей частоты (рис.9.3).

В любом случае передатчик должен обеспечивать выполнение требований стандартов, указанных в разделе

9.1.

Стабильность несущей частоты передатчика -

определяется стабильностью опорного генератора в синтезаторе частоты. В зависимости от класса аппаратуры и диапазона частот используются термостабилизированные или термокомпенсированные кварцевые автогенераторы (глава 5).

Распределение мощности в рабочем и соседнем канале -

определяется параметрами формирующего baseband

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

фильтра. При использовании амплитудной или фазовой модуляции спектр модулированного сигнала непосредственно переносится на несущую частоту.

сигнал К антенне

Рис.9.2. Функциональная схема передатчика с модуляцией на промежуточной частоте

Следовательно, спектральная плотность мощности модулированной несущей в рабочем и соседнем каналах непосредственно зависит от распределения мощности модулирующего сигнала. При частотной модуляции такого прямого соответствия нет. Не только спектральная плотность мощности модулирующего сигнала, но и

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

величина девиации частоты влияет на распределение мощности в рабочем и соседнем каналах. В любом случае эти параметры могут быть получены в результате расчетов с учетом характеристик использованных микросхем.

Рис.9.3. Функциональная схема передатчика с непосредственной модуляцией несущей частоты

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Побочное излучение - определяется всеми нелинейными элементами радиопередатчика. Конкретно для схемы на рис.9.2 побочные спектральные составляющие генерируются смесителем, синтезатором частоты и усилителем мощности. Комбинационные частоты на выходе смесителя определяются формулой (5.38). Подавление этих частот осуществляется реализацией правильного режима работы смесителя и полосовым фильтром после смесителя. Комбинационные частоты на выходе синтезатора частоты появляются в непосредственной близости от несущей частоты с шагом, равным частоте сравнения фазового детектора. Подавление этих частот обеспечивается ФНЧ, установленным в петле ФАПЧ синтезатора. Комбинационные частоты, генерируемые нелинейным усилителем мощности, кратны рабочей частоте передатчика. Подавление этих частот осуществляется ФНЧ, установленным на выходе усилителя мощности.

Девиация частоты в схеме на рис.9.2 практически постоянна, так как квадратурные модуляторы обеспечивают стабильность девиации с точностью до стабильности тактовой частоты цифрового модулирующего сигнала. В схеме на рис.9.3 реализуется по существу аналоговый способ модуляции путем изменения частоты управляемого напряжением генератора (ГУН). В настоящее время не существует каких-либо специальных микросхем, которые бы обеспечивали стабильность величины девиации ГУН во всем частотном диапазоне работы радиостанции. Поэтому схема на рис.9.3 применяется только для относительно узкополосных радиостанций с низкими требованиями по стабильности величины девиации.

Временные характеристики передатчика (время включения и выключения) - определяются главным образом

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

скоростью переключения синтезатора частоты. Существующие микросхемы синтезаторов позволяют получить время переключения синтезатора порядка нескольких миллисекунд. Все остальные активные компоненты радиотракта достаточно широкополосны и не вносят заметного вклада в длительность переходного процесса. Однако влияние фильтров (особенно полосовых фильтров на выходе смесителя) уже может быть существенным.

Переходная характеристика передатчика - задается схемой управления мощностью передатчика путем правильного изменения управляющего напряжения на усилителе мощности. Другими словами, выключение (включение) передатчика осуществляется не путем ступенчатого снятия (подачи) питания на усилитель мощности, а плавным изменением управляющего напряжения, в соответствии с которым изменяется и выходная мощность передатчика. Стабильность несущей частоты в процессе включения (выключения) обеспечивается опережающей (задержанной) командой на переустановку частоты синтезатора по сравнению с командой включения (выключения) передатчика.

9.4.Методы обеспечения требований стандартов

кпараметрам приемника

Функциональная схема приемника (см. рис.7.1) включает в себя высокочастотный канал, канал промежуточной частоты и детектор.

В отличие от передатчиков супергетеродинная схема приемника (с однократным или двукратным преобразованием частоты) является типовой для

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

практически всех радиоприемников вне зависимости от вида модуляции и типа модулирующего сигнала. Эти три основные части приемника должны обеспечивать параметры электромагнитной совместимости, перечисленные в разделе 9.2.

Реальная чувствительность и избирательность приемника определяются как линейной частью приемника (МШУ, смеситель, полосовые фильтры), так и свойствами детектора, видом модуляции и последетекторной обработки информационного сигнала. Влияние элементов линейной части приемника, например полосовых фильтров, на избирательность приемника очевидно: чем больше подавление за полосой пропускания входного высокочастотного фильтра, тем более высокий уровень мешающего сигнала допустим для данного приемника. Влияние типа детектора следует непосредственно из определения чувствительности и избирательности приемника по критерию достоверности приема информации. Очевидно, что при прочих равных условиях приемники АМ и ФМ сигналов имеют разную чувствительность, так как включают в себя разные типы детекторов и различные алгоритмы последетекторной обработки информации. Огромное количество алгоритмов последетекторной обработки сигналов и типов детекторов исключает возможность непосредственного использования их характеристических параметров для вычисления чувствительности или избирательности. Поэтому вся детекторная часть приемника и последетекторная обработка информации описываются одним интегральным параметром: минимальным соотношением сигнал/шум на входе детектора, при котором достигается заданная достоверность приема информации. Тем самым реально

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

параметры чувствительности и избирательности приемника характеризуют качество исключительно линейной части приемника.

Чувствительность приемника - определяется по известной формуле:

где S - чувствительность приемника, Вт; k = 1,38·10–28 - постоянная Больцмана, Дж/град; T - абсолютная

температура, К; NΣ - коэффициент шума линейной части

приемника, отн.ед.; SNR - требуемое соотношение сигнал/шум на входе детектора, отн.ед.

Общепринято чувствительность приемника определять в логарифмических единицах (дБм) при нормальной температуре (300 К). В этом случае формула (9.4) преобразуется к следующему виду:

Очевидно, что требуемое соотношение сигнал/шум SNR на входе детектора и полоса пропускания приемника BkHz

определяются видом модуляции и типом модулирующего сигнала. При проектировании приемника эти параметры можно считать заданными, так как выбор модуляции определяется на стадии разработки проекта всей системы радиосвязи. Следовательно, линейной частью приемника определяется коэффициент шума линейной части приемника NΣ и (в небольшой части) полоса пропускания

BkHz , которая задается фильтром промежуточной частоты.

Коэффициент шума линейной части приемника вычисляется по известной формуле:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

j=1

где N j - коэффициент шума j-го каскада; Gj - коэффициент

усиления j-го каскада.

Из формулы (9.6) следует, что самое большое влияние на суммарный коэффициент шума оказывает коэффициент шума и коэффициент усиления первого каскада. Если первым каскадом приемника является малошумящий усилитель с типовыми значениями коэффициента шума 1 дБ и коэффициента усиления 10 дБ, то суммарный коэффициент шума линейной части приемника будет примерно равен 1 дБ, влияние всех последующих каскадов приемника пренебрежительно мало. К сожалению, в условиях огромной плотности радиоизлучения в УКВ диапазоне невозможно непосредственно подключить антенну к входу МШУ. Только предварительная фильтрация мощных сторонних сигналов позволит реализовать предельно возможную чувствительность приемника. Коэффициент передачи любого пассивного фильтра меньше единицы, а коэффициент шума равен коэффициенту передачи. Из формулы (9.6) следует, что в этом случае суммарный коэффициент шума существенно возрастает и при типовом значении величины потерь во входном фильтре порядка 1,5 - 2 дБ, становится равным примерно 3 - 4 дБ.

Избирательность приемника по соседнему каналу -

определяется полосовым фильтром промежуточной частоты, расположенным после смесителя. Кварцевые фильтры имеют предельно узкие полосы пропускания (до

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

10 кГц). С уменьшением полосы фильтра увеличивается подавление сигналов на соседней рабочей частоте и повышается чувствительность приемника (9.4). Однако в любом случае фильтр должен быть достаточно широкополосным, чтобы не искажался спектр модулированного сигнала. Входные фильтры высокой частоты значительно более широкополосны и не оказывают влияния на избирательность приемника по соседнему каналу.

Избирательность приемника по побочным каналам приема - определяется только входным высокочастотным фильтром. Очевидно, что фильтр промежуточной частоты не оказывает влияния на этот параметр, так как побочные каналы приема характеризуются тем, что продукты их преобразования в смесителе попадают в рабочую полосу фильтра промежуточной частоты.

Интермодуляционная избирательность приемника -

определяется в основном динамическим диапазоном МШУ (степенью его линейности). В самом деле, при наличии на входе МШУ двух мощных сторонних сигналов (каждый из которых находится вне рабочего диапазона частот приемника) на нелинейности МШУ возникают комбинационные составляющие, часть из которых может оказаться в рабочей полосе частот приемника. Чем выше линейность МШУ, тем меньше амплитуда комбинационных составляющих. Лучшие МШУ обеспечивают нормальную работу приемника при динамическом диапазоне входного сигнала до 110 дБ и мешающих сигналов до 90 дБ.

Кроме величины динамического диапазона МШУ, на интермодуляционную избирательность приемника оказывает влияние и величина спектральной плотности шума гетеродина. Увеличение спектральной плотности

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

шума приводит к эквивалентному увеличению мощности гетеродина на частотах, не совпадающих с промежуточной частотой и соответственно к увеличению количества и мощности комбинационных частот, попадающих в полосу пропускания фильтров промежуточной частоты приемника.

Блокирование приемника - как и избирательность по побочным каналам приема, определяется входным высокочастотным фильтром приемника.

Динамический диапазон приемника - в целом оценивается по уровню ошибок при большом входном сигнале. Величина динамического диапазона определяется всеми активными элементами линейной части приемника: чем выше линейность каждого элемента, тем выше динамический диапазон приемника в целом. Степень линейности каждого отдельного активного элемента характеризуется величиной мощности в точке перегиба характеристики его коэффициента передачи по комбинациям третьего порядка IP3 или просто параметром

IP3 . Этот параметр определяется как величина входной

мощности двухтонового сигнала, при которой комбинационные составляющие третьего порядка на выходе нелинейного устройства равны основному сигналу на выходе этого же устройства. Другими словами, параметр IP3 характеризует степень нелинейности с точки зрения

генерации новых комбинационных составляющих. При последовательном соединении нескольких активных элементов суммарное значение параметра IP3 определяется

по следующей формуле:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com