1. Назначение и основные характеристики радиоприемников

Неотъемлемой частью радиотехнической системы является радиоприемное устройство, предназначенное для преобразования принятых радиосигналов в сообщение с допустимой потерей информации. В состав любого радиоприемного устройства входят приемная антенна, радиоприемник и оконечная аппаратура.

Приемная антенна улавливает энергию электромагнитных волн, преобразует ее в энергию электрических колебаний, которые с помощью фидера или непосредственно подаются на вход радиоприемника.

Радиоприемник является основной частью радиоприемного устройства. В радиоприемнике полезный радиосигнал отделяется от помех, усиливается, преобразуется в первичный электрический сигнал и приводится к виду, необходимому для работы оконечной аппаратуры.

Таким образом, радиоприемник выполняет три основные функции:

 выделение полезного сигнала из суммы напряжений, наводимых на его входе как полезным сигналом, так и помехами;

 преобразование принимаемого сигнала в первичный электрический сигнал;

 усиление принимаемого сигнала.

Способность приемника выделять полезный сигнал называется избирательностью. Сигнал может отличаться от помех частотой, амплитудой, фазой, направлением прихода электромагнитной энергии, поляризацией и т. д. В зависимости от того, по какому из этих признаков осуществляется отделение сигнала от помех, различают частотную, амплитудную, фазовую, пространственную, поляризационную и другие виды избирательности. Основным видом избирательности современных радиоприемников является избирательность по частоте. В дополнении к частотной избирательности может использоваться избирательность и по другим параметрам сигнала.

Преобразование радиосигнала в первичный сигнал называется демодуляцией или детектированием. Схемное решение и принцип работы детектора (демодулятора) зависят от вида принимаемого сигнала.

Поскольку мощность сигналов, подаваемых на вход приемника, очень мала, то очевидна необходимость выполнения третьей функции приемника -усиление принимаемых сигналов. Усиление сигнала производится до уровня, необходимого для нормальной работы демодулятора (в тракте радиочастоты) и оконечной аппаратуры (в тракте ПЭС).

Качество выполнения указанных трех функций зависит от электрических характеристик радиоприемника и принципов его построения.

К основным электрическим характеристикам военных радиоприемников относятся:

 диапазон рабочих частот;

 виды принимаемых сигналов;

 чувствительность;

 избирательность;

 частотная точность;

 качество воспроизведения;

 время перестройки радиоприемника.

1. Диапазон рабочих частот определяется двумя параметрами: граничными частотами и и коэффициентом перекрытия диапазона по частоте

Диапазон частот зависит от назначения радиоприемника. В пределах заданного диапазона приемник можно перестраивать плавно или дискретно с определенным интервалом – шагом сетки частот, который является одной из характеристик приемника.

2. Виды принимаемых сигналов определяются назначением приемника. Современные многоцелевые радиоприемники обеспечивают прием многих видов сигналов: телефонных ОМ и ЧМ, телеграфных АТ, ЧТ, ДЧТ и ОФТ.

Поскольку обработка различных сигналов имеет свою специфику, общий тракт приемника разветвляется на ряд частных трактов приема.

3. Чувствительность радиоприемника характеризует его способность обеспечить прием слабых сигналов. Количественно чувствительность приемника оценивается либо минимальной величиной ЭДС полезного сигнала в антенне, либо минимальной мощностью сигнала на входе приемника, при которых обеспечивается требуемый уровень сигнала на выходе при заданном соотношении ( ) между уровнями сигнала и шума.

Чувствительность измеряется, как правило, в микровольтах (мкВ). Она зависит от уровня шумов, степени усиления сигнала и от требуемого превышения сигнала над шумами на выходе приемника. Современные военные радиоприемники имеют чувствительность от десятых долей микровольта до десятков микровольт.

4. Избирательность радиоприемника характеризует его способность выделять полезный сигнал из совокупности сигналов и помех, воздействующих на вход приемника. Принято различать односигнальную (линейную) и многосигнальную (нелинейную) избирательности.

Односигнальная (линейная) избирательность характеризует избирательные свойства радиоприемника при воздействии на его вход колебания одной частоты. Количественно она оценивается характеристикой избирательности, которая определяется отношением (D) уровня входного сигнала на заданной частоте к его уровню на частоте настройки при неизменном уровне сигнала на выходе приемника. Иначе говоря, кривая избирательности показывает (рис. 3.1, а), во сколько раз (D раз) необходимо увеличить сигнал на входе приемника, чтобы при данной расстройке сигнал на выходе приемника оставался постоянным.

В реальных радиоприемниках величина ослабления D может достигать больших значений при относительно малой расстройке, поэтому характеристики избирательности обычно строят в логарифмическом масштабе. По оси ординат откладывают D не в разах, а в децибелах, т.е.

,

при этом график проходит через начало координат (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Характеристики избирательности радиоприемника

Основными параметрами характеристики избирательности являются:

– полоса пропускания равная удвоенному значению расстройки ( ), при которой чувствительность приемника уменьшается либо в 2 раза (D = 6 дБ), либо в раз (D = 3 дБ);

– полоса мешания , определяемая абсциссами точек, соответствующих уменьшению чувствительности приемника либо в 100 раз (D = 40 дБ), либо в 1000 раз (D = 60 дБ);

– коэффициент прямоугольности , определяющий степень приближения характеристики избирательности к идеальной (прямоугольной) форме. Избирательность приемника тем лучше, чем ближе к единице коэффициент прямоугольности.

Линейная или односигнальная избирательность не дает полного представления об избирательных свойствах приемника, работающего в реальных условиях.

Многосигнальная (нелинейная) избирательность определяет избирательные свойства приемника при воздействии на его вход одновременно сигнала с относительно малой амплитудой и сильной помехи (одной или нескольких).

Наличие на входе приемника большой по амплитуде помехи может привести к нелинейным эффектам в приемном тракте и к блокированию полезного сигнала на выходе.

Наиболее просто поддается оценке двухсигнальная избирательность, определяемая при наличии только одной помехи. На вход приемника подается полезный сигнал на частоте настройки и помеха с изменяемой частотой. На каждой частоте определяется допустимая амплитуда помехи. Характеризуется двухсигнальная избирательность полосой частот, в пределах которой помеха заданного уровня вызывает нелинейные эффекты в тракте приема, что приводит к уменьшению величины полезного сигнала на выходе приемника.

5. Частотная точность приемника характеризует его способность устанавливать и поддерживать с допустимой погрешностью заданное значение частоты. Количественно частотная точность оценивается величиной абсолютной ( ) или относительной ( ) расстройки приемника относительно частоты принимаемого радиосигнала.

Частотная точность зависит от точности первоначальной установки частоты принимаемого сигнала, а также от изменения настройки приемника в процессе работы под действием различных дестабилизирующих факторов (механических воздействий, климатических условий, стабильности питающих напряжений и т. п.).

6. Качество воспроизведения радиоприемника определяется степенью искажения принимаемых сигналов. Различают нелинейные, амплитудно-частотные и фазочастотные искажения.

Нелинейные искажения вызываются нелинейностью амплитудных характеристик отдельных элементов приемного тракта (усилителей, преобразователей частоты, демодуляторов и т. п.). Амплитудно-частотные искажения обусловлены различиями в коэффициентах усиления для разных составляющих спектра первичного электрического сигнала (ПЭС) и наиболее полно они оцениваются амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) приемного тракта. Фазочастотные искажения обусловлены нелинейностью фазовой характеристики приемника, под которой понимают зависимость фазы ( ) ПЭС на выходе приемника от частоты меняющегося входного напряжения.

Рассмотренные виды искажений по разному влияют на различные виды принимаемых сигналов. Например, при приеме телефонных радиосигналов большое значение имеют нелинейные искажения, тогда как фазочастотные несущественны, поскольку человеческое ухо не реагирует на изменение фазы звуковых колебаний. При приеме телеграфных сигналов фазочастотные искажения, напротив, наиболее опасны, так как приводят к резким искажениям формы выходных видеоимпульсов.

7. Время перестройки приемника с одной частоты на другую определяет надежность и эффективность радиосвязи и составляет у современных автоматизированных радиоприемников около 1 с и менее. В последнее время в связи с освоением автоматизированных способов ведения радиосвязи требования к времени перестройки радиоприемников резко возросли. Так, при использовании радиостанций в составе частотно-адаптивных радиолиний, время перестройки должно ограничиваться единицами миллисекунд.

Рассмотренные характеристики являются основными. В ряде случаев могут приводиться дополнительные эксплуатационные и конструктивные характеристики: мощность, потребляемая от источников питания, динамический диапазон, выходная мощность, сопротивление нагрузки, на которую рассчитан приемник, надежность, независимость работы от климатических условий, габариты, масса и др.