2.6.3. Характеристики частотной избирательности приемников

Частотной избирательностью называется способность радиоприемника выделить заданную полосу частот из спектра элек­тромагнитных колебаний, поступающих на его вход. При отсутст­вии помех зависимость интенсивности принятого сигнала от его частоты определяется односигнальной избирательностью радио­приемника (синонимом является термин «характеристика частот­ной избирательности, измеренная односигнальным методом»). Она представляет собой зависимость отношения уровня сигнала на заданной час­тоте к его уровню на частоте настройки при неизменном уровне сигнала на выходе приемника и измеряется посредством одного сигнала с уровнем, не вызывающим нелинейных эффектов в трак­те приема. Данная избирательность описывает также прием по­мехи, не вызывающей нелинейных эффектов в приемнике, по основному или побочным каналам в отсутствие сигнала.

С позиции ЭМС важно определить свойство приемника выде­лять полезный сигнал из произвольной совокупности сигналов и помех, совместно и одновременно действующих на его входе. При этом для учета явлений блокирования, перекрестных искажений, а также приема интенсивной помехи по побочным каналам прие­ма следует рассматривать совместное действие на приемник двух колебаний, соответствующих сигналу и помехе, а для оценки интермодуляции – трех сигналов: полезного и двух мешающих. Определенная в этих условиях избирательность называется мно­госигнальной (или частотной избирательностью, измеренной мно­госигнальными методами). Она характеризует свойство приемни­ка ослаблять действие помехи (или нескольких помех) в зави­симости от ее (их) частотной расстройки в присутствии полезно­го сигнала при определенных уровнях сигнала и помех. При детальном описании свойств радиоприемников характеристики многосигнальной избирательности конкретизируются: различают характеристики частотной избирательности по блокированию, пе­рекрестным искажениям и интермодуляции.

На рис. 2.4 показаны характеристики избирательности радиоприемника, определенные односигнальным и многосигнальными методами, при этом принималось, что на входе приемника действует сигнал, соответствующий частоте настройки, и помехе, не попадающей в полосу пропускания приемника.

Рис. 2.4. Характеристики частотной избирательности, измеренные односигналь­ным (/, 2) и многосигнальным (3—5) методами

Эти характеристи­ки представляют собой семейство кривых, соответствующих раз­личным уровням помех. При низком уровне нелинейные эффекты отсутствуют и ослабление действия помех в зависимости от час­тотной расстройки (кривая 5) практически повторяет, кривую 1. При более интенсивных помехах их действие проявляется при больших частотных расстройках вследствие явлений интермоду­ляции, блокирования или перекрестных искажениях. Это приводит к отклонению от кривой 1 (кривые 3, 4). По мере повышения интенсивности помехи соответствующая ветвь кривой избиратель­ности, измеренной многосигнальным методом, приближается к кривой избирательности входных каскадов приемника (кривая 2).

Описанные семейства кривых полностью определяют избира­тельность приемника. На практике для упрощения часто исполь­зуют характеристики и отдельные параметры, производные по от­ношению к характеристике многосигнальной частотной избира­тельности. Так, иногда оговаривается определённый. уровень сиг­нала и помех (например,Uп =1 или 3 В, Uс соответствует чувст­вительности приемника) и характеристика частотной избиратель­ности, измеренной многосигнальным методом, оказывается одно­значной.

Рис. 2.5. Характеристики радиоприемного устройства, влияющие на ЭМС

// проявите фантазию и нарисуйте рисунок самостоятельно 

На рис. 2.5 построены характеристики частотной избирательности радиоприемника, измеренные односигнальным (1) и многосигнальным (2) методами. Здесь Вз и В60 - ширина полосы про­пускания приемника, определенная на уровне 3 и 60 дБ соответственно; ∆fп —частота помехи; fпоб — частота побочного канала приема; 2∆fвн—полоса частот, в которой возможны явления бло­кирования, интермодуляции и перекрестных искажений; 2∆fск —полоса, в которой контролируется ослабление приема по соседнему каналу.

Часто используют и другой подход. Оговаривают частотную расстройку 2∆f, соответствующую, например, минимальной разно­сти частот для радиосредств определенного применения. Уровень сигнала выбирают равным стандартному значению (например, уровню чувствительности приемника). За критерий влияния поме­хи принимают определенное значение одного из коэффициентов:

блокирования, перекрестных искажений или интермодуляции — и находят такой уровень помехи, при котором достигается ого­воренное значение меры влияния помех. Отношение мощности (напряжения) такой помехи к мощности (напряжению) полезно­го сигнала является мерой восприимчивости приемника к указан­ным нелинейным эффектам. Если уровень полезного сигнала равен номинальному значению чувствительности приемника, то опре­деленная таким образом величина называется динамическим диа­пазоном по блокированию Dбл, перекрестным искажениям Dпи и интермодуляции (рис. 2.5). Динамический диапазон по бло­кированию (перекрестным искажениям, интермодуляции) радио­приемника представляет собой отношение значения характеристи­ки частотной избирательности по блокированию (перекрестным искажениям, интермодуляции) в радиоприемнике при заданной частотной расстройке относительно основного канала приема к чувствительности радиоприемника. Для приемников распростра­ненных типов Dбл = 60...70 дБ, Dпи=60...70 дБ, Dинт=45...60 дБ, причем большее значение соответствует более высокой избира­тельности приемника.

К числу важных параметров ЭМС приемника относится также избирательность по соседнему каналу — ослабление мешающего сигнала с учетом всех механизмов действия помех при частотной расстройке ∆fск помехи относительно основного канала, равной стандартному частотному промежутку между радиосредствами, принятому в конкретной радиослужбе (см. рис. 2.5).

Детальное описание свойств приемников, определяющих ха­рактеристики их частотной избирательности, представляет слож­ную задачу. Поэтому на практике часто используются приближен­ные описания, основанные на параметрах нормативно-технической документации, известных частных параметрах или результатах статистической обработки данных для групп приемников анало­гичного типа и диапазона частот. На основе их составляют моде­ли радиоприемников в задачах анализа ЭМС. Существует ряд моделей, различных по степени детализации оцениваемых эффек­тов.

Простейшая модель частотной избирательности приемника по основному каналу представляет собою кусочно-линейную аппрок­симацию характеристики избирательности, измеренной односиг­нальным или многосигнальным методом:

S(∆f)=S(∆fi)+Silg(∆f/∆fi), (2.6)

где S(∆f)—избирательность приемника при отстройке ∆f относи­тельно центральной частоты в децибелах; S(∆fi) и Si - ее зиаче ния на границе полосы частот ∆fi и крутизна соответственно. Зна­чения S(∆fi), ∆fi, Si обычно берутся из паспортных данных, ширины полосы пропускания — по уровню 3 и 60 дБ.

Аналогично описывается модель избирательности по побочным каналам приема:

S(fп)=Ilg(fп/fc)+J, (2.7) где fc и fп—частоты сигнала и помехи, I и J — коэффициенты ли­нейной аппроксимации кривой частотной избирательности (в де­цибелах).

Часто используют статистическую модель избирательности, характеризуемую средним значением Š(fп) и среднеквадратическим отклонениям σfп первое из них определяется выражением (здесь была ссылка на несуществующую формулу ), второе—обычно принимается постоянным. Значения коэффициентов I и J, а также σfп получают из результатов стати­стической обработки экспериментальных данных. Если детальная информация отсутствует, ориентировочные значения I, J и σfп можно получить из данных, усредненных по различным типам приемников (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Частота	I,дБ/декада	J,дБ	σfп, дБ
<30 МГц 30…300 МГц >300 МГц Средняя	25 35 40 35	85 85 60 75	15 15 15 20

Таблица 2.2

Частота	∆fвн/fс,	σfп, %
<30 МГц 30…300 МГц >300 МГц	30 20 5	20 13 10

Для грубых оценок влияния нелинейных эффектов можно использовать следующий подход: представить кривую эффективной избирательности в виде

S(∆f) = ∞ при │∆f │> ∆fвн/2; (2.8)

S(∆f) = 0 при │∆f │≤ ∆fвн/2,

где ∆f -разность частот сигнала и помехи; ∆fвн – полоса частот, в которой считаются возможными явления блокирования, ин­термодуляции и перекрестных искажений. Значения ∆fвн, получен­ные по результатам статистической обработки данных для раз­личных радиоприемников, приведены в табл. 2.2.

Считается, что взаимодействие помехи из-за нелинейных эф­фектов маловероятно, если разность частот сигнала и помех превышает указанное значение (2.8). Если ∆f < ∆fвн/2, а разность ме­жду мощностью помехи и мощностью, соответствующей пороговой чувствительности, измеренная в децибелах, не превышает динамического диапазона (по блокированию, перекрестным иска­жениям или интермодуляции), действие помехи также маловероятно. При превышении помехой указанного уровня нелинейные эффекты возможны.