1. ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ ПАРАМЕТРАМ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ
Радиоприемным устройством называют систему узлов и блоков, предназначенных для выделения полезных радиосигналов из совокупности поступивших от приемной антенны электрических колебаний, усиления и преобразования сигналов к виду, необходимому для нормальной работы оконечных устройств. Сложность и многообразие различных радиотехнических систем, в которых используются приемные устройства, привели к развитию различных ветвей этой области радиоэлектроники. Так в зависимости от назначения приемные устройства могут входить составными структурными элементами в системы радиолокации, радиосвязи, телевидения, радионавигации, телеметрии, телеуправления, радиоразведки и т. д.
Вид принимаемых сигналов и характер переносимой ими информации в значительной степени зависят от назначения радиотехнической системы. В общем случае приемные устройства должны быть построены соответствии с видами и параметрами сигналов [1]. По диапазону рабочих волн различают приемные устройства, работающие во всех освоенных частотных диапазонах. Освоение определяется степенью развития элементной базы антенных, передающих и приемных устройств.
Необходимость получения большого количества информации за ограниченное время привела к тому, что радиотехнические системы используют сигналы с широким спектром. Это обусловило преимущественное использование ультракоротковолнового и микроволнового диапазонов волн.
Несмотря на многообразие областей применения, и возможного различия типов приемных устройств по перечисленным признакам классификации, все радиоприемные устройства связывают общность построения структурных электрических схем, которая вытекаетиз совпадения основных функций, выполняемых ими независимо от назначения приемных устройств и характера принимаемых сигналов. Как известно [2], по схемному построению приемные устройства бывают трех типов: детекторные, прямого усиления и супергетеродинные. Поскольку при осуществлении всех видов избирательности, с точки зрения обработки сигналов на фоне помех, осуществляются операции когерентного накопления сигналов, когерентной компенсации коррелированных помех то наиболее универсальной схемой является схема супергетеродинного приемного устройства. В таком приемном устройстве реализуются все методы вычисления модульного значения корреляционного интеграла [3].
В процессе обработки сигнала супергетеродинное приемное устройство позволяет осуществлять операции согласованной фильтрации и корреляционной обработки в их различных сочетаниях.
Обобщенная структурная схема приемного устройства приведена на рис. 1.1.
Приемное устройство включает два канала обработки: фильтровой и корреляционный.
При одинаковой базе сигнала [1, 3] в энергетическом отношении каналы равноценны, однако спектрально-временное преобразование сигнала в каналах отличается.
Усилитель высокой частоты совместно с входным устройством обеспечивает малошумящее усиление входного сигнала и предварительную частотную избирательность сигнала.
Преобразование сигналов в приемном устройстве может быть трех видов:
изменение частот спектра радиосигнала с сохранением закона модуляции, называемым преобразованием частоты сигнала. Это I преобразование происходит в преобразователе частоты, состоящем из смесителя (См) и гетеродина (Г);
изменение формы спектра радиосигнала при неизменной длительности с полным или частичным устранением модуляции в выходном сигнале. Такое преобразование осуществляется в корреляционном детекторе, состоящем из перемножителя и интегратора. На один из входов перемножителя подаются колебания обобщенного гетеродина (ОГ);
детектирование радиочастотного сигнала с целью выделения напряжения или тока, изменяющегося по закону модуляции несущей частоты. Это осуществляется в блоке детекторов (БД), включающем амплитудный (АД) или фазовый детектор (ФД).
Поскольку при выполнении перечисленных преобразований всегда изменяется частота или спектр обрабатываемого сигнала, очевидно, что технические устройства, осуществляющие их, должны содержать нелинейные электрические цепи, или цепи с переменными параметрами.
Характер преобразований показан на примере импульсного немодулированного сигнала.
На рис. 1.2,а, б, в показаны соответственно входной сигнал UBх и его спектр, сигнал и спектр после преобразования частоты и сигнал (спектр) Ud(Gd), полученный в результате амплитудного детектирования высокочастотных колебаний.
Таким образом, при фильтровой обработке сигналов (верхний канал) в блоке промежуточной частоты (БПЧ) происходит когерентное накопление и сжатие сигналов по длительности. Кроме того, в БПЧпроисходит основное усиление сигналов в главном усилителе промежуточной частоты (ГУПЧ).
При корреляционной обработке сигналов (нижний канал) происходит когерентное накопление и сжатие сигналов по спектру [2].
После блока детекторов сигнал поступает в блок низкой частоты, состоящий из некогерентного накопителя (НН) и усилителя низкой частоты (УНЧ), или в блок цифровой обработки, включающий в себя аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП) и систему цифровой обработки сигналов (ЦОС).
После этого сигнал подается на оконечное устройство, в котором решаются задачи обнаружения, измерения и индикации.
Распределение усиления между блоками приемного устройства производится таким образом, чтобы нелинейные элементы, осуществляющие перемножение и детектирование сигналов, работали возможно более эффективно и избирательность приемного устройства была бы для сигнала данного вида максимальной.
В блоках приемника до детектора при прохождении сигналов, как правило, сохраняется линейная зависимость между их огибающими на входе и выходе. Поэтому приемный тракт до детектора называется линейным радиотрактом, или линейной частью приемника. Линейная часть приемного устройства осуществляет когерентную обработку принимаемого сигнала.
Технические характеристики и параметры дают возможность оценить количественно и качественно электрические свойства и конструктивные особенности приемных устройств.
1.1. Требования к основным параметрам приемных устройств
К основным параметрам, по которым формулируются технические требования к приемникам, относятся чувствительность, избирательность, динамический диапазон. Они влияют на электромагнитную совместимость радиотехнической системы, в которой используется приемное устройство.
Чувствительность характеризует способность приемника выполнять свои функции при слабых сигналах.
Количественно чувствительность оценивается минимальным уровнем сигнала, наведенным в антенне, при котором обеспечивается заданное качество обработки информации в приемном устройстве.
Различают предельную и пороговую чувствительность.
Их связывает отношение сигнала к шуму на выходе линейной части приемного канала [2]:
где Эпр — энергия принятого сигнала;
No — спектральнаяплотность шума на входе канала;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
