Исследование возникновения побочных излучений. Уровень интермодуляционной составляющей, попадающей в полосу третьего частотного канала (1000 Гц)

Исследование   возникновения   побочных    излучений

Причиной возникновения побочных излучений служат нелинейные процессы в тракте формирования ВЧ сигналов и в АФТ ПРД. К ним относятся излучения на гармониках, на субгармониках, комбинационные, интермодуляционные, паразитные. Интенсивность побочных излучений зависит от диапазона частот ПРД, типа и режима генераторных и усилительных приборов и др.

Излучения на гармониках – это излучения на частотах ,где =2, 3,…, а – частота основного излучения. В результате нелинейности АХ и ФЧХ  активных элементов передающего ВЧ тракта выходное немодулированное колебание   имеет форму, отличающуюся от гармонической, т.е.

.

Гармоники     создаются мощными каскадами ПРД, активные элементы которых в целях реализации необходимой мощности ПРД и высокого КПД работают с отсечкой в перенапряжённом режиме.

Излучения на субгармониках – это излучения на частотах , где  = 2, 3, 4,… Эти излучения свойственны радиопередатчикам, у которых радиосигналы формируются из стабильных НЧ колебаний путём умножения частоты.

Комбинационные излучения  - это побочные излучения, возникающие при воздействии на нелинейные элементы ВЧ тракта передатчика колебаний, формирующих несущую. В ПРД комбинационные излучения появляются в том случае, если в нём в качестве задающего генератора используется синтезатор частоты. Основное назначение синтезатора – формирование сетки опорных рабочих частот с заданным шагом. Попадая на нелинейный элемент, колебания с частотами  смешиваются, и возникают различные комбинационные составляющие с частотами    , где =1, 2, 3,…

Интермодуляционные излучения – побочные излучения, возникающие в результате воздействия на нелинейные элементы ВЧ тракта одного ПРД излучений другого ПРД. Такие излучения возникают в случаях, когда между одновременно работающими  ПРД существует сильная связь. Такая ситуация соответствует работе нескольких ПРД на общую антенну либо близкому расположению нескольких ПРД с раздельными антеннами на ограниченной территории (на корабле, самолете, ракете и др.). В этих случаях в спектрах обоих ПРД кроме основных излучений с частотами  и  их гармоник и  появляются составляющие с новыми частотами: 

,    где  ; =2, 3,…, ;= 1, 2, 3,…

Эти составляющие называют интермодуляционными  и характеризуют порядком интермодуляции  . 

Составляющие с частотами , равными сумме или разности частот основных излучений каждого ПРД (), сильно ослабляются выходными избирательными цепями каждого ПРД. Составляющие 3-го порядка достаточно близки по частоте к частотам основных излучений, поэтому их мощность почти не ослабляется выходными цепями, если в их схеме нет специальных режекторных фильтров. То же самое относится и к составляющим 5-го и 7-го порядков, но их мощность значительно меньше мощности составляющих 3-го порядка.

Для оценки уровня гармоник и интермодуляционных составляющих спектра сигнала, возникающих в приемо-передающем тракте аппаратуры, аппроксимируем сквозную амплитудную характеристику нелинейным уравнением:  

                   (1)

где коэффициенты a_i многочлена характеризуют уровень нелинейности i-го порядка.

Поскольку наибольшее влияние на возникновение побочных излучений оказывают нелинейности 2, 3–го порядков, то в дальнейших выкладках ограничимся 3-им порядком нелинейности.

Для оценки уровня гармоник на выходе тракта следует входной сигнал представить в виде .

В таком случае: .                   (2)

Используем в дальнейшем  ряд основных формул тригонометрии:

;         ;

.                              (3)

После преобразований получим:

,           (4)

таким образом, из этого выражения можно оценить уровень постоянной составляющей, основной частоты и гармоник 2-го и 3-го порядка.

Для оценки уровня интермодуляционных составляющих  на выходе тракта, ограничившись двухсигнальным воздействием, входной сигнал представим в виде .

В таком случае:

.  (5)

После преобразований тригонометрических функций получим:

,  (6)

Как нетрудно заметить, сигнал с учетом двухсигнального воздействия