СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА.

Лекция №1

                                 

Введение

 Радиоприемное устройство является частью радиотехнической системы. С помощью радиотехнической системы можно передать на большие расстояния любое сообщение в виде речи, изображения, цифровых данных.  В состав радиотехнической системы входят радиопередающее устройство (передатчик), линия связи (эфир) и радиоприемное устройство (приемник). Структурная схема радиотехнической системы приведена на рис. 1.1

Радиопередающее устройство

Радиоприемное устройство

 

                                                           

                                                   

Рис.1.1

 

В передатчике любое сообщение преобразуется в радиосигнал. Под радиосигналом понимается колебание высокой частоты, в котором один из параметров этого колебания (амплитуда, частота, длительность и др.) изменяется по закону передаваемого сообщения.

Начинается формирование радиосигнала с преобразования сообщения в модулирующий сигнал, т.е. в напряжение, изменяющееся по закону этого сообщения. Модулирующий сигнал изменяет параметр ВЧ колебания, например, амплитуду или частоту. Полученный радиосигнал усиливается и через антенну передатчика излучается в эфир.

 При прохождении радиосигнала по эфиру он ослабляется и подвергается воздействию внешних помех, создаваемых работающими электрическими устройствами и источниками импульсных помех.

Радиоприемное устройство принимает слабый сигнал, уменьшает помехи, усиливает принятый радиосигнал и детектирует, т.е. выделяет из него модулирующий сигнал, в котором содержится передаваемое сообщение. Модулирующий сигнал (низкой частоты) усиливается по мощности и преобразуется в сообщение.

Чаще всего в радиотехнических системах применяют три типа радиосигналов:

Амплитудно-модулированные АМС;

Частотно-модулированные ЧМС;

Импульсно- модулированные ИМС.

Из теории радиотехнических цепей и сигналов известно, что каждый сигнал может быть представлен двумя характеристиками: временной и спектральной.

 

Временная характеристика- это зависимость напряжения или тока от времени.

Спектральная характеристика-это зависимость спектральной плотности от частоты.

Эти характеристики взаимосвязаны, т.е. изменение одной из них автоматически влечет изменение другой.

Представим как одно и то же сообщение в виде колебания низкой частоты  можно передать с разным видом модуляции.

При амплитудной модуляции передаваемая информация закладывается в изменение амплитуды ВЧ колебания. Громкость сообщения оценивается параметром, называемым коэффициентом модуляции m. На рис. 1.1.2а.б приведены временная и спектральная характеристики амплитудно-модулированного колебания для m=0.3.

 

U

t

S(f)

f

fo-F                fo             fo+F

    

 

 

 

 

 

                                           Рис.1.1.2б

 

     

 

 

Параметром спектральной характеристики АМ сигнала при модуляции одним тоном F является ширина спектра сигнала П_с, равная удвоенной частоте.

                                             П_с =2F

Вывод: АМ сигнал имеет самую узкую ширину спектра по сравнению с другими типами сигналов.

При частотной модуляции сообщение изменяет частоту ВЧ колебания при неизменной амплитуде этого колебания. Громкость передаваемого сообщения проявляется в изменении максимального отклонения частоты fд-девиации частоты и оценивается параметром, называемым индексом модуляции M_f. На рис.1.1.3 приведены временная и частотная характеристики ЧМ сигнала.

U

t

           

 

         

 

                         Рис.1.1.3а

f

fo-3F

fo-2F

fo+F

S(f)

fo-F

fo

fo+2F

fo+3F

 

    

 

 

                              Рис.1.1.3б

                                            

 

Вывод: ЧМ сигнал имеет бесконечный линейчатый спектр. При обработке ЧМ сигнала используется часть спектра сигнала. За ширину спектра ЧМ   сигнала принимают такую ширину, в которой сосредоточено 90% всей мощности.

                                    П_с=2f_д + 2F_max ,

где f_д -девиация частоты, равная максимальному отклонению частоты.

F_max – максимальная частота модуляции.

 

При импульсной модуляции передаваемое сообщение заключается в изменении амплитуд выборок. Импульсы выборок имеют постоянный период следования, т.е. импульсы не накладываются друг на друга. На рис.1.1.4 приведена временная и спектральная характеристики импульсного сигнала

 

t

U

 

                         

                          

S(f)                                                                                                      

 

 

                                                                                                    f   

                                                           f_c                                                                                                                  

                                                                                                                                                                                                                                                                                            

                                      Рис.1.1.4

 

 

Вывод: ИМ сигнал имеет бесконечный сплошной спектр с огибающей вида . За ширину спектра принимают ограниченный спектр, зависящий от длительности импульса _и.

П_с=

В некоторых радиотехнических системах применяют сложные сигналы или работают одновременно с несколькими простыми.

 

Радиоприемные устройства подразделяются:

По назначению – радиовещательные и профессиональные.

Радиовещательные приемники для приема речи и музыки работают со многими передатчиками, т.е. в диапазоне частот, и отличаются простыми техническими решениями.

Профессиональные приемники работают преимущественно с одним передатчиками и решают сложные технические задачи, например, радиолокационные приемники в системе Аэрофлота.

По виду модуляции – приемники амплитудно-модулированных сигналов АМ, частотно-модулированных сигналов ЧМ, фазомодулированных сигналов ФМ, импульсно-модулированных сигналов ИМ, однополосных сигналов и комбинированных.

 По диапазону принимаемых частот или волн. Весь частотный диапазон делится на диапазон умеренно-высоких частот и СВЧ. Граница пролегает в области метровых волн и связана с условиями распространения радиоволн. В диапазоне умеренно-высоких частот работают приемники длинных, средних и коротких волн с амплитудной модуляцией АМ. В диапазоне СВЧ работают приемники со всеми видами модуляции. К таким приемникам относятся приемники УКВ и FM диапазона с частотной модуляцией или приемники сантиметровых и миллиметровых волн с импульсной модуляцией ИМ.

 По способу построения тракта высокой частоты до детектора существуют приемники прямого усиления и супергетеродинные с однократным и многократным преобразованием частоты.

По способу питания – питание от сети переменного тока, от аккумуляторов или батарей, с универсальным питанием.

По месту установки – стационарные или передвижные.

 

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА.

 

На рис.1.2.1 приведена структурная схема радиоприемного устройства.

детектор

Тракт ВЧ

Тракт НЧ

 

                                                   Рис.1.2.1

Антенна преобразует электромагнитное поле сигнала в токи или напряжения высокой частоты ВЧ.

Тракт ВЧ осуществляет частотную избирательность сигнала, т.е. выделяет колебание с частотой принимаемого сигнала и подавляет сигналы с другими несущими частотами.

Детектор выделяет напряжение, соответствующее модулирующему сигналу, с помощью которого передается полезное сообщение.

Усиление принятого сигнала обеспечивается как трактом ВЧ, так и трактом НЧ.

Ослабление мешающего действия помех осуществляется путем выбора электрических характеристик отдельных блоков радиоприемника или специальных схем обработки принимаемых колебаний. Эти схемы могут быть введены как в тракт ВЧ, так и в тракт НЧ.