ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ.

 

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ.

 

Чувствительность – это минимальный сигнал принятый антенной приемника, при которым обеспечивается заданная мощность на выходном устройстве при заданном превышении сигнала над помехой.

 

 

Чувствительность измеряют по величине ЭДС в мкВ или по мощности в мкВт. Чем меньше численное значение, тем выше чувствительность.

 В диапазоне умеренно-высоких частот качественное воспроизведение принятого сигнала при высоком уровне помех достигается при значительном превышении сигнала над помехой в 20-30 дБ, отсюда чувствительность приемника низкая, порядка 200-300 мкВ.

Чувствительность приемника зависит от коэффициента усиления тракта высокой частоты. Чем больше коэффициент усиления, тем меньший сигнал может принять приемник.

Отсюда следует, что повысить чувствительность приемника можно увеличением коэффициента усиления тракта высокой частоты. Но коэффициент усиления тракта высокой частоты ограничен некоторым значением, после которого возможно самовозбуждение схемы. Кроме этого, при большом коэффициенте усиления возрастает напряжение шума, которое усиливается вместе с сигналом и становится сильной помехой принятому сигналу. В приемнике коэффициент усиления ограничивается заданным превышением сигнала над шумом. Это превышение составляет порядка 20-30 дБ.

В диапазоне СВЧ основной помехой являются флюктуационные шумы, состоящие из внутренних шумов приемника и шумов, принятых антенной приемника.

Величина шума антенны Е_ша определяется формулой Найквиста:

Е_ша=  ,

где К- постоянная Больцмана;

Т_а- эффективная шумовая температура антенны;

R_а- полное активное сопротивление антенны;

П_ш- шумовая полоса приемника, равная полосе приемника.

 Мощность шума антенны, поступающего на согласованный вход приемника, определяется величиной Е_ша и равна:

 

 

 

К шумам антенны добавляются собственные шумы приемника. Шумовые свойства приемника оцениваются коэффициентом шума, показывающего насколько мощность шума на выходе приемника за счет собственных шумов Р_шсобст больше мощности шума на выходе нешумящего (идеального) приемника Р_{ш вых идеал}.

 ,

где Р_{ш вых идеал} =КТ₀П_шК_р;

Р_{ш вых}= Р_{ш вых идеал} +Р_{ш собс};

К_р- коэффициент усиления по мощности ВЧ тракта приемника;

 Т₀ – шумовая температура окружающей среды.

Из чего следует, что

Мощность собственных шумов на выходе приемника равна:

Р_{ш собст} = К Т₀П_ш(N-1)К_р.

Приведем шумы ко входу, поделив обе части уравнения на К_р.

Р_{ш собст вх}= КТ₀ Пш(N-1).

Таким образом, на входе приемника есть две составляющие шума: от антенны и приведенные к входу собственные шумы

Р_вх = Р_ша + Р_{ш собст вх} = КТ_аП_ш +К Т₀П_ш (N-1) = КТ₀П_ш(Т_а/Т₀ +N-1).

 Превышение сигнала над шумом оценивается коэффициентом различимости D.

Чувствительность Р_{с вх} приемника в D раз больше шумов на входе приемника.

Р_{с вх} = {КТ₀П_ш (Т_а/Т₀+N -1)} D мкВт, что соответствует 3-10 мкВ по напряжению.

 

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ.

 

Избирательность- это способность радиоприемного устройства отличить полезный сигнал от помехи по признаку, характерному только полезному сигналу, и ослабить помехи.

 

 

Существует несколько видов избирательности: частотная, пространственная, поляризационная, амплитудная, временная и др.

а) Частотная избирательность характерна для всех радиоприемных устройств.

Отличительным признаком полезного сигнала является значение несущей частоты f_с.

Частотную избирательность осуществляют резонансные или частотно-избирательные системы, простейшим из которых является резонансный контур, обладающий  нормированной резонансной характеристикой рис. 2.2.1               

 

 

1

0.707

Пк

f

     U

 

0.1

 

Рис.2.2.1

Резонансная характеристика одиночного параллельного контура характеризуется тремя параметрами: резонансной частотой f₀, равной несущей частоте полезного сигнала f_с, полосой пропускания П_к, определяемой на уровне 0.707 от максимального значения, и формой резонансной кривой.

Форма резонансной кривой оценивается коэффициентом прямоугольности на заданном уровне К_{п 0.1} или К_{п 0.01} (любой другой). 

                                

 

 ,

где П_{к 0.707}  - полоса пропускания контура на уровне 0.707;

П_{к 0.1} – полоса пропускания на уровне 0.1 (или любой другой).

 

Самой сильной помехой является соседняя станция, т.е. ближайший по частоте передатчик. Такая помеха называется соседним каналом. Кроме этой помехи на приемник будут попадать сигналы некоторых других передатчиков, которые составляют дополнительные каналы приема.

Частотная избирательность подразделяется на избирательность по соседнему каналу и избирательность по дополнительным каналам приема.

Количественно избирательность по соседнему S_е.ск  (или дополнительным) каналу показывает, во сколько раз резонансный коэффициент усиления приемника (или отдельного каскада) больше усиления на частоте соседнего (или дополнительного) канала рис.2.2.2.

 

 

U

fc                fck

f

 

 

Uc

                                      

                                        

 

 

                                                        U_ск   

 

                                  Рис.2.2.2

 

 

 ,

где К₀ – резонансный коэффициент усиления

К_{f ск} – коэффициент усиления на частоте соседнего канала.

Избирательность измеряется в дБ. Чем больше численное значение, тем выше избирательность.

S_{е ск} = 20 lgК₀/К_{f ск} дБ

Улучшить избирательность по соседнему каналу можно за счет улучшения формы резонансной кривой, т.е. уменьшения коэффициента прямоугольности. Это улучшение достигается увеличением числа резонансных каскадов или применением специальных фильтров сосредоточенной селекции ФСС.

б) Пространственная избирательность (характерна для систем диапазона СВЧ) позволяет ослабить уровень внешней помехи применение остронаправленных антенн.

в) Поляризационная избирательность основана на различии в поляризации электромагнитных колебаний сигнала и помехи за счет применения соответствующих приемных антенн.

г) Амплитудная избирательность используется в приемниках импульсно-модулированных сигналов, пропуская на выход только те импульсы, которые лежат в пределах возможного изменения уровня полезного сигнала.

д) Временная избирательность используется в радиолокационных приемниках со стробированием. В режиме стробирования приемник открывается на интервалы времени ожидания полезного сигнала.

 В радиоприемных устройствах часто сочетается несколько видов избирательности.