Назначение и общие характеристики УПиОС

Лекция 1.

Радиосвязь - процесс передачи абоненту по радиоканалу информации посредством технических средств.

Технические средства:

-передающая аппаратура;

-приемная аппаратура;

-средства визуализации информации (приведение её к усваиваемому виду).

Радиоприем - выделение полезных сигналов из радиоизлучения и преобразование их в вид, позволяющий использовать содержащуюся в них информацию.

Обработка сигналов - процесс преобразования сигналов в соответствии с заданным алгоритмом для изменения переносимой этими сигналами информации.

Радиоприемная аппаратура – комплект электрических цепей, узлов и блоков, предназначенных для приема и преобразования сигналов радиовещания.

Информация - сведения о каких либо событиях или предметах, являющихся объектом для преобразования, передачи, хранения и использования.

Сообщение - форма представления информации для её передачи, хранения. Сообщения бывают дискретными и непрерывными.

Сигнал - процесс изменения во времени физической величины.

Аналоговый сигнал- функция времени, повторяющая закон изменения физической величины.

Дискретный сигнал – принимает конечное множество значений в заданном динамическом диапазоне и интервале времени.

Полезный электрический сигнал – сигнал, переносящий полезную информацию.

Помехой называют посторонние электромагнитные колебания различного происхождения, мешающие приему полезного сигнала.

Модуляция ­– изменение параметров сигнала во времени

 

Назначение и общие характеристики УПиОС.

Приемник – устройства способные воспринимать слабые радиосигналы и преобразовывать их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них информации.

 

Схема приёмника:

 

ПРМ

Оконечное устройство

Демодулированный сигнал

Входной сигнал

Антенна

Функции системы:

Антенна воспринимает энергию электромагнитного поля и преобразует в радиочастотное напряжение.

Приемник выделяет из широкого спектра колебаний, приходящих с антенны полезные сигналы, усиливает их за счет собственного источника питания, ослабляет действие помех, осуществляет выделение полезного сигнала. Выделенный сигнал поступает на оконечное устройство (печатающее устройство).

В ОУ энергия выделяемых сигналов преобразуется в требуемый выходной эффект.

Внутренние параметры приемника характеризуют структуру функционирования, характер внутренних взаимодействий в приемнике.

Внешние параметры приемника характеризую взаимодействие приемника с другими элементами радиотехнической системы и описывают технические характеристики приемника с точки зрения потребителя (тогда как внутренние параметры с точки зрения разработчика).

 

Внешние параметры приемника:

1) Диапазон рабочих частот.

2) Вид принимаемых сигналов.

3) Чувствительность.

4) Восприимчивость к помехам (помехоустойчивость).

5) Динамический диапазон.

6) Точность установки и поддержания частоты настройки.

7) Вид выходных сигналов.

8) Интенсивность собственных нежелательных излучений.

9) Другие эксплуатационные характеристики.

 

Внутренние параметры ПРМ:

10) Число и границы внутренних частотных поддиапазонов.

11) Полоса пропускания.

12) Коэффициент усиления каскадов.

13) Другие.

Рассмотрим параметры ПРМ поподробнее:

1) Отрезок на оси частот между минимальной и максимальной принимаемой частотой.

Частота, на которую приемник настроен в текущий момент времени называется рабочая частота или частота основного канала приема.

2) Вид модуляции принимаемого радиосигнала (АМ, ЧМ, ФМ, частотная телеграфия).

3) Чувствительность – минимальный уровень радиомагнитного поля, поданный на вход приемника, при котором коэффициент нелинейных искажений (коэффициент ошибок при приеме цифровых данных) в демодулированном сигнале не превышает заданного значения.

Блок-схема для измерения чувствительности:

 

ГСС

ПРМ

ИНИ

Изм. К.

 

 

ГСС – генератор стандартных сигналов.

ПРМ – приемник

ГСС и ПРМ должны быть согласованны (выходное сопротивление ГСС и входное сопротивление ПРМ должны быть согласованы).

ИНИ – индикатор нелинейных искажений устройства, измеряющий отношение наводок полезного сигнала с помехами.

Порядок работы:

1. Приёмник настраивается на рабочую частоту.

2. На ГСС устанавливают вид модуляции, девиацию, частоту модулирующего сигнала, соответствующую N внешним параметрам приемника.

3. ГСС настраивается на рабочую частоту ПРМ.

4. Выходной уровень ГСС устанавливаю заведомо большей, чем измеренную чувствительность. Во временной области сигналы рассматриваются с помощью осциллографа, в частотной – спектроанализатором. При этом индикатор нелинейных искажений показывает 3 % искажений. Для ПРМ задается предел нелинейных искажений, при которых сигнал на входе можно распознавать

5. Уменьшаем выходной уровень ГСС до тех пор пока ИНИ не покажет предельное значение КНИ (коэффициент нелинейных искажений)

6. Напряжение на ГСС – реальная чувствительность приемника (нижняя граница входного напряжения для приемника).

 

4) Селективность– отношение максимального уровня помехи к реальной чувствительности приемника, при котором значении КНИ в демодулирующем сигнале меньше, либо равно критическому. Селективность измеряется при заданных значениях частотной расстройки между помехой и основным каналом приема.

 

 

Блок схема установки для измерения селективности двусигнальным методом:

 

ГСС1

ГСС2

ПРМ

ИНИ

-6 дБ

 

∑- суммирующее согласующее устройство предназначенное для согласования выходным импедансов ГСС со входом приемника

- обозначение на схеме коаксиального кабеля

 

16-18

50 Ом

 

 

Суммирующее устройство представляет собой согласованную нагрузку(50 Ом) со стороны каждого из 3 входов.

Методика измерения селективности приемника двусигнальным методом:

1. Выбирается частота из диапазона рабочих частот приемника, на которой будет измеряться селективность.

2. Выходная частота ГСС устанавливается равной F _прм – частота основного сигнала приемника, а входной уровень ГСС₁ выбирается больше, чем ожидаемый уровень чувствительности приемника по входу суммирующего устройства. Выходное напряжение ГСС₂ устанавливается равным 0,чтобы до ПРМ дошло ,например, 1 мкв, с ГСС₁ нужно подать 2 мкв.

3. Измеряется реальная чувствительность приемника по входу суммирующего устройства(она будет отличаться от чувствительности по входу ПРМ на коэффициент передачи сумматора (-6 дб)).

4. Уровень выходного сигнала ГСС₁ увеличивается на величину ∆U (она, как правило, гостируется для систем связи различной принадлежности и выражается в дб, при это показания ИНИ уменьшаются(25 % - на грани приема)).

5. Выходная частота ГСС₂ устанавливается равной F_ПРМ +∆F, где ∆ F – заданная частотная расстройка.

f

U

Δf

дд

Δfпрм

Помеха

Полезный сигнал

АЧХ ПРМ

Uкр

UПРМ+ΔU

 

 

Величина ∆F имеет значение ±5∆f_прм (±10 процентов f_прм ), где ∆f_прм – половина полосы пропускания фильтра основной селекции приемника.

Выходной уровень ГСС₂ увеличивается до тех пор, пока индикатор нелинейных искажений не зафиксирует пороговый уровень искажений. Текущее значение выходного напряжения ГСС₂ соответствует уровню помехи, при котором еще возможен прием. Селективность находится как отношение выходного напряжения ГСС₂ к реальной чувствительности ПРМ по входу суммирующего устройства(применимо в случае одинакового коэффициента передачи сумматора по входам ГСС₁ ,ГСС₂ ). Селективность выражается в дБ.

6. Измеряют селективность для частоты помехи f_прм - ∆f_(чтобы оценить симметричность АЧХ ПРМ).

SINAD 6 – обозначение селективности в литературе.Для ∆U=4 раза метод называется SINAD 12

5) Параметр приемника.

Динамический диапазон (ДД) – отношение максимально допустимого напряжения на входе приемника к минимально допустимому напряжению на входе приемника

Максимально допустимое напряжение – напряжение, при котором еще возможен прием на ПРМ.

За минимально допустимое напряжение принимают уровень реальной чувствительности ПРМ.

За максимально допустимое напряжение принимают уровень сигнала, при котором возникает явление, ухудшающее качество приема.

Максимальный уровень – верхняя граница динамического диапазона (измеряется в дБ).

В зависимости от характера этих явлений различают виды динамического диапазона:

А) Динамический диапазон по блокированию - за максимальное напряжение принимают напряжение, при котором возникает явление блокирования ПРМ;

Б) По интермодуляции 3-го порядка - за максимальное напряжение принимают напряжение, при котором возникает явление интермодуляции 3-го порядка.

100 МГц

f_n,m =±nf₁+mf₂

Интермодуляция возникает при различных наложениях (комбинациях) помех.

U₁/U₂ – интермодуляция.

Однодецибельная точка компрессии

Uвых

Uвх

Полезный сигнал

Помеха

1 дБ

Блокирование – изменение коэффициента передачи ПРМ при воздействии сильной помехи.

 

6) Точность установки и поддержания частоты настройки зависит от стабильности параметров источника опорных частот приемника, от стабильности параметров фильтра основной селекции, а также от выбранного способа частотообразования приемника.

7) Видом выходных сигналов ПРМ называют уровни и нагрузочные способности на выходном порте ПРМ или аппаратные и программные форматы выходных данных.

8) Интенсивностью собственных нежелательных излучений называют уровни сигналов внутренних гетеродинов, а также уровни импульсов и флуктуационных помех, измеренные на антенном входе ПРМ.

ПРМ

ОУ

 

Гетеродин – внутренний генератор ПРМ.

9) К другим характеристикам относятся:

-потребляемая мощность;

-вес;

-габаритные размеры и другие эксплуатационно-технические характеристики.

 

Лекция 2.