|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 2 3 4 5 6 7 ... 25 прием сигналов с ОФТ можно также реализовать, используя метод сравнения полярностей (рис. 2.22). В точке / получаем ограниченные по амплитуде сигналы с ОФТ (рис. 2.23), которые одновременно с сигналами синхронного гетеродина (СГ) подаются на фазовый детектор (ФД). Полученные в точке 2 импульсы постоянного тока, не соответствующие исходным телеграфным посылкам, через интегратор (И) поступают на разрядное устройство РУ (точка 4) одновременно с управляющими импульсами от блока синхронизации БС (точка 3). Последние разряжают конденсатор интегратора И, преобразуя напряжение, полученное в точке 4, в треугольные посылки с переменным Знаком (точка 5), и yf \-1 Ayz\-I Ж Рис. 2.22. Приемник дискретных сигналов ОФТ со сравнением полярностей. В усилителях У1 и У2 импульсы усиливаются и подводятся К триггеру Тг1, который преобразует их в прямоугольные посылки (точка 6). Последние дифференцируются цепочкой ДЦ, приводятся к одинаковой полярности (точка 7) и подаются на одно из плеч выходного триггера Тг2, ко второму плечу которого из точки 5 подводятся управляющие импульсы. Импульсы из точки 7 опрокидывают выходной триггер в одно из положений, а управляющие импульсы из точки 3- в другое. На выходе триггера в точке 8 получаем исходный телеграфный сигнал, который подается на выход приемника. Приемник, построенный по схеме рис. 2.22, достаточно прост и, сочетая когерентное детектирование с интегральным приемом (оптимальной фильтрацией), позволяет обеспечить потенциальную помехо-устойчивость. Однако для нормальной работы его необходим тракт синхронизации колебаний типв, показанного на рис. 2.19, поэтому на практике удобнее реализовать схему рис. 2.20. Проектирование преселектора, преобразователя частоты и УПЧ наиболее распространенной схемы рис. 2.20 надо вести согласно указаниям гл. 1, Ширину спектра радиочастот в (1.1) надо брать равной П,. - = l.SlFx, где Wi - скорость передачи, в бодах. Выходное напряжение УПЧ следует выбират* порядка t/n 0,5... 1 В для эффективного ограничения амплитуд сигналов в ограничителе О. Реальную чувствительность приемников дискретных сообщений, передаваемых дискретными сигналами, можно определить, задаваясь допустимыми вероятностями ошибок воспроизведения символов (кодовых комбинаций) с помощью которых передаются J 4-S е
Рис. 2.23. Эпюры напряжений в приемнике рис. 2.22. дискретные сообщения при воздействии шумов. При поэлементном приеме й использовании минимальных кодов Рок = 1 - (] - р^)п, (2.33) где - вероятность ошибки воспроизведения элементарного сигнала; п - число этих сигналов в кодовой комбинации. При pji < 1 получаем Рок РоП. (2.34. Вероятности ошибок р^ определяются отношением энергии сигнала к удельной мощности шума /га на входе приемника, видом модуляции и параметрами приемника. При приеме сигналов с AT, ЧТ и ФТ на приемник с когерентным детектором, к которому подводятся сигнал и колебания местного гетеродина, синхронные и син- 3 Зак. 895 65 ж фазные с колебаниями сигнала, вероятности ошибок соответственно равны (рис. 2.24); р„>0,5[1-Ф(0,7А)1, (2.35) р„ = 0,5 [1 - Ф (Л)1, (2.36) р„ = 0,5 И - Ф (1,4Л)1. (2.37) где h - отношение эффективных напряжений сигнал/шум на входе детектора; Ф {х) = (2/У2я) \ ехр {--0,bf)dt - интеграл вероят- Вероятности ошибок при заданном Ло будут минимальными, а, значит, помехоустойчивость будет максимально возможной (потенциальной) при приеме сигналов на идеальный приемник, содержащий оптимальный фильтр и когерентный детектор. Отношение мощностей сигнал/шум на выходе оптимального фильтра Л* = hi (2.38) Допустимые h при заданных р^ находятся с помощью формул (2.35) -(2.37) или рис. 2.24, а ho - с помощью (2.38). Оптимальный фильтр имеет частотную характеристику, комплексно-сопряженную (согласованную) со спектром сигнала. Заметим, что в приемниках с когерентным детектором оптимальный фильтр может быть включен как до, так и после детектора без изменения помехоустойчивости. Как видно из рнс. 2.24, приемники сигналов AT имеют наименьшую помехоустойчивость. Для упрощения конструкции можно заменить оптимальный фильтр квазиоптимальным, форма частотной характеристики которого не согласована со спектром сигнала и лишь ширина полосы выбрана так, чтобы отношение сигнал/шум на выходе было наибольшим. Г1ри этом помехоустойчивость падает, так как = (0,8...0,6)Л^, (2.39) при импульсах с большой и малой скважностью соответственно. Оптимальные полосы додетекторных фильтров П = (0,65...1,37)/т, последетекторных П = (0,33...0,6)/т. При замене когерентного детектора некогерентным также уменьшается помехоустойчивость, так как в этом случае не подавляются 66 Рис. 2.24. Зависимость ро (Л) при передаче сигналов AT, ЧТ и ФТ. ортогональные к сигналу составляющие шума. Вероятности ошибок при приеме сигналов ЧТ равны 0,5 ехр {-0,5h). (2.40) и могут быть определены по кривой ЧТ рис. 2.24. Величина находится по формуле (2.38) или (2.39). Если частота принимаемых сигналов нестабильна, то полосу додетекторного фильтра приемника приходится брать значительно шире оптимальной, т. е. брать Пт>>1. При этом на входе детектора hhl/nx<hl. (2.41) Заменяя в (2.40) h согласно (2.41), мы видим, что расширение полосы заметно снижает помехоустойчивость. Однако, включив линейный интегратор или оптимальный фильтр после детектора, можно устранить или уменьшить падение помехоустойчивости при когерентном и некогерентном приеме соответственно. Действительно, приемник с когерентным детектором и оптимальным фильтром, включенным после детектора, обладает потенциальной помехоустойчивостью. Помехоустойчивость приемника с некогерентным детектором, широкополосным додетекторным и оптимальным последетекторным фильтрами зависит от типа детектора, ширины полосы додетекторного фильтра v = тП и соотношения мощностей сигнал/шум h на входе детектора. Действительно, при приеме ЧТ сигналов по схеме рис. 2.14 вероятность ошибки Ро = 0,511-Ф(Лв х)]. (2.42) где Лвых - отношение эффективных напряжений сигнал/шум на выходе схемы. При линейном детекторе и /г>>1 или при когерентном детекторе обеспечивается потенциальная помехоустойчивость и hl, = hl; (2.43) при квадратичном детекторе /г^, = 0,5/г§; (2.44) при h<\ любом детекторе h = hl/V2m. (2.45) Допустимые вых определяются из (2.42) при заданных р^, а требуемое h, - из (2.43) - (2.45). При приеме сигналов ОФТ по схеме рис. 2.20 Ро = 0,5 ехр i~h% а при приеме по схеме рис. 2.22 Ро = 0,511 - ф2 (1,4/2)1. (2.46) (2.47) 57 2.8. ПРИЕМНИКИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ЧАСТОТНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ Пр.чемники широко используются для приема сигналов радиорелейной связи, радиотелеметрии и радиоуправления на частотах выше 100 Мгц. , Многоканальный сигнал с частотным уплотнением содержит несущее колебание, модулированное по амплитуде, частоте или фазе несколькими колебаниями различных поднесущих частот, которые, г свою очередь, модулированы по амплитуде (с одной боковой полосой ил!! с двумя боковыми полоса.мн и несущей), частоте или фазе гигналамп сообщений (речи, данных измерений, команд и др.). Линейный трет Г Т W1 ДПИ1 ШЧ1 г0 ДЖп Рне. 2-25. Схема пряеявшса многоканальных сигналов с частотны ! уплотне-hwtm (ЧУ). Многоканальные сигналы обозначают двумя группами букв (AM-AM, AM-ЧМ и т. д.), где первая группа соот&етствует виду аюдуляции поднесущих, а вторая - виду модулйЦии несущей. Демодулятор несущей (ДН), обычно реализуемый согласно рис. 2.1, 2.4, 2.6 и 2.8 при AM, ЧМ, ОБП и ФМ несущей соответст-smuo, преобразует .мпогоканальный сигнал промежуточной частоты в сумму колебаний поднесущих частот (канальных сигналов) (ряс. 2.25). При Приеме сигналов с AM и ОБП ограничитель (О) должен ослаблять импульсные помехи, а прн приеме сигналов с ЧМ п ФМ должен; служить и для борьбы с гладкими помехами. Канальные спг-валыс AM, ЧМ, ОБП и ФМ поднесущих разделяются фильтрами Ф1, Ф2. Ф„, усиливаются в канальных усилителях (УК) и поступают в демодуляторы поднесущих (ДПН), преобразующих каналь-пш сигналы в сигналы сообщений, которые после усиления в УНЧ подаются на выходы приемника. При использовании ЧМ и ФМ поднесущих после фильтров включаются дополнительные ограничители амплитуд. АРУ приемника обеспечивает устойчивую работу последнего каскада УПЧ, ограни-чття и детектора. При приеме сигналов с AM несущей для ее демодуляции рекомендуется использовать детекторы на полупроводниковых диодах и подводить к ним сигналы с амплитудой 0,5-1,0 В. Ав ropery лиев ровка усиления поддерживает уровень принимаемых сигналов на входе последнего каскада УПЧ таким, чтобы нелинейные искажения в этом каскаде так же, как и во всем линейном тракте, были малыми. Для уменьшения взаимных помех каналов коэффициенты усиления их в линейном тракте должны мало отличаться друг от друга. Диодный ограничитель (О) служит только для ослабления пиков импульсных помех и уровень ограничения должен быть выше наибольшей амплитуды сигнала на входе ограничителя (амплитудного детектора) пор > max = tnS, где /Ив - коэффициент модуляции несущей результирующим напряжением всех поднесущих многоканального сигнала. Амплитуда напряжения одного канала на выходе детектора ДН дк = ninKuUu. (2.48) где Шн - коэффициент модуляции несущей за счет колебаний одного канала; /(д - коэффициент передачи детектора. Канальный усилитель, включаемый между детектором несущей и детектором поднесущей, должен иметь коэффициент усиления К„ = [/пн д„. (2.49) где Uatt - необходимое напряжение канального сигнала на входе детектора поднесущей, зависящее от вида модуляции поднесущей. При расчете Кк следует учитывать ослабление, создаваемое разделительными фильтрами каналов (Ф). При приеме поднесущих с AM и ОБП нелинейные искажения в УК должны быть малы, при приеме поднесущих с ЧМ и ФМ он должен вносить малые фазовые искажения. Дополнительный ограничитель, включенный перед детектором поднесущей, должен иметь уровень ограничения (1 + т^, (2.50) где [Удн о амплитуда поднесущей на входе ограничителя; = = 0,03...0,6 - коэффициент .модуляции поднесущей помехами. Для упрощения приемников генераторы-восстановители поднесущих и генераторы опорных напряжений при приеме с ОБП и ФМ поднесущих можно не стабилизировать по частоте (фазе), если их частоты не очень велики и стабильность частоты высока. Входное напряжение усилителя выходных сигналов УНЧ tH4 = и^Кп пи, (2.51) где Kji ПН - коэффициент передачи детектора поднесущей. Полоса пропускания канального усилителя выбирается равной ширине спектра радиочастот поднесущей, т. е. П„ = Пс,<, (2.52) где Пек UF. сктах пскяигта,.; иди = zr ,3, при AM, ОБП, ЧМ поднесущей соответственно. nok = 2f (l4-m + Vm,) (2.53) Таблица 2.5
Примечание: /г„ - число каналов многоканального сигнала; fmai - максимальная частота спектра сообщения, передаваемого по одному каналу; Рз - защитный интервал между спектрами канальных сигналов; т, и Отф - частотный и фазовый коэффициент модуляции несущей; гпчн и тфц -частот-яый и фазовый коэффициетт модуляции поднесущей fe-ro канала; / - под-несущая fe-ro канала; А/тч - отклонение частоты несущей. Частотный разнос мехеду поднесущими должен быть равен А/пн = Пек + А^з. (2.54) где АТз - защитный интервал между поднесущими, необходимый для их разделения. При приеме сигналов с ОБП несущей для ее демодуляции рекомендуется использовать детектор (смеситель) ДН на полупроводниковом диоде и подвести к нему от УПЧ сигнал с амплитудой 0,04-0,0& В и напряжение гетеродина-восстановителя несущей с амплитудой 0,5 - 1,0 В. Канал выделения пилот-сигнала и АПЧ первого гетеродина строят согласно указаниям § 2.3, а линейный тракт, ограничитель, АРУ, устройства разделения и обработки канальных сигналов аналогичны используемым в приемнике с AM несуще 1. При приеме сигналов с ЧМ несущей для ее демодуляции следует использовать полупроводниковый диодный частотный детектор (ДН) с парой связанных контуров и диодный ограничитель перед ним, служащий для борьбы как с импульсами, так и с гладкими помехами. К ограничителю подводят сигнал от УПЧ с амплитудой UJil - /Па ) 0,25...,0,5 В, (2.55) где [/цор - порогограничения;/Пан ~- коэффициент модуляции многоканального сигнала помехами. Для уменьшения взаимных помех и искажений канальных сигналов фазовые искажения в линейном тракте должны быть малы. Для этого в нем следует использовать к аскадь! резонансного усиленияили каскады с парами, связанных контуров. Устройства разделения и обработки канальных сигналов аналогичны, используемым в приемнике сигналов с AM несущей. При определении максимально допустимого коэффициента шума согласно (1.7)-(1.10) величину минимально допустимого отношения сигнал/шум на входе приемника Ув.х можно подсчитать по фор-, муле в. ?.вгх kl VUZJn, (2.5G) где kp - отношение максимального напряжения многоканального сигнала к действующему значению его {kp л; /г„), а коэффициент с определяется из табл. 2.5. Ширину спектра радиочастот принимаемых сигналов По в (1.1) следует вьюирать из табл. 2.5. 2Л. ПРИЕМНИКИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ С ВРЕМЕННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ В настоящее врем для радиосвязи радиотелеметрии и радиоуправления широко используется передача есюбщ,ений модулированными видеоимпульсами преимуществемно на частотах выше 100 Мгц. Рашшчают видеоимпульсы: с амплитудно-импульсной (АИМ), с ши-ротно-импульсной (ШИМ),СБреме н0Й (фазовой) (ВИМилиФИМ), с кодово-импульсной (КИМ) и с дельта-модуляцией (ДМ). Для передачи сообщений по радиолиниям модулированные видеоимпульсы скачкообразно меняют частоту, амплитуду или фазу несущего колебания, образуя радиоимпульсы. При этом вместо фазовой манипуляции МЪжет применяться относительно фазовая манипуляция (ОФТ). Сигналы, передаваемые радиоимпульсами, кодируются двумя группами букв, причем первая из них обозначает вид модуляции видеоимпульсов, а вторая - вид модуляции несущего колебания. УРЧ > Т с Линеаиьш тракт КСп МВп ДМп Рис. 2.26. Схема приемника многоканальных сигналов с временным уплотнением (ВУ). Например, различают сигналы АИМ-АМ, КИМ-ФМ и т. д. Передача радиоимпульсами позволяет создавать многоканальные радиолинии с временным уплотнением каналов, по которым сообщения различных каналов передаются последовательно в различные интервалы времени. Время передачи делится на тактовые периоды Г, в течение которых передается по одному импульсу каждого канала (или по одной кодовой комбинации импульсов при использовании КИМ), и импульс синхронизации. Частоту тактовых периодов = МТ следует выбирать выше максимальной частоты спектра сигналов сообщений f шах по крайней мере в два раза, а обычно от двух с половиной до пяти раз. Приемник многоканальных сигналов с временным уплотнением (рис. 2.26) должен преобразовать радиоимпульсы в видеоимпульсы; разделить видеоимпульсы, служащие для передачи сообщений по различным каналам, и преобразовать видеоимпульсы, следующие с тактовой частотой, в модулирующие напряжения (сигналы сообщений). После линейного тракта радиоимпульсы промежуточной частоты через ограничитель (О) подводятся к демодулятору ДРИ, который преобразует их в видеоимпульсы. При приеме радиоимпульсов с несущей с изменяющейся амплитудой, частотой или фазой в качестве демодуляторов используются импульсные амплитудные, частотные и фазовые детекторы соответственно. При приеме сигналов с АИМ-АМ ограничитель должен ослаблять импульсные помехи, при приеме остальных видов сигналов ограничитель должен служить и для борьбы с гладкими помехами. Радиоимпульсы синхронизации также преобразуются ДРИ в видеоимпульсы. Импульсы синхронизации обычно имеют большую длительность, чем импульсы сигналов сообщений, передаваемых по каналам. Они отделяются от канальных импульсов с помощью интегратора (И) и пороговой схемы (ПС) и запускают ждущий мультивибратор МВ1. При этом открывается каскад совпадения КС1 на Сигнал оши5ки 0- . и ° К селектору каналов Рис. 2.27. Схема демодуляторов видеоимпульсов с АИМ и расширением импульсов. Рис. 2.28. Эпюра напряжений демодулятора видеоимпульсов с АИМ и расширением импульсов. 4-S- время приема импульса (или кодовой комбинации импульсов при приеме сигналов с КИМ) 1-го канала, и этот импульс проходит через КС1 на демодулятор видеоимпульсов ДМ1. Срез импульса мультивибратора МВ1 запускаетМВ2 (который открывает КС2 и пропускает к ДМ2 импульс 2-го канала) и так продолжается до срабатывания последнего мультивибратора МВя и пропускания через КС к ДМ импульса последнего -го канала. Затем проходит следующий импульс синхронизации и процесс повторяется. Конечно, кроме описанной возможны и другие схемы разделения каналов с помощью импульсов синхронизации. Демодуляторы ДМ1, ДМ преобразуют последовательности импульсов в сигналы сообщений каналов. Тип демодулятора соответствует виду модуляции видеоимпульсов. ! Помехоустойчивость канала синхронизации важна для приемника многоканальных сигналов с временным уплотнением, так как под влиянием помех на этот канал нарушается работа всех каналов приема сообщений. Желательно, чтобы помехоустойчивость канала синхроимпульсов была выше, чем у каналов сообщений. Для этого можно увеличивать энергию синхроимпульсов (за счет их длительности или амплитуды) или заменять их кодовыми комбинациями. Для снижения нестабильности и подавления синхроимпульсов помехами можно использовать инерционную синхронизацию. При этом синхроимпульсы приемника вырабатываются местным генератором, частота и фаза которого управляется принимаемымисин-хроимпульсами с помощью системы ФАПЧ (рис. 2.27). В этой системе выделенные интегратором (И) и пороговой схемой (ПС) синхроимпульсы поступают на фазовый детектор (ФД) вместе с импульсами местного генератора (МГ). Полученный на выходе ФД сигнал ошибки через RC-пепь и управитель фазовой автоподстройки (УФАП) воздействует на МГ, обеспечивая синхронность и синфаз-ность принимаемых и выработанных им синхроимпульсов. Вырабо- Пауза  От О о^ДРИ К интегратору' т т От МВ1 г От ДМ2 мвг КСп т От МВП Рис. 2.29. Эпюра напряжений, Рис. 2,30. Схема включения двустороннего нллюстрируюп1ая ослабление ограничителя в приемнике сигналов с ШИМ. помех при приеме сигналов с ШИМ с помощью двустороннего ограничителя. тайные МГ импульсы подаются на мультивибраторы MB (рис. 2.26). Медленные уходы принимаемых синхроимпульсов компенсируются фазовой автоподстройкой, а быстрые пропадания их сглаживаются ЙС-цепью. Для демодуляции видеоимпульсов с АИМ при малой скважности q = tJt (где т-длительность импульсов) можно просто пропустить видеоимпульсы через ФНЧ с граничной частотой 0,5f > > > /тах. где /=тах - высшая чэстота спектра сигналов сообщений. При большой скважности нужно подать видеоимпульсы с АИМ на пиковый детектор (ПД), чтобы избежать последующего большого усиления сигналов. Для устранения нелинейных искажений при демодуляции и получения значительной амплитуды сигналов сообщений можно использовать расширители импульсов , которые преобразуют серии коротких импульсов одной полярности в серии более длинных импульсов противоположной полярности, показанные на рис. 2.28. ФНЧ на выходе расширителя импульсов отделяют сигналы сообщений от высокочастотных составляющих напряжения. Для демодуляции сигналов с ШИМ можно пропустить видеоимпульсы через фильтр нижних частот ФНЧ с граничной частотой f в, где 0,5fн > Fs> FrnsLX- Для ослабления помех во время приема импульсов и пауз нужно использовать двусторонний ограничитель (ДО), действие которого поясняется рис. 2.29, или электронное реле, которое будет перебрасываться во время прохождения напряжения сигнала через порог ограничения С/ц^р. Уровень ограничения следует выбирать из условия 74 Unop 0,5С/ , {2.57) где и„ - амплитуда видеоимпульсов. В этом случае уровень ограничения попадает на участок наибольшей крутизны фронта импульсов и действие помех станет минимальным. Двусторонний ограничитель включают между ДРИ и КС, тем самым уменьшая необходимое число активных элементов (рис. 2.30). к К ь 1Г т От селектора каналов -1 I Рис. 2.31. Эпюра напряжений при преобра- Рис. 2.32. Демодулятор сигна-зовании сигналов с ВИМ в сигналы с ШИМ. лов с КИМ. Для демодуляции сигналов с ВИМ нельзя ограничиться пропусканием сигнала через ФНЧ с 0,5f > /в > /=тах, так как в спектре видеоимпульсов с ВИМ амплитуды составляющих частот сообщений малы. Поэтому сигналы с ВИМ следует преобразовать в сигналы с ШИМ (реже в сигналы с АИМ) (рис. 2.31). Селекторные им- -I Линейный тракт . * ЛРИ Пороговая схема ПРИ Ж ГОН ФНЧ Выход -О гви Рис. 2.33. Схема приемника сигналов с дельта-модуляцией и AM (ДМ-AM). пульсы запускают электронное реле, которое дает импульсы с длительностью Т. Импульсы напряжения открывают усилительный 1Гаскад, который работает, начиная от момента приема сигнального импульса К до конца импульса и^. Таким образом, импульсы /( с ВИМ превращаются в импульсы К' с ШИМ. Сигналы с ШИМ де-модулируются описанным ранее способом. Для борьбы с помехами за счет увеличения крутизны фронта порог срабатывания двустороннего ограничителя выбирается равным 0,5С/, (2.58) с селекти- Преобразование ВИМ в АИМ труднее совместить рованием и борьбой с помехами. Демодуляция сигналов с КИМ ведется путем преобразования их в сигналы с АИМ по схеме рис. 2.32, если вес импульсов нарастает с удалением от начала кодовой комбинации. Каждый импульс кодо-  4. 15 S tj tg ij tjgtfi t вой комбинации заряжает конденсатор С через электронное реле (ЭР), увеличивая напряжение Uc на фиксированную величину to-За время паузы между соседними импульсами конденсатор С разряжается через резистор R и напряжение на нем падает в два раза. В конце приема кодовой комбинации из п импульсов селектор канала открывает считывающее устройство (СУ) и подает остаточное напряжение t/p с конденсатора С на вход демодулятора сигналов с АИМ. Остаточное напряжение t;=.£ Ji?liL + £;Ji+...+£o- илиО) = = 1(1 или 0) + 2(1 или 0) + ... + 2 -М1 или 0). (2.59) т. е. равно уровню напряжения, который передается данной кодовой комбинацией. После считывания Up конденсатор С разряжается и начинается прием следующей кодовой комбинации. Демодуляция сигналов с ДМ-АМ реализуется по схеме на рис. 2.33. Как показано на рис. 2.34, при передаче сигналов ДМ-АМ модулирующее напряжениеыо сравнивается со ступенчатым напряжением от с постоянной длительностью Го и высотой Аыот ступеньки. Если о < 01 (в моменты времени 2. h, h и 9. 10. 11 рис. 2.34, а), то вырабатывается отрицательный перепад ступенчатого напряжения; если о > си (при ti, 4, /7 H/g рис. 2.34, а) - то положительный перепад. Видеоимпульсы с фиксированной амплитудой, длительностью и частотой, показанные на рис. 2.34, б, поступают на вход модулятора передатчика лишь тогда, когда напряжение Uc > Men как показано на рис. 2.34, в, и лишь в эти моменты передатчик будет излучать радиоимпульсы с постоянной ам- Сигналы ж пор Рис. 2.34. Эпюра напряжений при передаче сигналов с ДМ-AM, плитудой И несущей частотой. Приемник рис. 2.33 состоит из ли-нейнбго тракта, детектора ДРИ, преобразующего радиоимпульсы в видеоимпульсы, и пороговой схемы, которая устраняет действие шумов в паузах между приемом видеоимпульсов, как показано на рис. 2.34, г и 5. Сигналы с помощью переключателя полярности импульсов (ППИ) изменяют полярность видеоимпульсов Ыз, вырабатываемых генератором калиброванных видеоимпульсов (ГВИ), синхронизированных с импульсами передатчика (рис. 2.34, б). На выходе ППИ получаем двусторонние видеоимпульсы Ы4, которые с помощью ген преобразуются в ступенчатое напряжение 5. ФНЧ преобразует ступенчатое напряжение в сигнал по форме, подобный напряжению Ыо передатчика. При передаче сигналов с ДМ шумы квантования больше, чем при передаче сигналов с КИМ, что вынуждает брать частоту следования на порядок выше, чем при КИМ. При ДМ-ЧМ и ДМ-ФМ передача радиоимпульсов ведется скачкообразным изменением частоты и фазы несущей передатчика соответственно. 2.10. РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЕ ПРИЕМНИКИ Звуковое радиовещание служит для передачи речевых и музыкальных монофонических и стереофонических программ. Здесь рассматриваются только приемники наиболее распространенных монофонических передач. При приеме радиовещательных программ нуж- г Цепь АРУ Л Рис. 2.35. Типовая схема радиовещательного приемника IV класса. на высокая точность воспроизведения сигналов, так как важно правильное отображение не только смысловой информации, но и характера передачи (тембра голоса и т.д.). Радиовещательные приемники должны быть дешевыми, иметь несложную схему и простое управление, поскольку они рассчитаны на массовое производство и служат для индивидуального пользования. Чувствительность их должна быть относительно малой (десятки и сотни микровольт), так как мощности радиовещательных передатчиков значительны. Многие радиовещательные приемники позволяют также воспроизводить звукозапись электропроигрывателем. Стандартные приемники делятся на 5 классов, качественные показатели которых должны удовлетворять ГОСТ 5651-64. Типовая схема приемников IV класса показана на рис, 2.35, приемников III класса - на рис. 2.36, приемников I и II классов на рис. 2.37. Радиовещание ведется на длинных (километровых), средних (гектаметровых), коротких (декаметровых) и ультракоротких (метро-  Рис. 2.36. Типовая схема радиовещательного приемника III класса. вых) волнах. Вещанию в СССР отведены участки: на длинных волнах 150-408 кГц; на средних волнах 525-1605 кГц; на ультракоротких волнах 65,8 - 73 МГц. На коротких волнах вещанию отведено 7 узких участков: 3950 - 4000 кГц (75-метровый); 4750 - 4995 кГц (тропический); 5005-5060 кГц (тропический); 5950-6200 кГц (49- Цепь АР-ЧМ БЦ-AM УПЧ-ЧМ УРЧ-AM УПЧ-ЧМ С-АМ УПЧ ЧМ-АМ АРУ Цепь АРУ-АМ ---УПЧ^ АД Н 3 Ркс. 2,37, Типовая схема радиовещательного приемника I и II классов. метровый); 7100-7300 кГц (41-метровый); 9500-9775 кГц (31-метровый) и 11 700-И 975 кГц (25-метровый). На УКВ применяется частотная модуляция (ЧМ), а на остальных волнах - амплитудная модуляция (AM). На один радиовещательный канал с AM отводится полоса частот 10 кГц; на один канал с ЧМ - 300 кГц. Приемники IV класса принимают сигналы лишь на длинных и средних волнах (ДВ и СВ) с AM и имеют линейный тракт без УРЧ. Приемники III класса принимают сигналы на ДВ и СВ с AM и на УКВ с ЧМ. Линейный тракт приемника сигналов с AM состоит из ВЦ - AM, смесителя С-АМ с гетеродином Г-AM и УПЧ-АМ. Для 78 приема сигналов с ЧМ служит отдельный блок УКВ, состоящий из ВЦ, УРЧ, смесителя (С) и гетеродина (Г). С выхода смесителя сигналы подаются на С-АМ и УПЧ-АМ, схемы которых позволякгг использовать их в качестве УПЧ сигналов с ЧМ. Приемники более высоких классов кроме сигналов на ДВ и СВ с AM и УКВ с ЧМ принимают также сигналы на KB с AM. Их схемы имеют УРЧ-АМ, которые используются и в качестве УПЧ-ЧМ, как показано на рис. 2.37. В приемниках II класса применение растянутых KB диапазонов не обязательно, в остальных - обязательно. Автомобильные приемники, выполненные по схеме рис. 2.36, принимают сигналы на ДВ и СВ с AM и на УКВ с ЧМ (часть из них принимает также сигналы на KB с AM); приемники, выполненные Цепь АРУ УРЧ УПЧ д > УНЧ - Рис. 2.38. Возможная схема автомобильного радиовещательного приемника. по схеме рис. 2.38, принимают сигналы на ДВ и СВ с AM. Существуют (особенно среди приемников более ранних выпусков) приемники, выполненные по другим схемам и с другим набором диапазонов принимаемых частот. Обычно во входной цепи, усилителе радиочастоты и гетеродине применяют резонансные контуры с сосредоточенными постоянными и одноручечной настройкой конденсаторами переменной емкости с воздушным диэлектриком, обеспечивающими наибольшее перекрытие поддиапазонов k. Настройка конденсаторами переменной емкости с твердым диэлектриком применяется в переносных приемниках для уменьшения габаритов конденсаторных блоков. Настройка переменными индуктивностями применяется в автомобильных приемниках во избежание микрофонного эффекта, а также при приеме на УКВ, малом перекрытии диапазона k и возможности сопряжения настройки только в одной точке. Для настройки контуров на ДВ, СВ и УКВ используется по одному поддиапазону. На KB из-за большой плотности настройки нужно иметь 2-3 поддиапазона. Для уменьшения плотности настройки можно использовать ряд поддиапазонов, растянутых на отдельные участки коротковолнового вещания (25, 31, 41 и т. д. метров). На УкВ и растянутых поддиапазонах коротких волн можно использовать фиксированную настройку контуров ВЦ и УРЧ, если промежуточная частота высока и требования подавления зеркальных и комбинационных помех умеренны. Радиовещательные приемники могут работать на ДВ, СВ и KB от наружной антенны. На ДВ и СВ широко используют встроенные магнитные антенны, на УКВ - штыревые, телескопические или петлевые (шлейф-вибраторы Пистолькорса). В переносных приемниках применяют встроенные магнитные антенны для приема на ДВ, СВ (а в некоторых приемниках и. на KB), штыревые телескопические - для приема на KB и УКВ и наружные антенны для приема на ДВ, СВ и УКВ. В автомобильных приемниках обычно используют штыревые телескопические антенны. Особенности составления схемы линейного тракта Входная цепь ВЦ и усилитель радиочастоты УРЧ должны обеспечить заданную чувствительность приемника, ослабление дополнительных каналов приема, снижение внеполосных помех и излучения гетеродина. Для уточнения схемы ВЦ и УРЧ сначала определяем шумовую полосу линейного тракта: (1, 1...1,2)П, (2.60) где П подсчитываем по (1.1). Величину Пр (1.1) находим из соотношения Пс = 2f шах (2.61) для приема сигналов с AM на всех волнах, кроме УКВ, и Пс П (2.62) для приема сигналов с ЧМ на УКВ. Величины / max и П регламентированы ГОСТ 5651-64. Затем при приеме AM сигналов рассчитываем требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника: Ybx = У в VFrnaxikn + miyml П, (2.63) где Шц - коэффициент модуляции сигнала, Увых- отношение сигнал/шум на выходе приемника. При принятой методике испытаний приемников синусоидально модулированным генератором Ша = 0,3 и = К^ . После этого подсчитываем требуемый коэффициент шума по (1.7) или (1.8) и решаем вопрос о введении УРЧ согласно рекомендациям гл. 1. При приеме ЧМ сигналов Vbx = Твых/-6чд5чф, (2.64) где Вчд и -выигрыши в отношениисигцал/шум, даваемые системой ограничитель - частотный детектор и фильтром компенсации предыскажений, равные (2.65) 5чд = УЗт1Пш гй/ , Вчф = (2ятфтах)/3(1 - агс1е2ятфша/2ятфиа. (2.66) При принятой методике испытаний приемников с помощью синусоидально модулированного сигнала - 1,4. Для радиовещания зыбирают Тф = 60 мкс; m, = А/тч тах. где Af = 75 кГц - 80 максимальная девиация частотно-модулированного сигнала; /шах- граничная частота спектра модуляции передатчика. Для обеспечения работы частотного детектора в надпороговом режиме и получении выигрыша Бчд сотласно (2.65) нужно иметь Vbx> 10...16дБ. (2.67) Очевидно, следует получить Vbx таким, чтобы удовлетворить одновременно соотношения (2.64) и (2.67). Затем нужно найти из (1.7) и решить вопрос о целесообразности введения УРЧ согласно рекомендациям, изложенным в § 1.3. Обычно на ДВ и СВ не требуется УРЧ, на KB не нужно более одного каскада УРЧ и на УКВ не нужно более двух каскадов УРЧ. Далее следует выбрать число и схему резонансных контуров преселектора и УПЧ. Эти контуры должны обеспечить заданное ослабление зеркального канала 5ез и такую неравномерность резонансной характеристики в полосе пропускания преселектора Snp и УПЧ Senn, которая позволит получить заданную кривую верности приемника. Помехи на промежуточной частоте ослабляются режекторными фильтрами в антенной цепи, а побочные каналы относительно не опасны и с ними можно не считаться при выборе числа каскадов преселектора и УПЧ. При приеме сигналов на УКВ с ЧМ минимальная полоса линейного тракта П определяется не частотными, а нелинейными искажениями. Согласно ГОСТ 5651-64 П = 0,12...0,18 МГц. Поэтому частотные искажения, определяемые только громкоговорителем УНЧ и детектором, должны быть не более 14 дБ для заданной f щах- Наименьшее ослабление зеркального канала Seg , даваемое одним резонансным контуром. V 1 + (2.2/ /4Лошах) 45, (2.68) что достаточно для всех классов приемников. Выбираем из конструктивных соображений апериодическую входную цепь и первый каскад УРЧ с одиночным резонансным контуром. Ослабление, даваемое преселектором на границе полосы Snp линейного тракта Se p У1 -f (2-0,5n/d,p/o ,J 1,17. (2.69) Оио настолько мало, что с ним можно не считаться при выборе резонансных контуров УПЧ. Прн подсчете Зек и Senp по формулам (2.68) и (2.69) принято согласно ГОСТ 5651-64 /ош1 = 65,8 МГц; fomax = 73 МГц; = = 6,5 МГц и допущено, что 4р = 0,008. Перейдем к выбору схем резонансных контуров УПГ Согласно ГОСТ 5651-64 ширина ската Псб характеристики УПЧ на уровнях от 6 до 20 дБ должна составлять Псо = (26-6) дБ/Sk дБ/кГц яа 80...120 кГц. Это значит, что коэффициент прямоугольности б Зак. 895 81 no.i УПЧ должен составлять от 1,9...2,35 для приемников высшего класса, до 2,5...3 для приемников III класса. При приеме сигналов на ДВ, СВ и KB с AM нужно учитывать, что неравномерность кривой верности М = 14 дБ складывается из неравномерностей, обусловленных линейным трактом (Мд), детектором (Мд), усилителем выходных сигналов (усилителем звуковой частоты) (Л1н) и громкоговорителем (Mr): М = + Mj, + + М,. (2.70) Для обеспечения избирательности линейного тракта желательно иметь уИл = 9... 13 дБ и получить уИд -- уИд + < 5 дБ. Так как неравномерность /Иг может достигать 14 дБ, то чтобы выполнить последнее условие, можно: 1) использовать громкоговоритель с более широкой полосой пропускания; 2) использовать несколько громкоговорителей, каждый из которых воспроизводит только часть заданного звукового спектра или 3) зашунтировать звуковую катушку громкоговорителя малым выходным сопротивлением УНЧ. Для дальнейшего уменьшения Mj, + Ма + Мд можно снабдить УНЧ регулятором тембра, который позволяет поднять усиление верхних частот звукового спектра и получить Мц -Н 4- Мн + Мд < 5 дБ для заданной Fj.. Если приемник сигналов с AM предназначен также для виспро-изведения грамзаписи, то верхнюю границу частотной характеристики УНЧ обычно выбирают из условия f (2...3)f щах и получают М„ 0. Уменьшая при этом указанными ранее способами, можно также получить уИ + Мн + А^и < 5 дБ. Все эти меры позволяют допустить в полосе П линейного тракта искажения Mj, = 9 дБ при приеме сигналов с AM на частотах > 250 кГц и = 13 дБ (в соответствии с данными ГОСТ) при приеме на частотах /о < 250 кГц. Неравномерность линейного тракта уИ = М^р + М^, где М^р и Мц - неравномерности преселектора и УПЧ, соответственно. Возьмем Mnp=3 дБ и Afп = 6 дБ для получения большего ослабления сигналов соседних каналов и улучшения устойчивости кривой верности. Для выбора числа резонансных контуров преселектора и схемы их соединений определяем затухания dgp, которые обеспечивают ослабления зеркального канала 5ез , тре^емые ГОСТом на максимальных частотах диапазонов /ощах- Затем находим ослабления Sep на границах полосы П приемника, которые вызываются преселектором с контурами, имеющими затухания 4ар на минимальных частотах диапазона /ошт- Примем П = 2Ршах> что допустимо на ДВ, СВ и КВ. Эти вычисления проводим последовательно для различных комбинаций контуров, диапазонов волн и классов приемников. Расчеты показали, что для приема сигналов на KB достаточное ослабление Seg дают два одиночных контура с затуханиями dp => = 0,1...0,3 для И, I и высшего классов приемников. Такие контуры легко реализуемы и дают Зёар 1 на границах полосы П = 2f щах- Поэтому для приема сигналов на KB можно использовать ВЦ и УРЧ с одиночными настроенными контурами. Как мы видели, каскад УРЧ нужен и для обеспечения чувствительности при приеме на КВ. Для привма сигналов на СВ достаточное ослабление Зек дает одиночный контур с затуханием dp = 0,11...0,054 для приемников I-IV классов. Контуры легко реализуемы и дают ослабление Sept) 1 на границах полосы П = 2f ах- Поэтому в приемниках 1-1 V классов на СВ можно взять в преселекторе один резонансный контур. Одиночный контур в приемниках высшего класса для удовлетворения требований ГОСТа на СВ должен иметь затухание поря дка 0,002, что недопустимо. Поэтому в приемниках выаиего класса на СВ рационально использовать ВЦ и УРЧ с двумя одиночными настроенными контурами, имеющими затухание порядка 0,06 и Sep та \,\, что вполне допустимо. Расчеты показали, что в приемниках III-IV классов на ДВ для требуемого ослабления зеркального канала Se нужен одиночный контур с г/эр = 0,165...0,33 и Sep 1, что реализуемо и допустимо. Поэтому в приемниках III-IV классов на ДВ можно использовать в преселекторе одиночный резонансный контур так же, как на СВ. В приемниках II, I и высшего классов на ДВ для требуемого ослабления зеркального канала Зек нужна пара контуров с критической связью и dgp = 0,24...0,27, которая дает Зе р = 1...1,16, что реализуемо и допустимо. Поэтому в приемниках II, I и высигего классов на ДВ можно использовать ВЦ с парой контуров с критической связью и широкополосный каскад УРЧ. Учитывая возможность неточности одноручечной настройки приемника, целесообразно выбрать полосу преселектора порядка 1,2П. Усилители промежуточной частоты (УПЧ) могут выполняться: с парами связанных контуров в каждом каскаде (с распределенной избирательностью); с фильтром сосредоточенной избирательности ФСИ (из контуров с катушкйми индуктивности и конденсаторами); с пьезокерамическими или магнитострикционными фильтрами. ФСИ включается обычно на входе УПЧ с апериодическими резис-тивнымй каскадами (иногда с непосредственной связью) или с широкополосными резонансными каскадами, мало влияющими на резонансную характеристику приемника. Он обеспечивает меньшее изменение формы резонансной характеристики и большее ослабление взаимных помех сигналов, чем УПЧ с распределенной избирательностью. УПЧ с распределенной избирательностью можно использовать при желании уменьшить число каскадов УПЧ в приемниках ЧМ сигналов и AM сигналов с умеренными требованиями к ослаблению соседних каналов. В приемниках, предназначенных для приема н AM н ЧМ сигналов, в УПЧ резонансные контуры, настроенные на различные промежуточные частоты для усиления сигналов с AM или ЧМ, вклю-Чаются последовательно в коллекторные цепи транзисторов. 1 2 3 4 5 6 7 ... 25 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||