Однокритериальный измеритель частотной избирательности радиоприёмника (стр. 1 из 11)

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра: радиотехнических систем

Факультет: радиотехники и электроники

К защите допускаю

Заведующий кафедрой РТС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту

На тему: Однокритериальный измеритель частотной избирательности радиоприёмника

Дипломник:

Руководитель:

Консультанты:

по охране труда и экологии

по экономике

Рецензент:

г. МИНСК 2004

Введение

Электромагнитные излучения воспринимаются практически всеми объектами, однако интерес могут представлять только те воздействия, которые ведут к каким-либо последствиям. Влияние помех на РТС происходит в основном через РПрУ. От уровня такого влияния зависит качество работы радиотехнической системы. РПрУ предназначено для улавливания энергии электромагнитных волн, выделения полезного радиосигнала и преобразования его в сообщение. Такое назначение обеспечивается работой трех устройств: антенны, радиоприемника и оконечного устройства.

РТС РПрУ обладает свойствами, влияющими на тактико-технические характеристики системы. Так, избирательность РПрУ отражается на ЭМС, помехоустойчивости и помехозащищенности РТС, а следовательно, на дальности действия, точности измерения координат, пропускной способности и т. д.

Большое значение имеют также такие характеристики, как чувствительность, диапазон рабочих частот, надежность, адаптивность и другие показатели РПрУ. Особое место среди характеристик РПрУ занимает динамический диапазон.

С другой стороны, РПрУ как часть РТС, следуя системному подходу, должно не только влиять на характеристики РТС, но и удовлетворять определенным требованиям. Поэтому при изучении вопросов ЭМС следует иметь в виду не только возможности анализа, но и синтеза РПрУ с заданными характеристиками.

Важнейшей характеристикой РПрУ с точки зрения теории ЭМС является его избирательность. Под избирательностью понимаем способность РПрУ выделять (осуществлять селекцию) полезный сигнал из сложных электромагнитных полей, созданных в точке расположения РПрУ. Для обеспечения избирательности используют отличия полезного сигнала от помех в основном по следующим параметрам: несущей частоте, направлению прихода волны, поляризации, времени прихода сигналов и т. д. Наиболее глубоко в настоящее время изучена частотная избирательность радиоприемников.

Кривая избирательности, отображающая зависимость снятого по мощности нормированного коэффициента передачи от частоты k(f), достаточно полно характеризует частотную избирательность в линейном режиме. Однако при изучении ЭМС предполагается, что на входе приёмника динамический диапазон сигналов может превзойти динамический диапазон приёмника. Возможны нелинейные преобразования входных сигналов с образованием помех, проникающих на выход приёмника при условии, что частоты входных сигналов не совпадают ни с основным, ни с побочными каналами.

Выявление таких помех возможно только при подаче на вход приёмника двух и более испытательных сигналов. Так, возникла необходимость в оценке двухсигнальной и многосигнальной избирательности.

Из характеристик избирательности цепей и устройств рассмотрим характеристику, представляющую собой нормированную зависимость коэффициента передачи k(x) цепи (устройства) по мощности от значения параметра х при номинальных данных на выходе.

Существование порогового эффекта и его схемная реализация, выполненная в большинстве РПрУ, позволяет допускать, что принимаются только сигналы на уровне порога или выше его. Это утверждение является составной частью модели ЭМО и РПрУ. Всё, что ниже порога, механически не отбрасывается, а участвует в создании некоторого конечного уровня помех

, непосредственно влияющего на выбор порога .

В радиоприёмнике различают линейную и нелинейную части. К линейной части относят все цепи до входа детектора. При этом линейность тракта оценивается по его реакции на полезный сигнал, если амплитуда последнего не слишком велика. Детектор и последующие цепи, меняют свои параметры в зависимости от уровня напряжения сигнала. Поэтому их относят к нелинейной части приёмника.

Однако так называемая линейная часть приемника при очень больших уровнях полезного или мешающего сигналов может работать в нелинейном режиме, при котором параметры цепей изменяются в зависимости от интенсивности сигнала. Возникает ряд нежелательных эффектов, ухудшающих работу РПрУ. В частности, одним из них является интермодуляция, или взаимная модуляция.

Под интермодуляцией в радиоприемнике следует понимать возникновение помех на выходе радиоприемника при действии на его входе двух и более сигналов, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема радиоприемника [4].

Интермодуляция в более узком смысле сводится к образованию в результате нелинейных преобразований новых частотных составляющих, отсутствующих в спектре исходных колебаний. При этом вновь образованные колебания могут оказывать мешающее действие, если их частоты совпадают с основным или побочными каналами приема. Если считать непреднамеренные помехи сосредоточенными по спектру, то на выходе нелинейного элемента образуются колебания с частотами

,

где

— целые положительные и отрицательные числа.

Число

называют порядком интермодуляции. Отметим, что число взаимодействующих сигналов, особенно число каналов, через которые проникает помеха, настолько велики, что детальное теоретическое изучение всего многообразия частотных комбинаций затруднительно. Поэтому на первый план выходят методы экспериментальных оценок влияния интермодуляции.

При теоретическом изучении интермодуляции накладывают ряд ограничений, которые сводятся к следующему. Амплитуды составляющих с ростом порядка интермодуляции быстро падают. В связи с этим интермодуляции могут быть третьего или четвертого порядка (редко седьмого). На сложность процессов особенно значительно влияние числа взаимодействующих сигналов, поэтому и в теории и в эксперименте ограничиваются двумя сигналами с частотами

и . При этом можно решить большинство вопросов, определяющих закономерности образования продуктов интермодуляции и наметить достаточно эффективные меры по борьбе с помехами такого типа, полагая, что они должны способствовать уменьшению уровня помех от интермодуляции, возникающей за счет трех и более сигналов.

С такими оговорками для частот помех интермодуляции можно записать следующие равенства:

(2.1)

Продукты интермодуляции возникают в основном в активных элементах усилителя высокой частоты и преобразователя частоты. В усилителе высокой частоты при наличии хорошей избирательности по высокой частоте наиболее благоприятные условия создаются для частот вида

и, в частности, для частот

и

поскольку в этом случае частоты

и могут иметь значения, близкие к частоте полезного сигнала.

Все другие комбинации частоты также эффективны, если они после преобразователя частоты непосредственно проникают в тракт основной селекции по частоте, т. е. в тракт усиления промежуточной частоты.

Особое место занимает вид интермодуляции, при которой образуются помехи за счет взаимодействия сосредоточенного по частоте мешающего сигнала и шума. Если считать, что шум имеет сплошной спектр, то при наличии сосредоточенной помехи всегда можно найти такие участки спектра, которые с этой помехой образуют продукты интермодуляции, совпадающие с основным или побочными каналами приемника. В конечном итоге увеличивается уровень шума и снижается чувствительность приемника.

Блокированием в радиоприемнике [3] называется изменение уровня сигнала или отношения сигнал/шум на выходе радиоприемника при действии радиопомехи, частота которой не совпадает с частотами основного и побочного каналов приема. Основная причина такого изменения—уменьшение усиления линейной части радиоприемника под действием мешающего сигнала. Это уменьшение происходит в усилителе высокой частоты или преобразователе. Поэтому ухудшается чувствительность приемника в целом. Блокирование возникает в результате помехи, которая не может сама пройти через приемник (как и при интермодуляции). Поэтому образование таких помех возможно для сигналов с большой интенсивностью, вероятность появления которых может быть невысокой.

Третьим (после интермодуляции и блокирования) распространенным видом помех, связанных с нелинейными явлениями, стали перекрестные искажения. Перекрестными искажениями в радиоприемнике [4] называются изменения структуры спектра сигнала на выходе радиоприёмника при действии сигнала и модулированной радиопомехи, частота которой не совпадает с частотами основного и побочного каналов приема радиоприёмника.