Классификация схем радиоприемных устройств (РПУ)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Структурная схема радиосвязи

2. Общие сведения о радиоприемниках

3. Качественные показатели радиоприемник

4. Разновидности схем радиоприемных устройств

5. Описание рабочего места

6. Экспериментальные исследования радиоприемных устройств

7. Контролирующий материал по теме

Выводы по работе

Библиография



Введение

Радиоприемным устройством (РПУ) называют такое радиотехническое устройство, которое предназначено для приёма радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать передаваемое сообщение.

Для передачи любого сообщения (речевого, текстового, изображения, цифровых данных и т.д.) с помощью радиоволн служит радиоканал, который соединяет источник и потребитель сообщения. Он содержит радиопередающее устройство, среду, в которой распространяются радиоволны, и радиоприемное устройство.

В радиопередающем устройстве сообщение преобразуется в соответствующий ему модулирующий сигнал. Этот сигнал модулирует высокочастотное колебание. С помощью передающей антенны происходит преобразование энергии радиосигнала, т.е. модулированного высокочастотного электрического колебания, в энергию электромагнитного поля. В виде радиоволн поле распространяется в окружающем антенну пространстве. При этом радиоволна может рассеиваться, поглощаться, отражаться от неоднородностей среды, преломляться и т.д. В результате энергия радиоволны в месте приема оказывается значительно меньше, чем вблизи передающей антенны. С помощью приемной антенны происходит обратное преобразование энергии электромагнитного поля высокой частоты в энергию электрического колебания. В результате цепи приемной антенны создается ЭДС радиосигнала, являющегося источником входного воздействия для РПУ.

Радиоприем сопровождается действием на радиоканал различных радиопомех, а также искажением сигнала. Радиопомехи и искажения сигнала могут привести к недопустимым искажениям в передаваемом сообщении.

Под помехами понимаются все действующие на РПУ колебания, которые мешают приему полезного сообщения и приводят к его искажению. Радиопомехи могут возникать вне РПУ, т.е. в среде распространения радиоволн (внешние помехи) и внутри него (внутренние помехи). Совокупность всех помех определяет электромагнитную обстановку (ЭМО) в месте приема.

Искажения вне РПУ связаны с физическими процессами, сопровождающими распространение радиоволн: многолучевостью, дисперсией и др. Искажения внутри РПУ обусловлены не идеальностью его характеристик, т.е. отличием характеристик РПУ от тех, которые не приводят к искажениям передаваемого сообщения.

Выделяют три составных части РПУ: 1) приемная антенна; 2) собственно РПУ, или радиоприемник, в котором осуществляется необходимые преобразования сигнала, используемого для передачи соответствующего сообщения; 3) выходное (оконечное) устройство (ОУ), в котором происходит преобразование сигнала в сообщение или обработка сигнала с целью его дальнейшего использования. Это устройство может входить в состав РПУ или быть автономным.

Радиосигнал, несущий полезную информацию, как правило, на выходе РПУ не является единственным и доминирующим по уровню мощности. Этот сигнал обычно мал и содержится в смеси с помехами, создаваемыми другими, одновременно работающими радиопередатчиками, а также источниками различных излучений. Передаваемое сообщение соответствует модулирующему колебанию и в явном виде во входном радиосигнале не содержится. Поэтому в РПУ необходимо осуществить: 1) выделение полезного сигнала из смеси его с помехами; 2) выделение модулирующей функции; 3) различные преобразования полезного сигнала с целью достижения возможности и удобства его использования. Таким образом, РПУ выполняет ряд функции.



1. Структурная схема радиосвязи

Радиотехнические устройства широко применяются во всех отраслях народного хозяйства, науки, техники, культуры и быта. Они являются мощными средствами технического прогресса. Основным назначением радиотехнических устройств является осуществление связи на большие расстояния с помощью радиоволн.

В любой радиотехнической системе осуществляется передача информации и её приём. Поэтому система радиосвязи состоит из следующих основных частей (рисунок 1.): источника информации, радиопередающего устройства, радиоприемного устройства и получателя информации.

Рисунок 1

Информацией называют совокупность сведений о каких-либо событиях, процессах, явлениях или предметах. Форма представления информации называется сообщением. Так, при передаче речи сообщением является изменяющееся во времени звуковое давление, при передачи изображения изменение яркости элементов изображения. Сообщение преобразуется в изменяющийся во времени электрический сигнал (напряжение или ток), который будем называть первичным электрическим сигналом. Преобразователями сообщений в первичный электрический сигнал могут быть различные устройства. Например, речь преобразуется микрофоном в напряжение звуковой частоты, изменение яркости элементов изображения преобразуется в первичный электрический сигнал с помощью передающей электронно-лучевой трубки.

В большинстве случаев первичный электрический сигнал является низкочастотным напряжением, отображающий передаваемое сообщение. Этим напряжением осуществляется управление колебаниями радиочастоты (модуляции) в радиопередающем устройстве. Модулированные колебания радиочастоты излучаются антенной радиопередающего устройства в пространство в виде радиоволн, несущих информацию.

2. Общие сведения о радиоприёмниках

Радиоприемным называется устройство, соединяемое с антенной и служащее для приема радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать содержащуюся в них информацию. Достоверному приему информации в реальных условиях препятствуют:

- случайные искажения самого радиосигнала при распространении через турбулентную среду;

- наличие разнообразных (внешних и внутренних) помех;

- техническое несовершенство радиоустройств.

К основным задачам, решаемым радиоприемным устройством, относятся:

- преобразование электромагнитного поля сигнала в электрический сигнал с помощью антенны;

- выделение полезных радиосигналов из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе антенны;

- усиление принимаемых сигналов до величины, необходимой для нормальной работы оконечных устройств;

- демодуляция принятого сигнала с целью выделения информации, содержащейся в полезном радиосигнале;

- обработка принимаемых сигналов с целью ослабления мешающего действия помех искусственного и естественного происхождения.

Определение. Совокупность процедур, выполняемых над принятой смесью сигнала и помех, для достижения этой цели называется обработкой сигнала.

Обработку обычно подразделяют на первичную (операции на высокой и промежуточных частотах) и вторичную (последетекторные манипуляции с сигналом).

Алгоритмы обработки сигналов могут быть различными. В зависимости от этих алгоритмов приемники подразделяются на:

- детекторные;

- прямого усиления без регенерации;

- прямого усиления с регенерацией (регенеративные и сверхрегенеративные).

- приемники прямого преобразования (гетеродинные);

- супергетеродинные приемники

Помимо способов обработки сигналов, приемники даже одного типа отличаются друг от друга своими электрическими характеристиками. К основным электрическим характеристикам относятся:

- чувствительность;

- избирательность;

- динамический диапазон;

- диапазон рабочих частот;

- полоса пропускания;

- помехоустойчивость.

Чувствительностью называют меру способности радиоприемника обеспечивать прием слабых сигналов. Для количественной оценки этого параметра используются три характеристики.

Чувствительность, ограниченная шумами -- чувствительность, определяемая минимальным уровнем радиосигнала на входе приемникапри заданном отношении уровней полезного сигнала и шума и заданном уровне полезного сигнала на выходе приемника. Уровни сигнала и шума могут быть заданы как в единицах напряжения, так и мощности.

Если коэффициент усиления приемника невелик, то собственные шумы на его выходе практически отсутствуют, а требуемое значение выходного сигнала можно получить, только увеличивая входной сигнал. Отношение «сигнал/ шум» при этом оказывается существенно завышенным. Чувствительность в этом случае определяется не внутренними шумами, а усилением приемника, и называется ограниченной усилением.

Чувствительность, ограниченная усилением, -- минимальный уровень радиосигнала на входе, при котором обеспечивается заданный уровень полезного сигнала на его выходе. Отношение «сигнал/шум» при этом не нормируется. Регулировки усиления и громкости, если таковые имеются, устанавливаются в максимальные положения.

Пороговая чувствительность-- минимальный уровень радиосигнала на входе приемника при равных уровнях сигнала и шума на выходе.

Все перечисленные виды чувствительности определяются без учета внешних шумов и характеризуют теоретические возможности приемника. В диапазонах ДВ, СВ, KB и начале УКВ-диапазона внешние шумы различного происхождения превышают внутренние, и именно они определяют чувствительность приемника, называемую реальной.

В литературе встречается также термин-- «максимальная чувствительность».

Отечественный его синоним-- полезная чувствительность. Требует пояснения понятие «сигнал на входе приемника», присутствующее во всех определениях чувствительности. Таковым считают ЭДС, поданную на вход приемника через эквивалент антенны, имитирующий полное ее сопротивление. В условиях реального приема этой величине будет соответствовать электродвижущая сила Eа, наведенная в антенне.

Отношение «сигнал/шум»-- это отношение эффективного значения выходного напряжения приемника, содержащего полезный сигнал, к эффективному значению выходного напряжения при немодулированном входном сигнале.

Требуемое отношение «сигнал/шум» может задаваться либо на входе детектора, либо на выходе приемника и называется коэффициентом различимости. Часто коэффициент различимости задается в децибелах:

(2.6)

Значение отношения «сигнал/шум» неодинаково у приемников различного назначения и обычно задается техническими требованиями. Для аппаратуры радиоуправления обычно= 12 дБ (4 раза).

Избирательностью называют способность приемника выделять полезный сигнал из суммы сигналов, имеющих различные частоты.

Следует различать односигнальную и многосигнальную избирательность. Односигнальная избирательность определяется при наличии на входе приемника только одного сигнала и при его уровне, не вызывающем нелинейных эффектов.

Избирательность оценивается величиной:

, или в децибелах (2.7)

где Ea min- чувствительность на частоте настройки приемника;

Ea min0 - чувствительность на частоте соответствующего побочного канала приема

Побочными каналами приема могут быть:

Соседний канал. Частота соседнего канала отличается от частоты настройки приемника в аппаратуре радиоуправления обычно на 10 кГц.

Зеркальный канал. Частота зеркального канала сдвинута относительно частоты настройки на величину двойной промежуточной частоты:

(2.8)

Прямой канал:

Диапазон рабочих частот-- это интервал частотв котором возможна настройка приемника на любую частоту и на каждой из частот обеспечиваются основные характеристики приемника.

Динамический диапазон-- это отношение максимального входного сигнала, при котором нелинейные искажения еще не превышают заданного значения к пороговой чувствительности приемника:

В радиоуправлении находят применение в основном сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники.

3. Качественные показатели радиоприемника

Важнейшими параметрами радиоприёмника, характеризующими его качество, являются избирательность, чувствительность, выходная номинальная мощность и качество воспроизведения сигнала.

Чувствительность характеризует способность приёмника принимать слабые сигналы. Она обычно оценивается наименьшим значением ЭДС или минимальной величиной напряжения (или мощности) радиосигнала, подведенного ко входу приёмника (в антенне), при котором на выходе приёмника получается напряжение (выходная мощность), необходимо для устойчивого приема с нормальным воспроизведением сигнала без недопустимого искажения его помехами. Чувствительность приёмника в зависимости от их назначения может колебаться в широких пределах, поэтому приёмник разных видов характеризуется не только их чувствительностью. Способность приёмника принимать слабые сигналы, одновременно выделяя их из помех, оценивается так называемой реальной чувствительностью. Количественно реальная чувствительность выражается такой минимальной ЭДС в антенне или минимальной величиной сигнала на входе приёмника, при котором обеспечивает не только нормальную мощность на выходе приёмника, но получает определенное превышение уровня сигнала над уровнем внешних помех или собственных шумов.

Избирательностью (селективностью) радиоприёмника называют его способность выделять из всех различных по частоте сигналов только те, на частоту которых он настроен (сигнал принимаемой станции). Избирательность приёмника оценивается как относительное ослабление сигналов посторонних радиостанций, работающих на различных волнах, по отношению к сигналам ПРД, на волну которого этот приёмник настроен. Требуемая избирательность достигается путем усиления в приёмнике принятого сигнала в пределах узкой полосы частот (полосы пропускания приёмника) и ослабления во много раз сигналов тех мешающих станций, которые работают на частоте, близкой к принимаемой. Избирательность осуществляется входящими в состав высокочастотной части приёмника колебательными контурами и фильтрами.

Выходная номинальная мощность. Т.к. передаваемое сообщение имеет определенную полосу частот, другой не менее важной функцией приёмника является прием сигнала высокой частоты со всеми его боковыми частотами, т.е. одновременный прием определенной полосы частот. За номинальную выходную мощность принимают такое ее значение, при кот. искажения сигналов не превышают допустимых. Номинальная выходная мощность приёмника находится в пределах от десятых долей ватта до нескольких ватт и зависит от целевого назначения приёмника. Величина номинальной выходной мощности зависит от коэффициента амплитудной модуляции. Необходимо, чтобы соотношения м/у амплитудами составляющих спектра сигнала оставались без изменений.

Эти искажения могут сделать передачу неприятной или же настолько исказить ее тембр, что голос исполнителя или звучание музыкального инструмента лишатся характерных для них звуковых оттенков. При приеме телевизионных передач к этим искажениям добавляются еще различные искажения изображения на экране кинескопа.

Поэтому, говоря о номинальной выходной мощности, имеют в виду, что коэффициент амплитудной модуляции =1.

Искажения в радиоприёмниках

В оценке качества работы радиоприемника (усилителя) решающую роль играют искажения, которые имеют место при воспроизведении радиопередач.

Следует различать три вида искажений: нелинейные, частотные и фазовые.

Рассмотрим причины возникновения и сущность различных видов искажений.

Нелинейные искажения. Искажения этого вида являются следствием нелинейных процессов т.е таких процессов, когда между током и создающим его напряжением нет прямой пропорциональности) в элементах радиоприемника. В электрической цепи, содержащей, например, активное сопротивление, ток прямо пропорционален напряжению. Графически такая зависимость выражается прямой линией, отсюда и название «линейная система», «линейный процесс». В ряде элементов радиоприемника это условие не выполняется -- они являются нелинейными системами. В первую очередь это относится к усилительным лампам.

На управляющую сетку усилительной лампы подаются усиливаемые колебания, вызывающие соответствующие изменения анодного тока. Анодный ток, проходя по нагрузке, создает на ней напряжение, форма которого подобна форме подводимого сигнала, но превосходит его по величине. Для неискаженного усиления необходимо, чтобы анодный ток изменялся точно так же, как и напряжение на управляющей сетке лампы, т.е. был прямо пропорционален ему. Но зависимость анодного тока лампы от напряжения, подводимого к ее управляющей сетке, лишь на некотором, сравнительно небольшом, участке приближается к линейной. При работе лампы в усилителе, используется именно этот прямолинейный участок, характеристики часто его называют рабочим участком.

Частотные искажения. Частотные искажения вызываются тем, что колебания различных частот при известных условиях усиливаются неодинаково. В усилителе НЧ это объясняется тем, что нагрузкой для ламп являются не только активные сопротивления, но и емкости, а иногда и индуктивности (дроссель, трансформатор), сопротивление которых на разных частотах различно. А поскольку усиление каскада с данной лампой зависит от величины сопротивления ее анодной нагрузки, то и усиление в этом случае оказывается различным на разных частотах.

В усилителях на сопротивлениях обычно лучше всего усиливаются колебания средних частот звукового диапазона, примерно от 200 до 3 000 Гц.

На более низких и более высоких частотах усиление уменьшается. В результате этого соотношение между амплитудами колебаний различных частот на выходе усилителя не соответствует соотношению между амплитудами колебаний этих частот, подводимых к его входу, и характер звучания искажается.

Вследствие относительного ослабления колебаний верхних частот по сравнению со средними пропадают, т.е. характерные колебания в составе звука, которые придают ему определенную звуковую окраску, т.е. особенности, которые отличают звучание различных музыкальных инструментов или разных голосов, т.е. тембр передачи.

Ослабление колебаний нижних звуковых частот лишает звук сочности, придает ему звенящий, неестественный, металлический тембр. Точно так же чрезмерное усиление одних частот по сравнению с другими влечет за собой искажения.

Фазовые искажения. Фазовые искажения могут иметь место только при усилении сложных колебаний, состоящих из нескольких простых синусоидальных колебаний разных частот. Так же как и частотные искажения, они появляются в результате наличия в анодной нагрузке лампы реактивных элементов, в частности емкостей. Это приводит к появлению сдвига фаз между токами и напряжениями звуковой частоты, причем этот сдвиг оказывается различным для колебаний разных частот. В результате может получиться так, что колебания разных частот как бы сдвигаются одно относительно другого во времени и форма результирующего сложного колебания исказится. Этот вид искажений при приеме и усилении звуковых передач не имеет значения, так как наш слуховой аппарат не реагирует на сдвиг фаз между колебаниями разных частот. Иначе обстоит дело при приеме телевидения, -- там фазовые искажения имеют существенное значение. Они приводят к появлению двойных контуров изображения, к резкому подчеркиванию границ между светлыми и темными местами и к некоторым другим явлениям. Для широкополосных усилителей, применяемых в телевидении, допустимы значительно большие нелинейные искажения, чем в звуковых усилителях радиоприемников. Более важную роль в телевидении играют частотные искажение ослабление усиления в области высших частот (спадание частотной характеристики на этих частотах) приводит к уменьшению четкости изображения: границы между светлыми и темными местами изображения становятся нечеткими, размытыми и само изображение также размывается. Ослабление низших частот сказывается на качестве изображения меньше; оно приводит к тому, что у однотонных изображений изменяется яркость в вертикальном направлении.

4. Разновидности схем радиоприемных устройств

радиоприемный устройство искажение

Детекторный радиоприемник

Основной функцией радиоприемного устройства является извлечение полезной информации из принимаемого сигнала. В простейшем случае для этого достаточно осуществить демодуляцию принимаемого сигнала. Такие приемники называются детекторными и применяются в наиболее дешевых устройствах беспроводной связи.

Рисунок 4.1.1

Обратите внимание, что даже в такой простейшей схеме требуется входное устройство, которое согласует сопротивление антенны с входным сопротивлением диодного детектора. В качестве детектора должна быть использована схема, выделяющая информацию из полезного сигнала. Для АМ сигнала это должен быть амплитудный детектор, для ЧМ сигнала должен быть применен частотный детектор, а для цифровых видов модуляции обычно применяется квадратурный детектор, однако из-за особенностей реализации частотного и квадратурных детекторов эти приемники относят обычно к приемникам прямого преобразования. Детекторные приемники применяются в простейших беспроводных устройствах, работающих обычно на небольших расстояниях (не более нескольких десятков метров) Основными достоинствами данной схемы является ее простота, малые габариты и низкая стоимость, а также отсутствие источников питания. Питание схемы радиоприемника осуществляется за счет энергии радиоволн.

В качестве недостатков можно отнести малую чувствительность, из-за которой приходится применять значительную энергию радиопередающего устройства. Малая избирательность приводит к тому, что данные радиолинии можно применять только на значительном удалении друг от друга, или в помещениях изолированных друг от друга металлическими экранами. В качестве детектора в таких схемах обычно используются однополупериодный диодный выпрямитель. Принципиальная схема такого приемника приведена на рисунке 4.1.2.



Рисунок 4.1.2

В качестве входного устройства в данной схеме применен одиночный контур с отводами от катушки индуктивности. Отводы в катушке индуктивности служат для согласования волнового сопротивления контура с сопротивлением антенны и входным сопротивлением диодного детектора.

Приемник прямого усиления

Структурную схему радиоприемника прямого усиления можно представить в виде, показанном на рисунке 4.2.1.

Рисунок 4.2.1

Радиоприёмник прямого усиления состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.

Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.

Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. Усилитель высокой частоты (УВЧ), как правило, представляет собой несколько каскадов избирательного транзисторного усилителя. С УВЧ сигнал подаётся на диодный детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на динамик или наушники.

В литературе приёмники прямого усиления классифицируют по числу каскадов усилителей низкой и высокой частоты.

Приёмник с n-каскадами усиления высокой и m-каскадами усиления низкой частоты обозначают n-V-m, где V обозначает детектор. Например, приёмник с одним каскадом УВЧ и одним каскадом УНЧ обозначается 1-V-1. Детекторный приёмник, который можно рассматривать как частный случай приёмника прямого усиления, обозначается 0-V-0.

Главное преимущество приёмника прямого усиления -- простота конструкции, в результате чего его может собрать даже начинающий радиолюбитель. В СССР в 1970-80 гг продавались, а в других странах продаются и ныне, радиоконструкторы -- наборы деталей для изготовления приёмника прямого усиления на транзисторах. Кроме того, радиоприёмники прямого усиления (в отличие от супергетеродинных приёмников) отличаются отсутствием паразитных излучений в эфир, что может быть важно, если необходима полная скрытость приёмника.

Основной недостаток приёмника прямого усиления -- малая селективность (избирательность), то есть малое ослабление сигналов соседних радиостанций по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приёмник (к регенеративному приемнику, являющемуся разновидностью приемника прямого усиления, это не относится).Поэтому этот тип приёмников удобно использовать только для приема мощных радиостанций, работающих в длинноволновом или средневолновом диапазоне (из-за особенностей распространения волн в ионосфере длинноволновые и средневолновые сигналы не могут распространяться слишком далеко, поэтому приёмник «видит» только ограниченное число местных станций). Из-за этого недостатка приёмники прямого усиления не производятся промышленностью и в основном используются ныне только в радиолюбительской практике.

Как правило, радиоприёмники этого типа могут принимать только амплитудно-модулированные радиопередачи. Также обычно необходимо подключение внешней антенны и заземления, в связи с их невысокой чувствительностью, ограниченной усилением. Коэффициент усиления усилителя радиочастоты в схеме прямого усиления ограничивается внеполосными помехами, которые могут попасть на его вход и вызвать перегрузку. Приемники, собранные по схеме прямого усиления обычно разрабатываются на прием одной определенной частоты. Это обусловлено сложностью разработки перестраиваемого полосового фильтра. Принимаемая приемником прямого усиления частота определяется частотой настройки фильтра входного устройства. Учитывая, что данная схема применяется в основном в системах дистанционного управления, а они работают в СВЧ диапазоне, то в качестве частотно-избирательных цепей входного устройства обычно применяются фильтры на поверхностных акустических волнах.

Супергетеродинный радиоприемник

Структурная схема супергетеродинного радиоприёмника показана на рисунке 4.3.1.

Рисунок 4.3.1



Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя -- специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты -- гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) -- обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЕ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в усилителе ПЧ, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты.

В современных приёмниках в качестве гетеродина используется цифровой синтезатор частот с кварцевой стабилизацией.

В обычных вещательных приёмниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота, как правило, равна 465 или 455 кГц, в бытовых ультракоротковолновых -- 6,5 или 10,7 МГц. В телевизорах используется промежуточная частота 38 МГц.

В связных и высококлассных вещательных приемниках применяют двойное (редко -- тройное) преобразование частоты.

К преимуществам супергетеродинного радиоприёмника можно отметить:

-высокую чувствительность. Супергетеродин позволяет получить большее усиление по сравнению с приёмником прямого усиления за счёт дополнительного усиления на промежуточной частоте, не приводящего к паразитной генерации: положительная обратная связь не возникает из-за того, что в каскадах ВЧ и ПЧ усиливаются разные частоты;

-высокую избирательность, обусловленная фильтрацией сигнала в канале ПЧ. Фильтр ПЧ можно изготовить со значительно более высокими параметрами, так как его не нужно перестраивать по частоте. Например, широко используют кварцевые, пьезокерамические и электромеханические фильтры сосредоточенной селекции;

-возможность принимать сигналы с модуляцией любого вида, в том числе с амплитудной манипуляцией (радиотелеграф) и однополосной модуляцией.

К недостаткам супергетеродинного радиоприёмника относится наиболее значительным наличие так называемого зеркального канала приёма -- второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, что и рабочая частота. Сигнал, передаваемый на этой частоте, может проходить через фильтры ПЧ вместе с рабочим сигналом.

Помехи от зеркального канала уменьшают двумя путями. Во-первых, применяют более сложные и эффективные входные полосовые фильтры, состоящие из нескольких колебательных контуров. Это усложняет и удорожает конструкцию, так как входной фильтр нужно еще и перестраивать по частоте. Во-вторых, промежуточную частоту выбирают достаточно высокой по сравнению с частотой приема, иногда даже выше последней (так называемое «преобразование вверх»). В этом случае зеркальный канал приема оказывается относительно далеко по частоте от основного, и входной фильтр приемника может более эффективно его подавить. В этом случае ради упрощения приемника иногда вообще отказываются от входного полосового фильтра, заменяя его не перестраиваемым фильтром низких частот. В высококачественных приемниках часто применяют метод двойного преобразования частоты, причем, если первую ПЧ выбирают высокой по описанным выше соображениям, то вторую делают низкой (сотни, иногда даже десятки килогерц), что позволяет более эффективно подавлять помехи от близких по частоте станций, то есть повысить избирательность приемника по соседнему каналу. Подобные приёмники, несмотря на достаточно высокую сложность построения и наладки, широко применяются в профессиональной и любительской радиосвязи. Кроме того, в супергетеродине возможен паразитный прием станций, работающих на промежуточной частоте.

Его предотвращают экранированием отдельных узлов и приемника в целом.

В целом супергетеродин требует гораздо большей тщательности в проектировании и наладке, чем приемник прямого усиления. Приходится применять довольно сложные меры, чтобы обеспечить стабильность частоты гетеродинов, так как от нее сильно зависит качество приема.

Сигнал гетеродина не должен просачиваться в антенну, чтобы приемник сам не становился источником помех. Если в приемнике больше одного гетеродина, существует опасность, что биения между какими-то из их гармоник окажутся в полосе звуковых частот и дадут помеху в виде свиста на выходе приемника.

5. Описание рабочего места для проведения экспериментальных исследований радиоприемного устройства

Экспериментальные исследования предусматривают определение качественных показателей РПУ. Определяется чувствительность, избирательность, полоса пропускания, коэффициент прямоугольности.

Чтобы определить вышесказанное необходимо собрать рабочее место.

Рабочее место собирается в соответствии с рисунком 5.1.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.1

Генератор необходим, чтобы исследовать РПУ во всем диапазоне рабочих частот от 20Гц до 20кГц.

Вольтметр необходим для того чтобы измерять напряжение на выходе генератора во всем диапазоне рабочих частот.

Ключ S2 служит для переключения на выход ПЧ или выход НЧ.

6. Экспериментальные определения качественных показателей радиоприемника

Начинаем с того что определяем чувствительность РПУ, для этого необходимо сделать следующие:

- рассчитать Uвых радиоприемника по формуле

Uвых.р/пр = = =3,46 В ,где (6.1)

- стандартная мощность радиоприемника, равная 3 Вт;

- сопротивление звуковой катушки, равное 4 Ом.

- изменяем частоту генератора в сторону увеличения, настроить генератор на частоту приемника по максимальным показаниям вольтметра.

- изменяем напряжение на выходе генератора до величины, при которой вольтметр, подключенный к «НЧ» выходу, покажет напряжение, равное

рассчитанному выше Uвых.р/пр.

- установленное на выходе генератора напряжение равное 3 мВ будет являться реальной чувствительностью радиоприемника.

Далее определяем полосу пропускания радиоприемника, для этого необходимо проделать следующее:

- подключить вольтметр к выходу каскада УПЧ РПУ;

- изменить частоту генератора в сторону увеличения до получения максимальных показаний вольтметра, полученная частота будет частотой настройки РПУ;

- установить Uвых генератора в 10 раз больше значения измеренной чувствительности;

- расстраивать генератор в сторону увеличения частоты до получения на выходе генераторе напряжения, составляющего 0,7 от Uмакс на выходе РПУ;

- при обнаружении искомого значение Uвых , зафиксировать частоту генератора.

- аналогичным способом определить Fн , расстраивая генератор в сторону уменьшения частоты;

- рассчитать полосу пропускания РПУ на уровне 0,7 по формуле:

= 105 - 95= 10 мГц (6.2)

- аналогично рассчитаем полосу пропускания РПУ на уровне 0,1:

= 116 - 84= 32 мГц

- определяем коэффициент прямоугольности по формуле:



(6.3)

После этого определяем динамический диапазон амплитуд по формуле:

18,76

Далее определяем избирательность РПУ, для этого необходимо проделать следующее:

- подключить вольтметр на выход каскада УПЧ РПУ;

- установить генератора в 10 раз больше значения измеренной чувствительности и частоту настройки РПУ;

- изменяя частоту генератора в сторону увеличения, фиксируем показания напряжения на выходном вольтметре, до тех пор пока станет равным нулю.

Зафиксированные значения заносим в таблицу 6.1

- аналогичным образом снимаем показания вольтметра, уменьшая частоту

генератора относительно рабочей частоты РПУ.

- на основании результатов таблицы 6.1 строим график на рисунке 6.1.

Таблица 6.1

F, мГц	,мВ	K
80	0	0
82	0,84	0,065
84	1,2	0,09
86	2,07	0,16
88	3,048	0,23
90	4,3	0,33
92	5,9	0,46
94	7,4	0,57
96	10,4	0,81
98	12,2	0,95
100	12,8	1
102	12,2	0,95
104	10,4	0,81
106	7,4	0,57
108	5,9	0,46
110	4,3	0,33
112	3,048	0,23
114	2,07	0,16
116	1,2	0,09
118	0,84	0,065
120	0	0

Рисунок 6.1

Пользуясь проделанными измерениями и построенным графиком, заполняем таблицу 6.2. Пользуясь формулами и , строим характеристику избирательности на рисунке 6.2.

Таблица 6.2

Дf,кГц		,дб
-18	15,3	23,6
-16	11,1	20,9
-14	6,25	15,9
-12	4,34	12,7
-10	3,03	9,6
-8	2,17	6,7
-6	1,75	4,8
-4	1,23	1,7
-2	1,05	0,42
0	1	0
2	1,05	0,42
4	1,23	1,7
6	1,75	4,8
8	2,17	6,7
10	3,03	9,6
12	4,34	12,7
14	6,25	15,9
16	11,1	20,9
18	15,3	23,6

,дб

-Дf,кГц Дf,кГц

Рисунок 6.2

Размещено на Allbest.ru

...