Материал: Экзамен по линейной части (Данилаев)

***Общая теория***

1.Понятие радиоприемного устройства. Основные операции радиоприемного устройства.

Радиоприемным устройством называется совокупность элементов, необходимых для того, чтобы могло быть должным образом воспроизведено сообщение, заключающееся в приходящих в место приема высокочастотных сигналов передатчика.

Основные операции:

• Преобразование электромагнитного поля сигнала (помехи) в электрический сигнал;

• Усиление принимаемого сигнала с целью обеспечения качественной приемника;

• Демодуляция принятого сигнала с целью выделения информации, содержащейся в полезном сигнале;

• Обработка принимаемых сигналов с целью ослабления мешающего воздействия помех искусственного и естественного происхождения

2.Классификация приемных устройств.

По назначению:

• Профессиональные (радиосвязь, радионавигация);

• Бытовые (ТВ и звуковое вещание);

• Стационарные;

• Бортовые;

По виду принимаемых сигналов:

• Непрерывные;

• Дискретные (ИКМ, ДМ);

По диапазону частот:

• НЧ (30–300кГц);

• СВЧ (300–3000кГц);

• ВЧ (3–30МГц);

По схеме построения тракта усиления сигналов:

• Приемники прямого усиления;

• Супергетеродинные приемники;

3.Структурные схемы радиоприемных устройств.

Приемники прямого усиления:

• Вх. цепь – обеспечивает связь антенно-фидерной системы с первым каскадом приемника;

• УРЧ – обеспечивает необходимое усиление на радиочастоте и частотную избирательность;

• Детектор – восстанавливает информацию из радиосигнала, заложенную в него модулятором

• Усилитель – основное усиление сигнала

Супергетеродинные приемники:

4.Основные характеристики радиоприемных устройств.

Чувствительность — это способность приемника принимать слабые сигналы. Она определяется минимальной необходимой мощностью или ЭДС сигнала в антенне, при которых обеспечивается нормальное функционирование оконечного устройства при заданном отношении сигнал/шум. ( – пороговая чувствительность, реальная).

Избирательность – это способность радиоприемного устройства выделять полезный сигнал и ослаблять действие мешающих сигналов. Бывает частотной и временной.

– частотная избирательность

– избирательность на заданной частоте

Под динамическим диапазоном понимается отношение граничных уровней входного сигнала, при котором обеспечивается нормальное качество приема.

Под помехоустойчивостью понимается способность приемника обеспечивать прием переданной или извлеченной информации с заданной достоверностью при заданных видах

помех.

И остальные (полоса пропускания, мощность и амплитуда выходного сигнала, допустимые искажения)

5.Классификация шумов в радиоприемниках.

• Шумы сопротивлений. Здесь имеется ввиду флуктуационный шум, беспорядочно изменяющийся во времени:

• Шумы колебательного контура. Источником шумов в колебательном контуре служит только активное сопротивление:

• Шумы антенны. ЭДС шумов антенны:

• Шумы активных элементов. Дробовые шумы связаны с неоднородностью протекания токов в активных элементах:

6.Коэффициент шума элементов радиоприемника.

Любую систему можно представить в виде шумящего источника сигнала и шумящего четырехполюсника:

КШ показывает во сколько раз изменяется соотношение сигнал/шум при прохождении через шумящий 4-полюсник.

где:

где:

7.Коэффициент шума каскадного соединения четырехполюсников.

Коэффициент усиления по мощности каскадного соединения:

Cуммарная энергетическая шумовая полоса ВΣ всей схемы определяется энергетической шумовой полосой второго четырехполюсника:

: ;

Тогда:

После упрощений:

Из полученного выражения следует, что для уменьшения общего коэффициента шума Ш необходимо, чтобы первый 4-полюсник обладал наименьшей величиной коэффициента шума и максимальным коэффициентом усиления по мощности. Чем больше коэффициент усиления первого каскада по мощности, тем меньше влияют шумы последующих каскадов.

***Входные цепи***

1.Резонансные системы.

Бывают: РС с сосредоточенными параметрами, распределёнными параметрами, конденсаторные контура и объемные резонаторы.

Резонансные системы с сосредоточенными параметрами представляют из себя последовательный и параллельный колебательный контур.

Последовательный колебательный контур:

Параллельный колебательный контур:

Резонансные системы с распределёнными параметрами

При работе на частотах ниже 100 МГц контур входной цепи реализуется на сосредоточенных L и C-элементах. На частотах выше 300 МГц катушки индуктивности контура вырождаются в один неполный виток, а требуемая емкость становится соизмеримой с входной емкостью активного элемента совместно с емкостью монтажа, таким образом контур превращается в отрезок линии (коаксиальные линии передач, полосковые линии передач)

Объемные резонаторы. Перестройка в небольших размерах за счет введения зондов или изменения длины резонатора.

2.Настройка контуров в резонанс и перестройка по диапазону частот.

f0 – резонансная частота

В отличие от индуктивности, при перестройке емкости добротность контура не зависит от частоты. Следовательно, настройка емкостью сопровождается менее резкими изменениями параметров контуров. Поэтому контуры в относительно широком диапазоне частот обычно настраивают изменением емкости. Настройка индуктивностью используется при небольших перекрытиях диапазона. При настройке емкостью коэффициент перекрытия диапазона:

3.Контур, как трансформирующий элемент.

Контур позволяет согласовать входное сопротивление фильтра, в состав которого он входит и выходное сопротивление предыдущего устройства, а также выходное сопротивление фильтра и входное сопротивление последующего каскада. Согласование может сопровождаться трансформацией напряжения, и коэффициент передачи контура по напряжению, с учетом цепей согласования, может превышать 1.

Рассмотрим на примере схемы с авторотрансформаторным согласованием:

К олебательный контур частично включается к предыдущему устройству. регулируя точку подключения, можно менять величину входного сопротивления.

Согласование достигается соответствующим выбором значения коэффициента трансформации:

, где L1 –индуктивность части контурной катушки между точками подключения фидера; М1 – взаимоиндуктивность между точками подключения фидера и всеми витками контура.

4.Понятие входной цепи.

Входной цепью радиоприемного устройства называют цепь, связывающую антенно-фидерное устройство с первым активным каскадам приемника. Входная цепь должна наиболее полно передавать энергию сигнала из антенны в первый каскад приемника, т.е. должна иметь по возможности больший коэффициент передачи по мощности.

5.Функциональное назначение входной цепи.

Основное назначение входной цепи – это предварительная частотная селекция принимаемого сигнала от помех, ухудшающих реальную чувствительность радиоприемного устройства. Для обеспечения селективности она должна содержать фильтр, связанный с помощью цепей связи с антенной и с входом последующего каскада.

Функции: выделить полезный сигнал и ослабить помехи, обеспечить согласование, обеспечить максимальный коэффициент передачи принятого сигнала.

6.Основные качественные показатели входной цепи.

8.Виды связи входной цепи с антенно-фидерным трактом. Их достоинства и недостатки.

Входная цепь с емкостной связью с антенной

Коэффициент передачи в квадратичной зависимости от частоты настройки.

При перестройке контура в диапазоне частот от f_min до f_max, если затухание контура ВЦ неизменно в диапазоне рабочих частот, амплитудно-частотная характеристика контура расширяется, что приводит к ухудшению избирательных свойств ВЦ. Коэффициент передачи:

Входная цепь с индуктивной связью с антенной

Различают два вида ВЦ с индуктивной связью. Если f_A > f_0max, входная цепь называется входной цепью с «укороченной» антенной

Если f_A < f_0min – входной цепью с «удлиненной» антенной. Здесь f_0min и f_0max – соответственно максимальная и минимальная рабочие частоты диапазона перестройки ВЦ. Коэффициент передачи:

При сильном удлинении антенны, ток в антенной цепи обратно пропорционален частоте входного сигнала. Поэтому вносимая в контур ВЦ ЭДС оказывается независимой от частоты сигнала. Следовательно, напряжение на выходе ВЦ и коэффициент передачи постоянны в диапазоне частот перестройки ВЦ, что в большинстве случаев является достоинством. Недостатком ВЦ с индуктивной связью при сильном удлинении антенны является малая величина резонансного коэффициента передачи.