|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения сигналов. В книге рассматривается проектирование радиоприемников, а типы и параметры антенн и оконечных устройств учитываются лишь в той мере, в которой это необходимо для проектирования радиоприемников. Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются: 1) тип схемы; 2) вид принимаемых сиг+шлов; 3) назначение приемника; 4) диапазон частот; 5) вид активных элементов, используемых в приемнике; 6) тип конструкции приемника. По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления (без регенерации и с регенерацией), сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые на всех диапазонах частот. Поэтому данная книга посвящена проектированию супергетеродинных приемников. Принимаемые сигналы служат для передачи сообщений или измерения положения и параметров относительного движения объектов. Книга посвящена проектированию приемников обоих видов сигналов. При этом рассматривается проектирование приемников сигналов передачи сообщений, которые представляют собой: 1) непрерывные колебания с изменяемой (модулированной) амплитудой (AM), частотой (ЧМ) или фазой (ФМ); 2) колебания, скачкообразно изменяемые (манипулированные) по амплитуде (AT), частоте (ЧТ) или разности фаз (ФРТ); 3) колебания с изменяемой амплитудой, частотой или фазой, которые обусловлены видеоимпульсами с амплитудной (АИМ), широтной (ШИМ), временной (ВИМ) или дельта-модуляцией (ДМ), а также кодовыми группами видеоимпульсов (КИМ). Принимаемые сигналы могут передавать сообщения от одного источника или от нескольких. В книге рассматривается также проектирование приемников измерительных сигналов, с помощью которых можно определить временные положения, амплитуды, частоты и сдвиги фаз импульсных нлн непрерывных сигналов. По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и др.Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с AM,ij(c несущей и боковыми полосами), ОБП (однополос-4 Волны Название диапвзона волн Часто 100-10 КМ 10-1 км 1000-100 м 100-Юм 10-1 м 100-10 см 10-1 см 10-1 мм 1-0,1 мм Мириаметровые Километровые (длинные - ДВ) Гектометровые (средние - СВ) Декамегровые (короткие - KR Метровые Дециметровые Сантиметровые Миллиметровые Децимиллиметровые 3-30 кГц 30-300 кГц 300-3000 кГц 3-30 МГц 30-300 МГц 300-3000 МГц 3-30 ГГц 30-300 ГГц 300-3000 ГГц ной) и ЧМ или дискретных сигналов с AT, ЧТ и ФРТ. Радиовещательные приемники (монофонические) принимают одиоканальные непрерывные сигналы с AM на длинных, средних и коротких волнах и с ЧМ на ультракоротких волнах. Приемники черно-белых телевизионных программ принимают непрерывные сигналы изображений с AM и частичным подавлением одной боковой полосы частот и звуковые сигналы с ЧМ. Приемники цветных телевизионных программ принимают также сигналы, создающие цветное изображение. Приемники оконечных станций радиорелейных и телеметрических линий обычно предназначены-для приема и разделения каналов многоканальных сигналов с частотным и временным уплотнением. Приемники промежуточных станций радиорелейных линий (наземных и спутниковых) отличаются от приемников оконечных стан- ций тем, что в них не происходит разделения многоканальных сигналов. Импульсные радиолокационные приемно-передающие станции обычно излучают зондирующие радиоимпульсе с фиксированными периодом следования, длительностью импульсов, амплитудой и несущей частотой. Приемники таких станций служат для приема части энергии зондирующих сигналов, отраженной от целей. Отраженные сигналы могут быть импульсными или непрерывными, причем информация о целях может содержаться в изменении во времени амплитуды (или отношения амплитуд) и частоты (или спектре) сигналов. Согласно рекомендации МККР (Международного консультативного комитета по радио) спектр радиочастот делится на диапазоны (табл. B.I). В настоящей книге будут рассматриваться вопросы проектирования наиболее широко распространенных приемников, работающих в диапазоие частот 30 кГц - 300 ГГц (на волнах от 10 км до 1 мм)-. В качестве активных элементов каскадов приемников, работающих на частотах 30 кГц-300 МГц, сейчас можно использовать полупроводниковые приборы (транзисторы и диоды) и электронные лампы со штыревыми выводами. Предпочтение отдается полупроводни- ковым приборам благодаря их преимуществам (малые габаритные размеры и масса; низкие напряжения и токи питания; большой срок службы и механическая прочность). Состояние отечественной транзисторной и радиоприемной техники позволяет успешно преодолеть недостатки транзисторов (большой разброс и зависимость параметров от частоты, режима и температуры; низкие входные и выходные сопротивления; наличие внутренней обратной связи и относительно высокая стоимость) и использовать их во всех каскадах приемников упомянутого диапазона без ухудшения работы приемников. Лампы применяются лишь в некоторых специальных приемниках и на более высоких частотах. Приемники конструктивно выполняются из отдельных (навесных) активных и пассивных элементов с печатным или объемным монтажом или из готовых интегральных микросхем, Представляющих собой каскады, узлы приемников и даже целые преемники. Проектирование радиоприемников выполняется согласно техническому заданию. Обычно в техническом задании указываются: общие требования, требования к электрическим характеристикам (диапазон принимаемых частот, чувствительность, избирательность, качество воспроизведения сигналов, определяемое частотными, нелинейными и фазовыми искажениями, а также искажениями импульсных сигналов; данные входов и аодов приемника; параметры ручных и автоматических регулировок; излучение напряжения гетеродина в антенну, которое характеризует электромагнитную совместимость приемников ИТ. д.); конструктивные, механические, климатические, технологические, экономические, эксплуатационные требования (надежность). Приводится также методика измерения электрических характеристик, климатических и механических испытаний. Технические требования на радиовещательные приемники должны соответствовать ГОСТ 5651-64. Технические требования на приемники черно-белого телевидения должны соответствовать междуведомственной нормали НИО.202.003 и ГОСТ 18198-72. Технические требования на остальные приемники согласовываются между заказчиком и разработчиком, могут уточняться в процессе проектирования. Приведем формулировки и содержание отдельных пунктов технических требований. Общие требования. В них указываются назначение и место установки приемника, состав комплекта приемного устройства (антенна, приемник, оконечное устройство) и аппаратура, с которой должен работать приемник, но которая не входит в комплект. Диапазон частот. Приемник может быть предназначен для работы на одной или нескольких фиксированных частотах или в непрерывном (прерывном) диапазоне частот (/ошш - /отах)- Для диапазонных приемников определяется число поддиапазонов, коэффициенты перекрытия для них и запасы перекрытия по частоте между поддиапазонами. Чувствительность. Этот параметр характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника с небольшим усилением, на выходе которого шумы практически отсутствуют, определяется э. д. с. (или номинальной мощностью) сигнала в антенне (или ее эквиваленте), при которой обеспечивается .заданное напряжение (модность) сигнала на выходе приемника. Если чувствительность ограничивается внутренними шумами приемника, то ее можно оценить реальной или предельной чувствительностью, коэффициентом шума или шумовой температурой. Реальная чувствительность равна э. д. с. (или номинальной мощности) сигнала в антенне, при которой напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника превышает напряжение (мощность) помех в заданное число раз. Предельная чувствительность равна э. д. с. или номинальной мощности Р\п сигнала в антенне, при которой на выходе его линейной части (т. е. на входе детектора), мощность сигнала равна мощности внутреннего шума. Предельную чувствительность можно также характеризовать коэффициентом шума Ло. равным отношению мощности шумов, создаваемых на выходе линейной части приемника эквивалентом антенны (при комнатной температуре Го = 290 К) и линейноГ! частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно, (3,1 где k = 1,38 • 10- Дж/град- постоянная Больцмана; Пщ--шумовая полоса линейной части приемника, Гц; Рап - мощность сигнала, Вт. Из (В.1) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kTf: (В.2) Предельную чувствительность можно также характеризовать шумовой температурой приемника Тар, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части. Очевидно, k (Го + Гцр)Пш = = NakTJlj, откуда Гпр = Т, (N, - 1). (В.З) На реальную антенну воздействуют внешние шумы, номинальная мощность которых ГдПцз > ГоПш, где Га - шумовая температура антенны. Поэтому на выходе линейной части Шд, (Га + Г„р) = kUT, (Л/о - 1 + Га/Го), и для получения равенства мощностей сигнала и [нумов необходима мощность (В.4) Избирательность. Этот параметр характеризует способность приемника выделять полезный сигнал из помех. В задании оговариваются требования к линейной избирательности: ослабление помех от станций, близких по частоте к принимаемой («соседних каналов»), зеркальных помех и помех, частота которых близка к промежуточной. Ослабление соседних каналов обусловливается шириной полосы при ослаблении в 10, 100 и 1000 раз или коэффициентами прямоугольности (т. е. отношением полосы мешания к полосе пропускания при том же ослаблении). «Нелинейная» избирательность определяется величиной и числом сигналов, обусловленных взаимодействием мешающих сигналов нежАу собой, с принимаемыми сигналами и с частотой гетеродина или ее гармониками. В результате этих взаимодействий образуются колебания промежуточной частоты. Качество воспроизведения сигналов. При прохождении сигналов по цепям приемника возникают частотные, нелинейные и фазовые искажений. Частотные искажения оцениваются «кривой верности воспроизведения», т. е. зависимостью коэффициента усиления от частоты модуляции, нелинейные-коэффициентом нелинейных искажений при заданном коэффициенте модуляции, фазовые - нелинейностью фазовой характеристики. Искажения импульсных сигналов оцениваются длительностями фронта и среза Тф и т, неравномерностью вершины выбросом на вершине bi, выбросом в паузе bi. Ручные и автомагические регулировки Требования к ручной регулировке усиления (РРУ) и полосы (РРП) определяются тем, во сколько раз изменяется выходное напряжение (полоса пропускания) приемника при действии РРУ (РРП). Требования к автоматической регулировке усиления (АРУ) характеризуются наибольшим допустимым изменением выходного напряжения приемника при заданном изменении входного напряжения и допустимой постоянной времени АРУ. Требования к автоматической подстройке гетеродина (АП) определяются: начальной и остаточной расстройками и максимальной скоростью отклонения разностной частоты от промежуточной и минимальным напряжением разностной частоты, нужным для работы АП. Входная цепь. В требованиях указывается, с какими типами и эквивалентами антенн и в каком режиме (согласования и т. д.) должна работать входная цепь. Выходная цепь, В требованиях к ней указываются типы и сопротивления нагрузки и необходимое напряжение (мощность) сигнала на ней. В требованиях к источникам питания обычно указывается род источника напряжения, его стабильность и пульсация и максимальная допустимая мощность. Проектирование радиоприемников в промышленности обычно состоит из трех этапов: 1) эскизное проектирование, 2) техническое проектирование, 3) изготовление и испытание образцов. При эскизном проектировании составляются оптимальная структурная схема и чертеж общего вида приемника и проводятся расчеты (а при необходимости и эксперименты), подтверждающие выполнение технического задания. При техническом проектировании составляется и рассчитывается принципиальная схема приемника, разрабатывается его конструкция, изготавливается и экспериментально проверяется действующий макет приемника. В процессе обучения студентов проводится курсовое и дипломное проектирование радиоприемников. При курсовом проектировании составляются структурная и принципиальная схемы, а также чертеж общего вида приемлика. Расчетами подтверждается правильность выбора структурной схемы и наиболее важных частей принципиальной схемы. При дипломном проектировании составляются и рассчитываются полностью структурная и принципиальная схемы, разрабатываются чертежи общего вида и основных узлов конструкции приемника и экспериментально проверяются основные положения дипломного проекта (если это требуется)*. • Конкретные цифры, указанные далее в тексте, взяты из практики проектирования приемников. [ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 сумки - магазин сумок itbags.ru |