Устройство приема и преобразования сигнала

8) Мощность и другие характеристики  питания приемника. Если источники  питания имеют ограниченную мощность, то задается максимально допустимая  мощность питания приемника.

9) Диапазон рабочих частот, т. е.  область частот настройки, в  пределах которой обеспечиваются  все другие электрические характеристики  приемника.

К основным конструктивно-эксплуатационным характеристикам РПрУ относятся:

1) Надежность работы, оцениваемая  средним временем или вероятностью  безотказной работы. Эта характеристика  зависит как от выбранной структурно  – функциональной схемы приемника,  так и от надежности отдельных  элементов схемы, их количества, облегченных режимов работы наиболее  важных элементов, в особенности  электронных приборов.

2) Стабильность и устойчивость  работы, оцениваемые по способности  приемника сохранять свои электрические  характеристики в допустимых  пределах при воздействии окружающей  среды (температуры, влажности,  атмосферного давления, механических  нагрузок, климатических и специальных  воздействий) и изменении режима  источника питания.

3) Габариты и масса приемника.  Линейные размеры, занимаемый  объем, а также масса часто  являются одними из основных  характеристик приемников, устанавливаемых  на летательных аппаратах, особенно  малоразмерных.

4) Ремонтоспособность, определяющая характер устранения неисп-равностей, т. е. возможность замены отдельных элементов, целых блоков или приемника в целом.

          К основным производственно – экономическим характеристикам РПрУ относятся: стоимость приемника, сроки разработки, размер партии, серийно- способность, вид технологического процесса, сроки морального износа, соответствие мировым стандартам, степень унификации.     

 

2. Радиоприёмные устройства различного назначения

1.2.1 Приёмные устройства наземных радиорелейных систем

Наземная  радиорелейная линия (РРЛ) прямой видимости  состоит из двух оконечных (ОРС) и  ряда активных ретрансляционных промежуточных (ПРС) станций, причем соседние станции  расположены на расстоянии 10…70 км друг от друга. Для линий этого класса выделены полосы частот в диапазонах 2, 4, 6, 8, 11, 13, 18 ГГц и в более высокочастотных. В этих диапазонах возможно построение широкополосных радиоприемных и  радиопередающих устройств, поэтому  РРЛ обеспечивают передачу широкополосных сигналов, в первую очередь сигналов многоканальной телефонии и телевидения. В них используются различные  способы модуляции несущей и  разделения каналов: частотное разделение каналов и частотная модуляция  гармонической несущей; временное  разделение каналов с аналоговой модуляцией импульсов, которые затем  модулируют несущую; временное разделение каналов с цифровыми методами передачи.

В настоящее время наиболее широкое  распространение получил принцип  построения приемопередающей аппаратуры РРЛ, при котором основная обработка  сигналов производится на промежуточной  частоте, выбираемой в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по радио (обычно f_п=70 МГц).

В тропосферных радиорелейных линиях (ТрРЛ), использующих эффект дальнего тропосферного распространения УКВ, соседние станции расположены на расстоянии 100…800 км. Для ТрРЛ выделены полосы частот в диапазонах 1,0; 2,0 и 4,5 ГГц. Механизм распространения радиоволн на пролете ТрРЛ таков, что, несмотря на применение РПдУ большой мощности и остронаправленных антенн, средний уровень сигнала на входе РПрУ оказывается малым, сигнал имеет многолучевой характер и подвержен быстрым и медленным замираниям. Селективные замирания по частоте препятствуют передаче по ТрРЛ широкополосных сигналов, как аналоговых, так и цифровых, поэтому пропускная способность ствола ограничивается 12-120 телефонными каналами, а для передачи телевидения используется специальное оборудование. В РПрУ ТрРЛ широко применяют малошумящий усилитель, порогопонижающие устройства, используется техника разнесенного приема и другие методы борьбы с быстрыми интерференционными замираниями. Также для борьбы прибегают к комбинированным видам разнесения сигналов. Чаще всего используется разнесение по частоте и пространству. Наиболее распространен счетверенный прием с разнесением двух антенн в пространстве и двух передатчиков по частоте. Системы разнесенного приема делятся на две группы: системы фильтрового приема и системы автокорреляционного приема.

1.2.2 Устройства систем спутниковой связи и вещания

В системах спутниковой связи имеются  сеть земных станций (ЗС) и промежуточные  активные бортовые ретрансляторы, размещенные  на искусственных спутниках Земли (ИСЗ). Для фиксированной и радиовещательной спутниковых служб выделены полосы частот в диапазоне 0,62…275 ГГц, наилучшими для систем связи через ИСЗ  являются частоты в диапазоне 2…8 ГГц, наиболее широко на линиях Земля-ИСЗ («линия вверх») используются полосы в диапазонах 6, 14 и 17 ГГц, а на линиях ИСЗ-Земля («линия вниз») – полосы в диапазонах 4 и 12 ГГц. Аналоговые сигналы передаются в системе ЧРК-ЧМ, передача дискретных сигналов осуществляется с помощью фазовой манипуляции. На земных станциях используют мощные РПдУ и антенны с высоким коэффициентом усиления.

Телевизионное вещание через ИСЗ осуществляется двумя способами. При использовании  распределительной сети сигналы  с ИСЗ принимаются ЗС, а затем  телевизионные сообщения поступают  на ближайшие телецентры, ретранслирующие  их для приема на обычные телевизоры. В системах непосредственного телевизионного вещания (НТВ) прием сигналов с ИСЗ  ведется непосредственно населением на более простые антенны и  приемники. Построение РПрУ ЗС первого  типа и станций НТВ для коллективного  приема в диапазонах 702…726 МГц и 3,65…3,7 ГГц в принципе мало отличается от описанных выше. В системах НТВ  в диапазоне 11,7…12,5 ГГц для индивидуального  приема могут применяться очень  простые антенны диаметром около  0,9 м и усилительно – преобразовательные блоки (конверторы), совмещенные с облучателем.

          Важной частью системы спутниковой связи является бортовой ретранслятор (БРТр) - приемопередающее устройство, предназначенное для приема сигналов от одной или нескольких передающих ЗС, их усиления и дальнейшей передачи в направлении одной или нескольких приемных ЗС. Существует несколько вариантов схемы построения одного ствола БРТр: гетеродинного типа; с однократным преобразованием частоты; с демодуляцией или обработкой сигнала на борту.

 

1.2.3 РПрУ  декаметрового диапазона                                                                                       

На  декаметровых (ДКМ) волнах осуществляются магистральная, зоновая и местная радиосвязь, авиационная и морская связь, радиосвязь в системе железнодорожного транспорта и др. Для радиосвязи на дальние расстояния используют волны, отражающиеся в процессе распространения от ионосферы. Однако дисперсность, неоднородность и нестабильность отражающих слоев ионосферы делают связь в ДКМ диапазоне неустойчивой. Для обеспечения устойчивости связи необходимо знать максимальную частоту, при которой волны, отражаясь от ионосферы, обеспечивают работу радиолинии с наибольшей надежностью. Такую частоту называют максимально применимой (МПЧ). Поскольку слой F₂, от которого в основном происходит отражение радиоволн, наиболее часто подвержен ионосферным возмущениям, при сеансе радиосвязи возможны изменения МПЧ. Для ДКМ канала является характерным замирание сигнала на входе приемника. Основной вид помех в декаметровом диапазоне-сосредоточенные. Существенное значение имеют также флуктуационные помехи.

Многие  качественные показатели приемника  определяются характеристиками усилительно-преобразовательного  тракта. К таким показателям относятся  чувствительность и коэффициент  шуму, динамический диапазон, диапазон регулировки усиления по промежуточной  частоте, избирательность и т.д.

Для профессиональных РПрУ ДКМ диапазона  характерно многократное преобразование частоты, позволяющее реализовать  высокую избирательность как  по соседнему, так и по побочным каналам. Это достигается выбором высокой  первой и более низких последующих  промежуточных частот.

 

1.2.4 Приёмники звукового вещания

Приемники звукового вещания (радиовещательные) предназначены для приема и воспроизведения  звуковых монофонических и стереофонических программ радиовещания. В зависимости  от условий эксплуатации такие РПрУ подразделяются на стационарные, переносные, автомобильные и миниатюрные (карманные), а по электрическим и электроакустическим  параметрам и комплексу потребительских  удобств- на четыре группы сложности:0,1,2 и 3. В стационарные устройства радиоприемник  входит как составная часть. Питание  в приемниках может быть как от сети переменного тока, так и от автономных источников постоянного  тока. Получает распространение и  блочная компоновка, при которой  радиоприемник дополняется отдельными блоками.

Такие приемники, являющиеся самыми массовыми  радиоустройствами, должны обеспечивать прием сигналов в диапазонах ДВ, СВ, КВ, УКВ с различными видами модуляции: АМ, ЧМ, ЧМ-стерео, а в последнее время- и АМ-стерео. Кроме того, они должны, имея достаточно высокие качественные показатели, обладать приемлемой стоимостью. К ним предъявляются и повышенные показатели качества.

Современные радиовещательные приемники, как правило, строят по супергетеродинной схеме. Прямое усиление используется лишь в  миниатюрных переносных приемниках с низкими показателями качества.

Одним из радикальных методов улучшения  звучания РПрУ является переход к  стереофоническому вещанию, дающему  представление о пространственном местонахождении источника звука  и его перемещении. Достаточно хороший  стереоэффект получают уже при двухканальной  передаче звука.

1.2.5 Приёмники телевизионного вещания

В настоящее время практически  во всех странах приняты совместимые  системы телевизионного вещания. Это  означает, что сигналы цветного или  черно-белого телевидения передаются в одинаковой полосе частот, причем сигналы цветного телевидения могут  быть приняты черно-белыми телевизорами и наоборот. В результате сигналы  цветности, особенно цветовые поднесущие, могут создавать помехи приему яркостного сигнала в цветном и черно-белом телевизорах. Для уменьшения этих помех принимаются специальные меры как при передаче, так и при приеме телевизионных сигналов.

С учетом спектра телевизионных сигналов на один телевизионный канал отводится  полоса частот, равная 8 МГц. Большинство  телевизионных каналов расположено  вплотную друг к другу, без запасных частотных промежутков на расфильтровку. Близкое расположение соседних каналов определяет достаточно жесткие требования к избирательности телевизионных приемников по соседним каналам.

В каждом телевизионном канале разность частот между несущими частотами  сигналов изображения и звука  составляет 6,5 МГц. Промежуточная частота сигналов изображения равна 38 МГц. Промежуточная частота сигналов звука 31,5 МГц.

 

1.2.6 Системы персонального радиовызова

Системы персонального радиовызова (СПВ) позволяют  передавать вызов и необходимый  минимум информации одному человеку или группе людей независимо от места  их нахождения. первоначально СПВ  функционировали с радиусом действия, ограниченным территорией или помещениями, охваченными многовитковой проводной  петлей. Подобные системы с индуктивной  связью, использующие магнитное поле с низкими частотами несущих  колебаний, находят применение и  в настоящее время.

Для значительных территорий СПВ строятся на основе радиосвязи на метровых и  дециметровых волнах. Абонент СПВ  использует малогабаритный вызывной приемник (пейджер), имеющий индивидуальный номер (адрес). Вызывающий набирает номер  нужного абонента на любом телефонном аппарате, вызов поступает по телефонной сети на центральную станцию, преобразуется  в кодированный радиосигнал и  передается на выделенной для СПВ  частоте в то место, где находится  абонент. Если радиус действия одного передатчика центральной станции  не позволяет обслужить всю территорию, то она разбивается на отдельные  зоны, в каждой из которых имеется  свой передатчик. Сигнал вызова длительностью 1…2 с передается всем пейджерам, однако срабатывает только тот из них, который  настроен на определенную частоту и  имеет соответствующий адрес. Получив  вызов, абонент по телефонному аппарату по заранее известному номеру принимает  адресованное ему сообщение или  получает телефонный разговор, либо сигнал вызова совмещается в пейджере с  визуальным отображением сообщения  небольшого объема на дисплее. Сигнал вызова может подаваться не только одному, но и группе абонентов, которым  присвоен единый адрес.