Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007), страница 2

2 (кроме ~ 2.8), 4 и !) 3.1 — 3.8 — А.И. Фалько, гл.5!кроме 8 5.14, 5.15) и 8 6.!в 6,3, 6.8 — 6.П, 10.3, 10.6 — О.В. Головиным, гл.7 — А.И, Тяжевым, .3- ~НН. Бу Г, .9 1 514, 535 — ВС. П, ~ 64 — 6 б — В.А. Левиным, ~ 10.5 — А.А. Кубицким, ч 6.7 — совместно В.А. Левиным и Н.Н. Фоминым, ~ 10.4 — совместно О.В. Головиным и В.С.

Плаксиенко. ГЛАВА1 НАЗНАЧЕНИЕ, СТРУКТУРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ 1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ Радлоприе>иное уе>пройетлео (РПРУ) — это комплекс электрических цепей, функциональных узлов и блоков, предназначенный лля улавливания распространяющихся в открытом пространстве электромагнитных колебаний искусственного или естественного происхо>кдения в радиочастотном (3 10'...3 10' Гц) и оптическом (3 1О' ..3 10" Гц) диапазонах и преобразования их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них информации.

Радиоприемные устройства являются важнейшими составными частями всех радиосистем, в том числе радиосвязи, радиовещания и телевидения, относящихся по информационному назначению к классу систем передачи информации из одних пунктов пространства в другие. Функциональная схема радиосистемы этого класса представлена на рис.1.1. Радиопередающее устройство (РПдУ), РПРУ и среда распространения электромагнитных волн образуют радиоканал. В!'ПдУ подле>кашая передаче информация в виде сообщения той или иной физической природы преобразуется в соответствующий электрический сигнал, который непосредственно или после кодирования модулирует высокочастотное несущее колебание, образуя радиосигнал.

С помощью передающей антенны А, энергия радиосигнала преобразуется в энергию электромагнитного поля, распространяющегося в виде электромагнитных волн в окружающем пространстве. Посредством антенны А. энергия сильно ослабленного в месте приема электромагнитного поля высокой частоты преобразуется в энергию электрических колебаний, являющихся входным сигналом для собственно приемника. На выходе РПРУ в результате обратного электрофизического преобразования сигнал представляется в виде, необходимом для потребителя информации. ГЛАВД1 ваву Рййп ®йй~ В месте приема существуют также электромагнитные поля, создаваемые посторонними источниками естественного и искусственного происхождения.

Соответствующие электромагнитные колебания воспринимаются РПРУ мешают приему полезного сообщения, т.е. являются так называемыми внешними радиопомехами. Кроме того, и в цепях самого РПРУ возникают различные побочные мешающие электрофизические явления, проявляющиеся в виде внутренних помех приему.

Исходное сообщение в процессе прохождения по радиоканалу претерпевает нежелательные изменения, оцениваемые искажениелз сигнала. Искажения имеют место как вне приемопередающей аппаратуры, так и внутри нее. Первые связаны с рядом физических процессов, сопровождающих распространение электромагнитных волн, вторые обусловлены неидеальностью характеристик РПдУ и РПру. В зависимости от признаков, положенных в основу, существуют различные классификации РПрУ. По основному функциональному назначению РПРУ делят на профессиональные и вещательные. К прогрессиональлььи приемникам (в системах передачи информации) относятся РПрУ связные, телевизионные, телеметрические, телеуправления и др.

Вел1атеяьные приемники обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания. Их массовое производство и необходимость относительной дешевизны обусловливают сравнительно простые технические решения. Профессиональные РПрУ отличаются большей сложностью и стоимостью, зачастую соизмеримой со стоимостью передающего оборудования. Среди связных различают РПРУ космических, международных, магистральных, внутризоновых, местных, технологических и других радиосистем передачи. Профессиональные телевизионные приемники используются в связных, сервисных и прикладных телевизионных системах.

Приемники звукового вещания делятся на Назначение, структуры и технические характеристики Таблица1.1 Кпассификация диапазонов волн Диапазоны частот Диапазоны волн Дна- назон Вань~снование частот 11аименованис волн Частоты Длины волн 3...30 кГц О нлш низкие (ОНЧ) Мириаметровые 100...10 км Километровыс 10...1 км 1!изкие (НЧ) 30..300 кГц Срслнис (СЧ) Гектометровые 1000 ..100 м 300 ..3000 кГц Декаметровые Метровые Высокие (ВЧ) 100...10 м 10...1 и 3...30 Мрц 30...300 МГц Очень высокие (ОВЧ) Ультравысокие (УВЧ) Дециметровые 100.. 10 см 300.. 3000 МГц 3...30 Г'Гц Сантиметровые 10..

1 см 10 Сверхвысокие (СВЧ) 30...300 ГГ~! Крайне высокие (КВЧ) Миллиметровые 10...1 мм 300...3000 ГГц 12 1...0,1 мм Гилервысокие (ГВЧ) Децимиллиметровые Ол- Инфракрасные Видимые Ультрафиолетовые 100 ..0,74 мкм 0,74 .0.38 мкм 0.38 ..0,01 мкм 3...30000тгц тиче- ский ' Как видно из табл.).1, диапазоном СВЧ согласно рекомендациям МККР следует называть сантиметровый (десятый), однако вследствие значительной обшности схемных и конструктивных решений, а также элементной базы в отечественной и зарубежной литературе принято объединять лод термином СВЧ. или «микроволновый», три диапазона: дециметровый, саьпиметроаый и миллиметровый.

монофонические, стереофонические и квадрофонические; вещательные телевизоры обеспечива!от прием программ в системах монохромного и цветного вещания, в перспективных системах с высокой четкостью изображения и др, В соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по радио (МККР) при построении радиосистем передачи используется спектр радиочастот, разделенный на девять диапазонов (табл.1.1). Современные РПрЧ работают во всех !тих радиодиапазонах, из которых наиболее широко используются диапазоны от НЧ до КВЧ включительно, а также на инфракрасных и видимых волнах оптического диапазона*.

12 ГЛАВА~ Приемники различных диапазонов могут существенно отличаться по структуре, схемной н консзруктивной реализациям, элементной базе, однако сущсствуют РПрУ, которые обеспечивают прием в нескольких диапазонах («всеволновыев). Приемники звукового вещания работают в диапазонах волн: длинных ЯВ; НЧ), средних (СВ: СЧ), коротких (КВ; ВЧ), ультракоротких (УКВ; ОВЧ), дециметровых (ДМВ; УВЧ). Вещательные телевизоры осуществляют прием программ наземных телевизионных систем в метровом и дециметровом диапазонах. В дециметровом и санзиметровом диапазонах работаю.г РПрУ радиорелейных и спутниковых систем связи и телевизионного вещания.

Г!Риемники систем прямой мсжспутниковой связи и телевизионных систем высокой четкости должны обеспечивать прием на миллиметровых, децимиллиметровых и оптических волнах. По виду принимаемых сигналов приемники делят на два класса непрерывных (аналоговых) и лискрегных сигналов. По виду принимаемой информации различают 1'ПРУ радиотелефонные, звукового вещания, факсимильные. телевизионные, радиотелеграфные, псредачи данных и др. Существуют, особенно в системах радиосвязи, РПрУ, предназначенные для приема информации различных видов.

В зависимости от вида используемой модуляции (манипуляции в случае дискретных сигналов) бывают приемники амплитудно-модулированных (ЛМ), частогно-модулированных (ЧМ), фазомодулированных (ФМ) сигналов, сигналов с одной боковой полосой (ОБП) и различными вилами импульсной модуляции н лр 1',роме ~ого, различают РПрУ; по мссзу установки — стационарные, мобильпыс, бортовые н с 1з с и о с н ы с; ~ю с~юсобу питания — питаемые от сети переменного тока, от аккумуля горов, гальванических или солнечных батарей, с универсальным питанием; по способу управления и коммутации — с ручным, частично или полностью автоматизированным, дисганционным, комбинированным управлением.

Первые РПрУ, пригодные для практического применения, были построены и продемонстрированы в 1895 г. русским физиком и электроз'ехником А.С. Поповым, а также запатентованы итальянским изобретателем и предпринимателем Г. Маркони (1897 г.). Научной основой для создания этих устройств, положивших начало радиотехнике, послужили фундаментальные и прикладные физические исследования в области теории возбуждения, излучения и улавливания электромагнитных волн, проведенные во второй Назначение, структуры и технические характеристики иоловине Х1Х века Дж. Максвеллом, Г. Герцем, Э. Бранли, О.

Доджем, Н Тесла и другими учеными. В качестве индикатора электромагнитных волн в этих РПРУ использовался так называемый когерер. Низкая чувствительность последнего, отсутствие усиления мощности принимаемых сигналов и резонансных колебательных систем существенно ограничивали радиус действия таких приемников и не позволяли реализовывать важную функцию избирательности полезного сигнала среди других сигналов и помех.

На рубеже Х1Х вЂ” ХХ веков повышение чувствительности и избирательности РПрУ за с«ет замены когерсра детектором, применения резонансных контуров и слухового приема, совершенствования антенн позволило реализовать весьма эффективные по тем временам военные и гражданские системы радиосвязи на суше и на море, а также провести ряд экспериментов по другим применениям радио (метеорология, определение местоположения объектов, отражающих радиоволны и др.). Качественно новый полувековой этап развития техники РПрУ, как и всей радиотехники, начался с применения электронных ламп — диода 11904 г.), использовавшегося преимущественно в качестве детектора, и особенно триода (1907 г,), применение которого для усиления мощности принятых сигналов обеспечило многократное повышение чувствительности ламповых приемников по сравнению с детекторными.

Предложенный в 1913 г. принцип регенеративного приема позволил еще более увеличить чувствительность и избирательность РПрУ прямого усиления, Уже в годы первой мировой войны приемники, в которых триоды использовались для усиления, детектирования и преобразования сигналов, обеспечивали устойчивую радиосвязь на расстояниях свыше тысячи километров. В 1918 г. был разработан обладающий значительными преимуществами супергетеродиниый метод приема, однако его широкое внедрение стало реальным только с появлением 1926 — 1930 гг.

экранированных ламп — тетродов, пентодов и других многосеточных усилительно-преобразовательных ламп. С начала 30-х годов этот метод приема является основным во всем радиодиапазоне волн. Ведущие страны мира в 30 — 40 гг. приступили к серийному промышленному производству РПрУ различного назначения — в первую очередь для систем радиовещания, профессиональной радиосвязи и электронного телевидения.