Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007), страница 3

В указанный период в связи с перегруженностью освоенных радиодиапазонов и потребностями высококачественного электронного телевидения усиленно изучался и осваивался диапазон УКВ, для повышения качества и надежности радиоприема разра- батывались эффективные методы модуляции и борьбы с помехами. Были предложены и стали внедряться с!М, АМ с ОБП, ФМ и кодовая модуляции.

освоены синхронный прием и прием телеграфных сигналов с улучшенным качеством. В годы второй мировой войны в связи с разработкой радиолокационных и радиорелейных систем начинается освоение дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, получает развитие теория и техника радиоимпульсного приема. В конце 40-х годов были разработаны новые типы электронных приборов СВЧ !дисковые триоды, отражательные клистроны, лампы бегущей волны и др.) и освоены методы построения РПрУ этого диапазона. В решении проблемы помехоустойчивости радиоприема возникло новое направление, основанное на изучении и использовании различий в ста~ис~ических характеристиках сигналов и помех с помон!ью методов теории передачи информации.

Одним из важнейших достижений на этом направлении было создание теории потенциальной помехоустойчивости приема (1946 г.), на базе которой развивается современная теория анализа и синтеза радиосистем. оптимальных по помехоустойчивости. В 50-е годы начался новый этап развития техники радиоприема на основе достижений полупроводниковой электроники. Детекторные свойства пары «металл — полупроводник» нашли применение еще на заре радиотехники, а с использованием усилительных и генераторных свойств такой пары был даже создан высокочувствительный безламповый радиоприемник — кристадин !1923 г.).

Широкому внедрению полупроводниковых приборов способствовало изобретение транзистора (!947 г.). Быстрый процесс «транзисторизации» привел к вытеснению электронных ламп из радиоприемной аппаратуры умеренно высоких часто~, а разработка малошумящих полупроводниковых параметрических усилителей (ППУ) и появление туннельного диода (ТД), также использовавшегося для малошумящего усиления, «продвинули» этот процесс в СВЧ диапазон. В 60-х годах начинает развиваться микроэлектроника, и 80-е годы характеризуются широким внедрением в РПрУ сначала аналоговых, а затем и цифровых интегральных микросхем (ИМС), что наряду с дальнейшим повышением надежности и улучшением массогабаритных и энергетических показателей радиоприемников позволило осуществлять сложные, ранее нереализуемые принципы и методы приема и обработки сигналов.

В настоящее время техника радиоприема развивается по следующим основным направлениям: дальнейшее освоение наиболее высокочастотных диапазонов волн, включая миллиметровый, децимиллиметровый и оптический; Назначение, структуры и технические характеристики 15 широкое внедрение методов и средств цифровой обработки сигналов, микропроцессорной и вычислительной техники для автоматизации РПрУ; совершенствование методов борьбы с помехами; значительное улучшение качественных показателей РПрУ, увеличение функциональной сложности приемной техники; повышение степени интеграции функциональных узлов и блоков РПрУ.

1.2. СТРУКТУРА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ В соответствии с занимаемым в радиоканале местом РПрУ должны обеспечивать следующие основные функции: выделение полезного сигнала из смеси с шумом или другими мешающими сигналами; усиление полезного сигнала; ослабление мешающего действия помех, присутствующих во входных колебаниях; детектирование радиочастотных сигналов с целью формирования колебаний, соответствующих передираемому сообщению. Помимо указанных основных функций для многих современных РПрУ характерно выполнение и других сложных функций, например: частотное преобразование принимаемых радиосигналов с целью перенесения в область частот, где обеспечиваются наилучшие условия их обработки; изменение параметров РПрУ для достижения заданного или наилучшего качества его работы (адаптация) при изменениях электромагнитной обстановки в месте приема, определяемой совокупностью всех помех.

Обобщенная структурная схема, отражающая основные функции РПрУ, представлена на рис.1.2. Она состоит из пяти функциональных блоков — трактов. Злакгроиагнитн кнлабания Оп Рис. 1.2 16 ГЛАВА> В усилительно-преобразовательном тракте (УТ) осуществляется выделение полезных сигналов из всей совокупности поступающих от антенны А сигналов и помех, не совпадающих по частоте с полезным сигналом, и усиление последнего до уровня, необходимого для нормальной рабо~ы последующих каскадов. Хотя в УТ с сигналом могут производиться некоторые нелинейные процедуры (смещение спектра, ограничение амплитуды и др.), в принимаемую информацию указанный трак~ сущее~венных искажений не вносит и в этом смысле его можно считать линейным.

В информационном тракте (ИТ) осуществляется основная обработка сигнала с целью выделения содержащейся в нем информации (демодуляции) и ослабление мешающего воздействия помех. Г(ри этом важнейшей задачей являешься выделение информации с максимальной достоверностью — так называемый оптимальный прием.

Для этого в составе ИТ предусматриваются оптимальный фильтр, цепи последетекторной обработки, следящие системы часто~ной (ЧАПЧ) и фазовой (ФАПЧ) автоматической подстройки частоты. используемые для демодуляции сигнала, а также для его поиска и сопровождения по частоте, фазе и задержке. Гетеродинный тракт (ГТ) преобразует частоту собственного или внешнего опорного генератора и формирует сетки частот, необходимые для работы преобразователей частоты в УТ, следящих систем н устройств обработки сигнала в ИТ.

Зачастую это сложное самостоятельное устройство — синтезатор частот (СЧ), обеспечивающий работу и других подсистем радиосистемы, прежде всего Рпру. Тракт адан~анни, управления и контроля (ТАУК) позволяет осуществлять ручное, дистанционное и автоматизированное управление режимом работы РПрУ (включение и выключение, поиск и выбор сигнала, адаптация к изменяющимся условиям работы и т.д.) и отражает качество его работы на соответствующих индикаторах.

В оконечном устройстве (ОУ) энергия выделяемого сигнала используется для получения требуемого выходного эффекта — акустического (телефон, громкоговоритель), оптического (кинескоп, дисплей), механического (печатающее устройство). Вторичный источник питания (ВИП) преобразует энергии первичного источника в форму, удобную для использования непосредственно в РПрУ. В ВИП может осуществляться преобразование напряжения, выпрямление, фильтрация, стабилизация, Радиоприемные устройства обладают всеми свойствами, характерными для подсистем сложной системы.

Они взаимодействуют с другими элементами радиосистемы (РПдУ, антенной, устройствами управления и контроля и др.), с окружающей средой и оператором. Иерархичность структуры РПрУ проявляется в том, Назначение, структуры и технические характеристики 17 что отдельные тракты, блоки и узлы являются управляющими для одних и управляемыми для других элементов подсистемы. Поскольку прием полезных сигналов всегда осуществляется в условиях воздействия недетерминированных, непредсказуемых помех, функционирование приемной подсистемы носит стохастический характер.

Рассмотренная структурная схема является наиболее обшей. однако в конкретных РПрУ отдельные связи между трактами и да>ке некоторые тракты могут отсутствовать или выполнять более ограниченный набор функций, при этом упрощение структуры приемного устройства и ограничение функций отдельных трактов сии>кают полноту реализации возможностей радиоприема. Наибольшая эффективность приема достигается при объединении нескольких РПрУ в радиоприемные системы, управляемые на основе адаптивных алгоритмов.

В таких системах каждое РПРУ принимает одну и ту же информацию в различных условиях приема (на разных частотах, в пространственно разнесенных точках, с разными антен~>ами и т.д.) и под управлением компьютера осуществляется обработка всех принятых сигналов или выделение сигнала. соответствующего ~>аилучшим условиям приема. В системах радиосвязи часто используется прием многоканальных сообщений. В РПРУ таких систем имеется дополнительный тракт разделения каналов с последующими ОУ в каждом канале. В курсе «Радиоприемные устройства» традиционно основное внимание уделяе~ся изучению УТ и демодуляторов в ИТ, в то время как ряд других блоков и узлов ИТ, ГТ и ТАУК рассматриваются более поверхностно, поскольку их подробное изучение является предметом таких учебных дисциплин, как «Космические и наземные системы радиосвязи и сети телерадиовещания», «Телевидение».