Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 59
Текст из файла (страница 59)
е. увеличения девиации Ь/ . Подобные результаты получаются и при АМ, где согласно (9.16) коэффициент изменения амплитуды при биениях в результате наложения помехи на сигнал сп„=У„/У, (в рамках нашего анализа тс(1), а результат детектирования собственной модуляции сигнала пропорционален ш,. Однако между этими двумя случаями имеется важное отличие: при АМ коэффициент модуляции гп, имеет предельное значение тс,в=!.
Прн ЧМ возможность увеличения Л/ представляется неограниченной, что и дает основание для вывода о гораздо большей помехозащигценности широкополосной ЧМ по сравнению с АМ. Обычно предполагается, что за максимальную частоту слышимых биений Ес .„„, при которой необходимо оценивать соотно шение помехи и сигнала по формулам (9.16) н (9.17), следует принимать максимальную частоту модуляции сигнала Естся. ,. Это естественно, если Г,,„соответствует частотному порогу слышимости человеческого уха. Если Г,,„существенно ниже этого поога, то после частотного детектора следует поставить фильтр нижних ч~стот с як~~отой ~реза, раз~ой °,~~во и таким о Р м об азом подавить помехи с более высокими частотами.
В обоих случаях соответственно получим для квазнгармонической помехи с учетом У,,„,/У,.„, = (У./У,)Д, „, Ус»»в«в/Ус.вы« ( /3' 3) (1 е' с шах/Ус) вс и . Здесь $с — индекс частотной модуляции, определяемый при частоте Р 28! (/з <>с ~ и $с» 7 / ! ! ! / < <0 <<и ~Ф с<с,. Г~ Рис. 9.7 283 ри олосе пропускания /7 произведение аП ест средний жвадрат напряжения шума на входе Узш, т. е. (9.!7а) можно п е.ставить в виде .
е.. а можно пред- ,пропорционально , т. Поскольку полоса П пропорциональна Л/, , отношение /, „,„ П/Р ционально 5,, т. е. отношение У,„„/У,„,„уменьшается пропорционально ььа . а отношение сигнал-помеха возрастает по мощности пропорционально ~'. Что ст тооы влияние помехи проявилось достато точно сла о, приниб, т 9„= .... звуковом радиовещании при максимальной частоте модуляции порядка 10 кГц это соответствует деви ц. Ширина полосы частот, занимаемая излучением, нации акис полосы можно вы- составляет в этом случае около !50 кГц.
Танис цол делить только в диапазонах метровых н более коротких волн, где и осуществляется радиовещание с ЧМ. В приемнике ЧМ реализуется описанная в $7.11 ст кт а «Ш-О-У» (ши ока ( р я полоса — ограничитель — узкая полоса), обесструктура печивающая эффективное подавление импульсных помех. В тскто >ном т рактс, поскольку полоса пропускания его широкая, имх. доде- пульсная помеха к еха кратковременна, но имеет значительную ампли- туду, она может во много раз превышать амплитуду принимаемого сигнала. В узкополосном фильтре, следующем за частотным детек- торем, содержащим ограничитель, импульсная помеха растягива- ется во времени н уменьшается по амплитуде; прн этом она ста- новится слабее сигнала. Особенность ЧМ состоит в разной степени искажающего дейст- вия помех на разных частотах принимаемого сообщени .
Р . 9.6, азывают, что уровень помех сильно понижается в области нижних частот и максимален на верхних частотах. Если не при- нять специальные меры, воспроизведение звуковой програм, р ммы врац и с ЧМ ухудшается из-за усиленного проявления помех в области верхних частот. Чтобы обеспечить примерно равную по- мехозащищенность прн всех частотах модуляции, в зв ковом а- диове анин щ и применяют частотные предыскажсння передаваемого спсхтра: усилитель звуковых частот модуляционного тракта дела- ют с такой частотной характеристикой, что коэффициент усиления возрастает примерно пропорционально увслнчсни<о частоты, поэто- му и девиация Ь/ при модуляции оказывается пропорциональна частоте В .
В е р зультатс опектр продетектированного сигнала по- добен спектру шума на выходе детектора (рис. 9.6,в), поэтому от- ношение сигнал-шум получается достаточно б<и<ьшнм во всех час- тях полосы частот. Из (9.2) и (9.3) видно, что при радиовещании с предыскажея„„оказывается вием амплитуд изменение фазы, т. е, индекс ЧМ " практически постоянной величиной. В сущности это означает, что модуляция в данном случае не частотная, а фазовая, 282 Сильный подъем спектра на верхних частотах и понижение его на нижних проявились бы при прослушивании радиовещательных передач как сильные частотные искажения, Чтобы их не было, п осле частотного детектора включают цепь частотной коррекции, оте, коэффициент передачи которой обратно пропорционален частот, В результате восстанавливается передаваемый спектр в его первоначальном виде.
Цепь коррекции изменяет коэффициент передачи в равной мере и для сигнала, и для помех, поэтому отношение помеха-сигнал не ухудшается (об этом см. также на стр. 167). Изложенные рассуждения, как и исходная векторная диаграмм а на рис. 8.8, справедливы, если помеха слабее, чем сигнал (У,«У,). Они справедливы и при сложной помехе, если ее р ссматривать как суперпозицию помех малых, каждая из которых в отдельности соответствует этому условию. Рис. 9.7,а иллюстрирует суммарное действие случайных малых помех. В каждый данный момент времени их можно представить суммарным вектором У, т. е.
заменить одной квазигармонической помехой. Суммарный вектор помехи У„пристраиваемый к концу вектора „ржающему сигнал, может занимать по отношению к нему любое угловое положение и поэтому угол фазового сдвига может принимать любое значение в некоторых пределах. Это отдельно илл<острируется рис. 9,7,б, где окружность соответствует положениям конца вектора У<6 пределы значений угла <Р обозначены точками А и В на этой окружности.
Пока У„~У, имеем <1><)+-90'~ и только при приближении У, к У, этот угол приближается к 90'. Этим и объясняется высокая помехоустойчивость широкополосной угловой модуляции, если ее индекс $,»«/2. Рис. 9.7,а показывает, что случайным мох<ет быть не только угол <р, , но и вектор Ую С какой-то степенью вероятности этот вектор в некоторые моменты времени может оказаться б ис. 9,7,в видно, что в этом случае сразу утрачивается указанное рис,в ограничение угла <Р; становится возможным «поворот» к р л 2 а Ряс.
9,8 пределах полной окружности. Пример изменения фазы ср показан на рис. 9.8,а, а пример изменения производной байр/Ж, т. е. паразитной девиации угловой частоты Ьь, которую создает наложение помехи на сигнал, — на рис. 9.8,б. Это изменение приобретает импульсный характер и приводит к появлению импульса напряжения на выходе частотного детектора. Следовательно, при угловой модуляции проявление помехи имеет отчетливо выраженный пороговый характер. Высокая помехозащищенность сохраняется только в пределах условия (у,(У,. 9.6.
ПОРОГОПОНИЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В ПРИЕМНИКАХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Чем меньше отношение сигнал-шум в приемнике, тем чаще всплески амплитуды шума превышают уровень сигнала и возникают описанные ранее (рис. 9.8,б)' пороговые импульсные помехи. Общая картина процессов в приемнике ЧМ при флуктуационной помехе представлена на рис. 9.9; здесь й',,„и й',„, — отношение Ьс,бык;,4а г сигнал-шум по мощности до частотного детектора и на его выходе.
Из $ сг=УРР графика видно, что при достаточно большом й'с.„, действие шума заметно ослабляется, причем выигрыши тем больше, чем больше индекс мо- Ю дуляции $,, что соответствует фор- муле (9.16а)', С понижением й',,с в характеристике помехоустойчивости наблюдается резкий спад, образующий пороговую зону, разделяющую всю рабочую область на две качественно отличные заныв иадпороговую и подпороговую. Крутизна спада кривых в пороговой области для больших значений $, составляет около ехр( — й'с,„),н далее наблюдается примерно квадратичная зависимость йсс х= =йс„,(йсс,с)', свидетельствующая о подавлении сигнала.
Наступление порога сопровождается резким снижением помехоустойчивости. Так, прп с, =!О уменьшение йс, „от 10 до 0 дБ приводит к уменыпспию й', „„„примерно на 30 дБ. Пороговый эффект затрудняет прием ЧМ сигналов в каналах с замираниями, а также в каналах с низким энергетическим потенциалом, близким к пороговому. Для появления порога пе обязательно, чтобы средняя мощность шумов превышала мощность сигнала. С увеличением $с полоса рабочих частот расширяется и шумовые выбросы, соизмеримые с амплитудой сигнала, учащаются, в результате чего и начинает быстро падать й',,, Для увеличения помехоустойчивости радиосистем с ЧМ в надпороговой области применя1от описанный выше метод предыскажений. Для ослабления пороговых помех без увеличения мощности радиопередатчика применяют порогопонижа1ощие устройства, среди которых одним нз эффективных является следящий фильтр, предложенный в СССР А.
С. Виницким. Сущность приема ЧМ сигналов со следящим фильтром закл1очается в том, что один из каскадов усилителя промежуточной частоты имеет полосу, более узкую, чем спектр сигнала, а его резонансная частота отслеживает изменения мгновенной частоты ЧМ сигнала. Сужение полосы пропускания уменьшает напряжение шума, тогда как при точном слежении за частотой напряжение сигнала остается неизменным. В результате превышение шумом уровня сигнала становится более резким, поэтому имеет место понижение порога. Следящую настройку узкополосного усилителя УУПЧ осуществляет цепь АПЧ (рнс, 9.!0), Фильтр нижних частот ФН"! делает цепь нечувствительной к случайным бь1стрым броскам напряжения, которые могут вызываться помехами. В приемнике ь!М сигналов с управляемым гетеродином (рнс.
9.11) используется обратная связь по частоте, подобная АПЧ, которая подробно рассмотрена в $ 6.10. В результате действия на преобразователь частоты подстраиваемого гетеродина модуляция УПЧ АО ЧД У ВЧ йУ ЗР ~Р йс ВхьА~ Ряс. 9.9 Ряс. 9.11 Ряс. 9.19 285 уаых Рис. 9.12 Рис. 9.14 Линия Рис. 9,18 Рис. 9,18 288 287 УРЧ ПЧ УПЧ АО ФД ФНЧ УЗЧ колебаний промежуточной частоты уменьшается, что позволяет заменить широкополосный усилитель промежуточной частоты узкополосным, Наличие в цепи обратной связи двух узкополосных фильтров — промежуточной частоты и нижних частот — позволяет снизить пороговый эффект.
В приемняке ь!М сигналов с фазовой АПЧ (рис. 9.12) в качестве узкополосного преобразоватсля используется фазовый детектор ФД с фильтром нижних частот ФНЧ на выходе; модулятором, как и в предыдущем случае, служит управляемый напряжением гепсратор ГУ1-1. Порог понижается благодаря относительно узкой полосе пропускания ФНЧ и соответственному понижению уровня шума. С фазового детектора через ФНЧ в усилитель звуковой частоты УЗЧ поступает продетсктированный сигнал, т. е.
цепь АПЧ действует одновременно и как частотный детектор. 9,6. ОСОБЕЕ!НОСТИ РАДИОПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В СИСТЕМАХ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ При дискретной "!М символу 0 соответствует передача колебания на частоте !ь символу 1 — на частоте г,. Частотная манипуляция в настоящее время является основным видом передачи дискретных сообщений по радиоканалам. Широкое применение ее объясняется высокой по сравнению с АМ помехоустойчивостью приема и относительной простотой детектирования сигнала в приемнике, Примерная схема приемника двоичных ЧМ сигналов приведена на рис.
9.13. С главного тракта приема (ГТП) сигнал подается на амплитудный ограничитель (АО), затем на частотный детектор (ЧД). Ограничитель устраняет изменения амплитуды сигнала, вызванные действием помех и замираний. Результат детектирования в виде двуполярных импульсов постоянного тока после фильтра нижних частот (ФНЧ) поступает на пороговое устройст- во (ПУ), Импульсы могут преобразовываться в тональныс в тонманипуляторе (ТМ) для подачи в соединительную линию. Для детектирования частотно-мапипулированного сигнала можно использовать любой из частотных детекторов, рассмотренных в $5.10 и 5.11, Наиболшнее применение получил ЧД (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
