Преимущества и недостатки. Широкое практическое применение ЛБВ объясняется их широкополосностью, низким уровнем шумов

Широкое практическое применение ЛБВ объясняется их широкополосностью, низким уровнем шумов, большим коэффициентом усиления, а также простотой эксплуатации. Главным преимуществом ЛБВ является присущая им широкая полоса рабочих частот. Эта широкополосность обеспечивает большую эксплуатационную гибкость: может быть произведено любое изменение несущей частоты в пределах всей рабочей полосы частот (например, 500 МГц и более) без какой-либо перенастройки или модификации системы УМ (включая выходной сумматор); через один и тот же УМ могут одновременно передаваться несколько несущих на различных частотах и, следовательно, увеличение пропускной способности земной станции (при росте потоков передачи) возможно без увеличения числа ламп. Конечно, эта способность передавать несколько несущих ограничена общей выходной мощностью ЛБВ, а точнее - выходной мощностью ЛБВ при ее работе в достаточно линейном режиме.Низкий КПД 30%.

11.

В общем случае процесс приема сигнала выглядит следующим образом:

• Электромагнитные волны наводят в антенне токи высокой частоты;
• Эти токи поступают на входной контур;
• Контур выделяет из множества частот только узкую полосу, на которую он настроен;
• Из высокочастотного сигнала необходимо выделить скрытый в нем сигнал звуковой частоты (звуковую информацию);
• Электрический сигнал звуковой частоты надо преобразовать в акустический сигнал, который можно прослушать.

Радиоприем - это выделение сигналов из радиоизлучения. В том месте, где ведется радиоприем, одновременно существуют радиоизлучения от множества естественных и искусственных источников. Мощность полезного радиосигнала составляет очень малую долю мощности общего радиоизлучения в месте радиоприема. Задача радиоприемного устройства сводится к выделению полезного радиосигнала из множества других сигналов и возможных помех, а также к воспроизведению (восстановлению) передаваемого сообщения.

Основными (в смысле универсальности) показателями радиоприемных устройств являются диапазон рабочих частот, чувствительность, избирательность и помехоустойчивость.

Диапазон рабочих частот определяется диапазоном возможных частот настройки. Другими словами, это область частот настройки, в пределах которой радиоприемное устройство может плавно или скачкообразно перестраиваться с одной частоты на другую.

Чувствительность является мерой способности радиоприемного устройства обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается минимальным значением ЭДС сигнала на входе радиоприемного устройства, при котором имеет место требуемое отношение сигнал-шум на выходе при отсутствии внешних помех.

Избирательность способность радиоприемного устройства выделять нужный радиосигнал из спектра электромагнитных колебаний в месте приема, снижая мешающие радиосигналы. Различают пространственную и частотную избирательности. Пространственная избирательность достигается за счет использования антенны, обеспечивающей прием нужных радиосигналов с одного направления и ослабление радиосигналов с других направлений от посторонних источников. Частотная избирательность количественно характеризует способность радиоприемного устройства выделять из всех радиочастотных сигналов и радиопомех, действующих на его входе, сигнал, соответствующий частоте настройки радиоприемника.

Помехоустойчивостью радиоприемного устройства называется его способность противодействовать мешающему действию помех. Количественно помехоустойчивость оценивается тем максимальным значением уровня помехи в антенне, при котором еще обеспечивается прием радиосигналов.

Радиоприемные устройства можно классифицировать по различным признакам. Например, по схемным решениям радиоприемные устройства могут быть прямого усиления и супергетеродинные. По назначению можно выделить радиовещательные (обычно называемые как радиоприемники или приемники), телевизионные (телевизоры), профессиональные, специальные радиоприемные устройства. К профессиональным относятся магистральные радиоприемные устройства декаметрового диапазона, радиорелейных и спутниковых ЛС. Среди радиоприемных устройств специального назначения следует назвать, например, радиолокационные, радионавигационные, самолетные и т.д.

За долгую историю радио в качестве детектора использовались различные устройства. Вначале это были кристаллические, жидкостные или магнитные детекторы, затем появились вакуумные диоды (электронные лампы) и, наконец, в качестве детектора стали применяться полупроводниковые элементы.

Задача амплитудного детектора – преобразование переменного тока в постоянный (выпрямление).

Выпрямление электрического тока диодом.

Проще всего процесс обработки высокочастотного сигнала можно рассмотреть на примере детекторного радиоприемника – прадедушки современных систем связи.

Схема детекторного приемника и форма сигналов в различных точках. 1 – ВЧ сигнал, выделенный колебательным
контуром; 2 – сигнал после выпрямления детектором; 3 – НЧ сигнал, поступающий на наушники

Из принятых антенной ВЧ сигналов выделяется тот, в резонанс с которым настроен колебательный контур. Форма сигнала в точке (1) представляет собой высокочастотный сигнал, модулированный по амплитуде. Задача детектора состоит в том, чтобы «вырезать» положительную полуволну (2), которая также содержит полезную информацию в виде изменения амплитуды – так называемую огибающую (на рисунке показана пунктирной линией). Но высокочастотный сигнал нельзя прослушать на наушники – нужна звуковая частота. Для удаления ВЧ составляющей в схему после диода включен конденсатор. Емкость конденсатора выбрана таким образом, чтобы он пропускал только высокочастотную составляющую сигнала – на радиотехническом сленге обычно говорят «замыкал на землю». Теперь мы имеем сигнал (3) эквивалентный переданному радиопередатчиком.

Радиовещательные приемники прямого усиления используются для приема местных радиостанций с амплитудной модуляцией. Такой радиоприемник содержит: входную цепь, усилитель радиочастоты, детектор, усилитель звуковой частоты и воспроизводящее устройство (динамическую головку громкоговорителя).

Рис. 4.1. Структурная схема радиоприемника прямого усиления и осциллограммы напряжений во входной цепи и УСЗЧ.

Входная цепь предназначена для выделения полезного сигнала и предварительного ослабления сигналов других радиостанций. Кроме того, входная цепь осуществляет согласование с целью передачи максимальной мощности сигнала из антенны на вход усилителя радиочастоты. Входная цепь обычно включает колебательный контур, перестраиваемый в пределах заданного диапазона частот. После входной цепи принятый сигнал еще слаб и его мощность недостаточна для обеспечения нормальной работы детектора. Поэтому его надо усилить. Сначала усиление производится на радиочастоте.

Усилитель радиочастоты (УРЧ) обеспечивает усиление принятого сигнала и окончательную частотную избирательность. Он представляет собой усилительный каскад, в выходной цепи которого в качестве нагрузки включен колебательный контур, обладающий избирательными свойствами. Входной сигнал составляет единицы

микровольт, а для нормальной работы детектора требуются единицы вольт. Следовательно, УРЧ должен обеспечивать большое усиление.

Детектор служит для преобразования модулированных колебаний радиочастоты в колебания звуковой частоты. В качестве детектора чаще всего используются полупроводниковые диоды.

Усилитель сигналов звуковой частоты (УСЗЧ) усиливает выходное напряжение детектора до уровня, необходимого для нормальной работы воспроизводящего устройства.

Достоинством радиоприемника прямого усиления является простота их изготовления и налаживания, недостатками — низкая чувствительность, избирательность и плохая форма резонансной характеристики. Повышение этих параметров путем увеличения числа усилительных каскадов радиочастоты значительно усложняет схему. Особенно низка избирательность радиоприемника на КВ и УКВ диапазонах вследствие трудности получения контуров с высокой добротностью. Для повышения чувствительности и избирательности в детекторных каскадах используют положительную обратную связь. Такие радиоприемники называют регенеративными (супергетеродинный радиоприемник).

Рис. 4.2. Структурная схема супергетеродинного радиоприемника и осциллограммы напряжений в отдельных каскадах

Принцип супергетеродинного приема состоит в том, что принятый радиочастотный модулированный сигнал преобразовывается в модулированные колебания промежуточной частоты, сохраняя при этом форму и частоту огибающей модулированного колебания.

Данная структурная схема отличается от структурной схемы радиоприемника прямого усиления наличием новых каскадов — преобразователя частоты и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Входная цепь, УРЧ, детектор и УСЗЧ аналогичны таким же каскадам в схеме радиоприемника прямого усиления. Следует, однако, отметить, что УРЧ в супергетеродинных радиоприемниках вводится, как правило, только в радиоприемниках 1-й и 0-й групп сложности, как исключение может встречаться в радиоприемниках 2-й группы сложности.

От усилителя радиочастоты, а если он отсутствует, то от входной цепи, сигнал подводится к преобразователю частоты.

Последний состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин — это маломощный автогенератор радиочастоты, который вырабатывает колебания, отличающиеся от частоты принимаемого сигнала на величину, равной промежуточной. Процесс преобразования происходит в смесителе.

На смеситель одновременно воздействуют два радиочастотных колебания: fc, поступающее из антенны, и fr, поступающее от гетеродина. Возникает явление биений, состоящее в том, что при сложении колебаний, немного отличающихся по частоте, амплитуда результирующего колебания периодически изменяется. Изменение амплитуд происходит с разностной частотой. Последняя выделяется при помощи фильтра промежуточной частоты (ФПЧ) fг - fс = fnp.. Дальнейшее усиление сигнала происходит в УПЧ, который имеет фиксированную настройку. Это позволяет повысить чувствительность и избирательность радиоприемника.

Супергетеродинные радиоприемники обладают высокой чувствительностью, избирательностью, имеют хорошую форму резонансной кривой, позволяют осуществить автоматическую регулировку усиления (АРУ) и автоматическую подстройку частоты гетеродина. Недостатками этих радиоприемников является наличие зеркальных помех, свиста и помех от радиостанций, работающих на частоте, близкой к промежуточной. Ремонт и налаживание супергетеродинных радиоприемников значительно сложнее, чем радиоприемников прямого усиления.

12.