Характеристика каналов приема

Основной канал приема РПУ. Полоса пропускания приемника по основному каналу В₃ ограничена двумя частотами (f₁ и f₂ на рис. 3.2), на которых ослабление уровня сигнала равно 3 дБ. Ширину полосы пропускания В₃ обычно выбирают равной необходимой ширине частот В_н с учетом допустимого отклонения частоты радиолинии Δf_рл в обе стороны от присвоенной частоты:

B₃ = B_н + 2Δf_рл ,

 

где величина частотного рассогласования

 

Δf_рл = Δf_пр + Δf_пд

 

зависит от нестабильности частот настройки передатчика f_пд и приемника f_пр .

Побочным каналом приема называется полоса частот, находящаяся за пределами поло­сы пропускания основного канала, в которой мешающий сигнал может проходить на выход радиоприемника. Мешающие сигналы могут проникать на выход приемника по побоч­ным каналам приема, номинальные частоты которых имеют фиксированное значение при настройке приемника на частоту сигнала f_о. Побочные каналы образуются в смесителях супергетеродинных приемников. Их появление обусловлено не­достаточной избирательностью преселектора приемника и нелинейностью процесса преоб­разования частоты в смесителе, на выходе которого образуются колебания гармоник и ком­бинационных частот полезного сигнала, гетеродина и помех. Поступающий на вход смеси­теля сигнал (полезный или помеховый) попадает в полосу пропускания тракта УПЧ прием­ника В_пч и проходит на его выход, если выполняется условие

|pf_c ± mf_г| = f_пч ± 0,5 В _пч,

 

где f_c — частота входного воздействующего сигнала; f_г — частота гетеродина; f_пч — проме­жуточная частота; p, m = 0, 1, 2, … — номера гармоник сигнала и гетеродина.

Величина N = |p| + |m| называется порядком побочного канала. Средние (цен­тральные) частоты побочных каналов

f _пк = | (mf_г ± f _пч)/р |.

 

При верхней настройке гетеродина (f_г > f_с) и разностной промежуточной частоте (f_пч = f_с – f_г) получаются следующие частоты побочных каналов приема.

Побочный канал на промежуточной частоте (2 на рис. 3.1) имеет среднюю частоту f_пк = f_пч при р = 1, m = 0. Он образуется вследствие недостаточной избирательности преселектора приемника (входных контуров и УВЧ).

Побочный канал приема на зеркальной частоте (3 на рис. 3.1) имеет среднюю частоту f_пк = f_з = f_г + f_пч = 2f_с + f_пч при p, m = 1. Он образуется также вследствие недостаточного ослабления помеховых сигналов в преселекторе приемника.

Комбинационные каналы приема (4 на рис. 2.8) на гармониках гетеродина с частотами 2f_г ± f_пч, 3f_г ± f_пч и т.д. имеет среднюю частоту f_пк = mf_г ± f_пч при p = 1, m = 2, 3, ….

Нелинейные побочные каналы приема появляются на частотах f_пк = (mf_г ± f_пч)/p при p, m = 2, 3, … в случае, если уровень входного сигнала достаточно велик и он подвергается нелинейному преобразованию в смесителе приемника, в результате чего в смесителе образуются его гармоники (р > 1).

Например, при взаимодействии первой гармоники гетеродина (m = 1) и второй гармоники мешающего сигнала (p = 2) образуются побочные каналы приема (5 на рис. 3.1) на субгармониках частоты настройки приемника f_пк = 0,5(f_г – f_пч) = 0,5f_о и частоты зеркального канала f_пк = 0,5(f_г + f_пч). Взаимодействие вторых гармоник мешающего сигнала и гетеродина (р, m = 2) приводит к появлению полузеркального канала на частоте f_пк = f_г + 0,5f_пч.

Чем больше степень нелинейности процесса преобразования частоты в смесителе приемника, тем больше появляется гармоник и связанных с ними побочных каналов приема. С увеличением номера гармоники сигнала р ее амплитуда, как правило, уменьшается, и соответственно уменьшается действие связанной с ней помехи. Поэтому в практических расчетах ограничиваются значениями р ≤ 3.

Восприимчивость побочных каналов приема выражают в децибелах относительно чувствительности основного канала (см. рис. 3.1). Этот параметр показывает, насколько чувствительность побочного канала хуже чувствительности основного. Измерение ослабления чувствительности по побочным каналам обычно производится односигнальным методом (в отсутствии полезного сигнала).

В реальных условиях эксплуатации радиоприемных устройств на них могут воздействовать одновременно с полезным достаточно сильные мешающие радиоизлучения, влияние которых проявляется в виде нелинейных эффектов блокирования, перекрестных и интермодуляционных искажений полезного сигнала, его вторичной модуляции. Частоты мешающих сигналов при этом могут иметь различные значения, не совпадающие с частотами основного и побочных каналов приема. Образующиеся каналы приема помех называются внеполосными. Помехи, вызывающие эффекты блокирования и перекрестной модуляции, проявляют себя только в присутствии полезного сигнала, что отличает их от помех по побочным каналам.

Эффект блокирования проявляется в уменьшении амплитуды полезного сигнала и со­ответствующего уменьшения отношения сигнал/шум на выходе приемника в результате действия на его входе мешающего сигнала с частотой, не совпадающей с частотой основно­го и побочных каналов приема. Блокирование возникает в первых каскадах приемника (УВЧ и смесителе) из-за нелинейности вольтамперной характеристики используемых ак­тивных элементов (диодов, транзисторов и др.) (рис. 3.4).

 

Рисунок 3.4 - Влияние эффекта блокирования: а) на амплитудную характеристику; б) на амплитуду сигнала

Частота мешающего сигнала при блокировании f_бл, расположенная за пределами полосы пропускания УПЧ, может совпадать с частотами соседних каналов f_ск или иметь промежу­точное значение f_скн < f_бл < f _скв (где индекс «н» обозначает нижний соседний канал, а «в» — верхний) за исключением полос частот побочных каналов приема. Полоса частот, в которой наблюдается эффект блокирования, называется полосой блокирования. Допустимая величи­на коэффициента блокирования зависит от назначения и класса приемного устройства и обычно не превышает 10% .

Перекрестное искажение полезного сигнала является еще одним нелинейным эффектом в приемнике, который вызывает перенос модуляции с мешающего на полезный сигнал. В результате этого эффекта возникают искажения спектра сигнала на выходе приемника при действии на входе приемника модулированной радиопомехи, частота которой не совпа­дает с частотами основного и побочного каналов приема. Перекрестные искажения возникают в УВЧ и преобразователе частоты приемника при воздействии на эти элементы модулированного мешающего сигнала с частотой, близкой к значению частоты настройки ос­новного канала приема, например на частоте соседнего канала.

Так как появление эффектов перекрестной модуляции и блокирования полезного сигнала вызывается общей причиной — изменением коэффициента передачи нелинейного элемента (изменением средней крутизны его амплитудной характеристики) под воздействием сильного мешающего сигнала, то меры по уменьшению перекрестных искажений те же самые, что и для эффекта блокирования.

Интермодуляция (взаимная модуляция) в радиоприемнике — нелинейный эффект, возникающий при взаимодействии на входе приемника двух или более мешающих сигналов, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема.

Одновременное воздействие нескольких мешающих сигналов на нелинейные элементы УВЧ или смесителя ведет к появлению спектральных составляющих с новыми частотами, которые могут попадать в полосу пропускания основного или побочных каналов приемника и создавать помехи на его выходе. Частоты опасных интермодуляционных колебаний порядка N = |m| + |n|, попадающих в полосу пропускания УПЧ, определяются неравенством

 

|mf₁ + nf₂| ≤ f₀ ± В_Х/2,

 

где f₁, f₂ — частоты мешающих сигналов; f_о — частота настройки приемника; В_Х — полоса пропускания УПЧ на уровне –X дБ; n, m = ±1, 2, 3, ….

Наибольшее мешающее действие создают интермодуляционные помехи второго (N = 2) и третьего (N = 3) порядков вида f₂ + f₁ = f_о; 2f₁ – f₂ = f_о; 2f₂ – f₁ = f_о, где f₁ — частота помехи, ближайшая к частоте настройки приемника, f₂ — более удаленная частота. Положение мешающих сигналов на оси частот, создающих такие помехи, показано на рис. 3.5.

Рисунок 3.5 - Образование интермодуляционных помех в радиоприемнике

 

Интермодуляционная помеха на выходе приемника может появляться как при наличии, так и при отсутствии полезного сигнала, в отличие от эффектов блокирования и перекрест­ной модуляции, которые возникают только в присутствии полезного сигнала (см. рис. 3.5). При прочих равных условиях радиоприемное устройство более восприимчиво к интермоду­ляционным помехам по сравнению с эффектами блокирования и перекрестных искажений.