Основной канал приема радиоприемника и его описание
Основной канал приема радиоприемника и его описание - раздел Электротехника, Анализ электромагнитной совместимости К Параметрам Окп, Которые Используются При Анализе Эмс, Относятся Частота Осн...
К параметрам ОКП, которые используются при анализе ЭМС, относятся частота основного канала приема и чувствительность РПУ. Кроме того, для оценки степени подавления помехи в радиоприемном устройстве требуется информация о характеристике частотной избирательности РПУ по ОКП.
Центральной частотой основного канала приема является частота настройки РПУ.
Способность приемника обеспечить качественный прием слабых сигналов в отсутствие внешних помех называют чувствительностью приемника. В зависимости от принятого правила количественного определения чувствительности различают несколько видов чувствительности. Наиболее часто используются понятия реальной и пороговой чувствительности. В свою очередь, реальная чувствительность подразделяется на реальную чувствительность, ограниченную шумами, и реальную чувствительность, ограниченную усилением.
Реальная чувствительность радиоприемника, ограниченная шумами, определяется минимальным уровнем радиосигнала на входе приемника, при котором на выходе приемника обеспечивается заданное отношение сигнал/шум и заданный (номинальный) уровень полезного сигнала. В технических характеристиках приемника обычно указывают (если не оговорено особо) чувствительность, ограниченную шумами. Если усиления приемника не достаточно для получения номинального значения уровня сигнала на его выходе, то используется понятие чувствительности, ограниченной усилением.
Реальная чувствительность радиоприемника, ограниченная усилением, определяется минимальным уровнем радиосигнала на входе приемника, который необходим для получения заданного (номинального) уровня сигнала на его выходе.
В ряде случаев используют пороговую чувствительность приемника.
Пороговая чувствительность радиоприемника определяется минимальным уровнем радиосигнала на входе приемника, при котором отношение сигнал/шум на выходе приемника равно единице.
Хотя в определении реальной чувствительности приемника, ограниченной шумами, фигурирует отношение сигнал/шум (S/N) на его выходе, однако, на практике это отношение используется только для приемников амплитудно-модулированных (АМ) сигналов. У профессиональных связных приемников АМ сигналов эта чувствительность соответствует отношению S/N = 10дБ. Для связных приемников с частотной модуляцией (ЧМ) чувствительность определяют минимальным уровнем сигнала, который обеспечивает на выходе определенное значение отношения мощностей (сигнал + шум + искажения)/(шум + искажения), именуемое SINAD: SINAD = (S + N + D)/(N + D),
где S, N, D – соответственно, мощности полезного сигнала, шума и искажений на выходе приемника.
Обычно SINAD задают в децибелах. Чувствительность профессиональных связных ЧМ приемников определяют при SINAD = 12 дБ.
Для цифровых радиоприемников чувствительность определяют минимальным уровнем сигнала на входе приемника, при котором на выходе приемника обеспечивается заданное значение BER – частота ошибок при приеме одного бита информации.
Однако каждому значению SINAD или BER в общем случае можно поставить в соответствие определенное отношение сигнал/шум (S/N) на выходе приемника. Если это отношение известно, то оценку чувствительности приемника можно получить, используя выражение
где PR(f0R) – чувствительность приемника на частоте его настройки, f0R, дБм; BR – полоса пропускания приемника, Гц; NF – коэффициент шума приемника, дБ; (S/N) – отношение сигнал/шум на выходе приемника, дБ.
Выражение (8.1) показывает, что чувствительность РПУ зависит от полосы пропускания приемника. Если в приемнике имеются переключаемые фильтры с разными полосами пропускания, чувствительность приемника должна быть задана для каждого фильтра. Вместо чувствительности часто, особенно для РПУ, работающих на частотах выше 30 МГц, указывают коэффициент шума приемника. Коэффициент шума характеризует изменение отношения сигнал/шум на выходе приемника, (S/N)вых, относительно отношения сигнал/шум на его входе, (S/N)вх. В спецификациях на приемник коэффициент шума указывают в децибелах, т. е.
NF = 10 lg [(S/N)вх/(S/N)вых] = (S/N)вх[дБ] – (S/N)вых[дБ].
В этом случае выражение (8.1) позволяет оценить значение чувствительности для каждого фильтра приемника.
Анализ ЭМС проводится на энергетическом уровне. Это значит, что в процессе анализа работают, как правило, со значениями мощности, а не напряжений и токов. В то же время чувствительность приемника часто указывают в микровольтах [мкВ]. Для перехода к чувствительности в единицах мощности можно использовать выражение
P = –90 + U – 10 lg (R), (8.2)
где P – мощность, дБм; U – напряжение, дБмкВ; R – сопротивление, Ом.
Если U – чувствительность приемника, R – входное сопротивление приемника, то (8.2) позволяет пересчитать чувствительность в децибелы относительно милливатта. Учитывая, что большинство приемников, особенно в диапазонах ОВЧ и выше, имеют входное сопротивление 50 Ом, для этого случая (8.2) можно переписать в виде P = –107 + U, где, по-прежнему, P - в децибелах относительно милливатта, U - в децибелах относительно микровольта.
Полоса пропускания приемника определяется как полоса частот, на границах которой на входе детектора коэффициент усиления приемника уменьшается в установленное число раз. Обычно ее определяют на уровне 3 или 6 дБ. Хотя полоса пропускания дает некоторое представление об избирательности приемника, однако этого недостаточно, чтобы использовать этот параметр для анализа прохождения помехи через приемный тракт. Более информативным является коэффициент прямоугольности частотной характеристики или характеристики избирательности. Коэффициентом прямоугольности по уровню a называют отношение полосы пропускания на уровне a дБ к полосе на уровне 3 (или 6) дБ: Πa = Ba/B3, где Πa – коэффициент прямоугольности на уровне a дБ; Ba – ширина полосы пропускания на уровне a дБ; B3 – ширина полосы пропускания на уровне 3 дБ.
В технических спецификациях на РПУ часто приводят значения коэффициента прямоугольности для трактов высокой и промежуточной частот. Последний можно считать коэффициентом прямоугольности линейного (до детектора) тракта РПУ в целом. Для высокочастотного тракта чаще всего Ba определяют на уровне a = 30 дБ, для тракта ПЧ обычно a = 60 дБ.
Коэффициент прямоугольности тракта позволяет построить модель характеристики частотной избирательности этого тракта в виде
(8.3)
Здесь D(Df) – характеристика избирательности тракта, описывающая ослабление в тракте [дБ], соответствующее расстройке Df. Характеристика может быть использована для описания избирательности, как тракта ПЧ, так и преселектора приемника, если известны значения коэффициентов прямоугольности соответствующих трактов.
Выражение (8.3) соответствует случаю, когда полоса пропускания тракта определена на уровне 3 дБ. Из (8.3) следует, в частности, что при Df®¥ D(Df)®¥. На практике обеспечить ослабление выше 100…120 дБ невозможно. Поэтому, если, исходя из (8.3), значение D(Df) получается больше 100 дБ, то обычно его принимают равным 100 дБ.
В тех случаях, когда коэффициент прямоугольности преселектора неизвестен, но известна его полоса пропускания на уровне 3 дБ и степень подавления помехи по зеркальному каналу Kзк, дБ, в качестве математической модели избирательности преселектора Dпрс(Δf) может быть использовано выражение
(8.4)
N = (Kзк – 3)/lg (4fпч/), (8.5)
где N – скорость изменения характеристики избирательности, дБ/дек.
Значение N, полученное из (8.5), округляют до ближайшего кратного 20. При отсутствии входных данных значение N чаще всего принимают равным 20 дБ/дек.
Другой подход к построению модели характеристики избирательности тракта ОКП основан на кусочно-логарифмической аппроксимации результатов измерений, когда значения ослабления в тракте известны на нескольких уровнях. В этом случае на участках аппроксимации, лежащих между уровнями, можно положить:
D(Δf) = D(Δfi) + Di lg (Δf/Δfi) для |Δf | > BR/2, (8.6)
Δfi ≤ Δf ≤ Δfi+1 ,
где i – номер участка, на котором рассматривается характеристика D(Δf); Δfi, Δfi+1 – расстройки, соответствующие границам рассматриваемого участка; Di – скорость изменения характеристики избирательности на i-м участке, дБ/дек; D(Δfi) – значение избирательности в начальной точке i-го участка, дБ.
Для расстроек |Δf | ≤ BR/2 полагают D(Δf) = 0 дБ. Если же согласно (8.6), для некоторого Δf получится D(Δf) ≥ 100 дБ, то, как и выше, это значение принимают равным 100 дБ.
На рис. 8.4 изображена характеристика избирательности, соответствующая выражению (8.6). По оси абсцисс используется логарифмическая шкала, что позволяет представить характеристику, состоящей из отрезков прямых.
Выражения (8.3) и (8.6) могут быть использованы для моделирования характеристик избирательности как тракта ПЧ, так и тракта ВЧ приемника.
В тех случаях, когда информация о характеристике избирательности приемника отсутствует, но известна маска спектра полезного сигнала, эта маска может быть использована в качестве модели амплитудно-частотной характеристики (маски) основного канала приема приемника. Графически амплитудно-частотная характеристика представляет собой перевернутую характеристику избирательности. Если обозначить H(Df) амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) тракта, то ее связь с характеристикой избирательности этого тракта можно записать в виде H(Df) = – D(Df) [дБ].
Представленные модели характеристик избирательности, используются в задачах анализа ЭМС РЭС на этапе оценки коэффициента частотной коррекции помех по ОКП. Однако это не означает, что не могут быть использованы другие аналитические описания амплитудно-частотных характеристик или характеристик частотной избирательности трактов РПУ. Основное требование к описаниям подобного рода – адекватное отображение представляемой характеристики и удобство использования при аналитических расчетах.
Радиоэлектронных средств
Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизац
Список использованных сокращений
АМ – амплитудная модуляция;
АРУ – автоматическая регулировка усиления;
АС – абонентская станция;
АФТ – антенно-фидерный тракт;
БЛ – боковой лепесток (диаграммы н
Причины появления проблемы ЭМС
Можно указать несколько факторов, которые приводят к появлению проблемы ЭМС РЭС.
1. Основной причиной, порождающей проблему электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, являетс
Источники и рецепторы электромагнитных помех (ЭМП)
2.1 Классификация ЭМП по связям с источником помехи и некоторые их характеристики
Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств определяется качеством работы
Естественные ЭМП.
· Земные ЭМП:
Атмосферная помеха – естественная помеха, источником которой являются электрические разряды в атмосфере. Частоты, на которых атмосферная помеха ока
К электростатическому разряду
№ п/п
Полупроводниковый прибор
Чувствительность к ЭСР, В
Полевые транзисторы (МОП-структуры)
1
Искусственные ЭМП
Станционная помеха – это непреднамеренная электромагнитная помеха, создаваемая излучениями выходных каскадов радиопередатчиков через антенну.
Индустриальная помеха – это элек
Рецепторы ЭМП. Внутрисистемная и межсистемная ЭМС
Рецептором называют техническое средство, которое реагирует на электромагнитный сигнал или электромагнитную помеху. По аналогии с источниками помех рецепторы делят на естественные и искусств
Измерение кондуктивных помех и восприимчивости к ним
Измерение помех, распространяющихся по проводам, должно происходить без разрыва цепей, в которых измеряют эти помехи. Основным прибором, который используется в качестве датчика при измерениях помех
Измерение помех излучения и восприимчивости к ним
Эталонная методика измерения напряженности электромагнитного поля в диапазоне частот 30….1000 МГц предписывает использование открытой измерительной площадки с идеальным проводящим покрытием,
Экранирование
Экранирование является средством защиты от помех излучения. Оно может быть использовано для снижения уровня помех, поступающих в окружающее пространство от источников помех, или для повышения помех
Фильтрация
Фильтры используют для борьбы с кондуктивными помехами. Фильтрация помех в каскадах радиоэлектронной аппаратуры препятствует передаче помех в другие узлы и устройства по проводам, соединяющим эти у
Заземление
Заземление выполняет важную функцию в электротехнических и радиоэлектронных устройствах, на промышленных предприятиях. Системы заземления несут обратные токи сигналов и питания, образуют опорные ур
Радиочастотный спектр и диапазоны частот
Рекомендация Международного союза электросвязи (МСЭ) V.431-7 [58] разбивает спектр электромагнитных колебаний, частоты которых лежат в пределах от 0,03 Гц до 3000 ТГц, на диапазоны частот. Каждый д
Стандартизация и международная кооперация в области ЭМС
Электромагнитные волны не признают административных границ и могут создавать помехи радиоэлектронным средствам другой страны. Одним из путей смягчения проблемы ЭМС является стандартизация параметро
Требования к методам анализа ЭМС
Анализ ЭМС должен проводиться на всех этапах жизненного цикла РЭС, начиная с этапа разработки РЭС, ввода РЭС в эксплуатацию и в процессе функционирования РЭС. На этапе разработки изделие должно быт
Анализ параметров ЭМС систем на стадии разработки
Для анализа параметров ЭМС системы на стадии разработки может быть использован модульный подход, который дополняет существующие методологии конструирования электронных систем. Для этого разрабатыва
Анализ внутрисистемной и межсистемной ЭМС РЭС
Проблема ЭМС возникает тогда и только тогда, когда есть источник помехи, есть рецептор помехи и есть путь, по которому помеха поступает
Основные направления по решению проблемы ЭМС
К основным направлениям, по которым идет решение проблемы ЭМС, можно отнести:
1. Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры.
Улучшение параметров ЭМС радиоаппаратуры может быть дост
Виды излучений радиопередатчиков
Если изобразить спектр излучений передатчика, то в общем случае он будет иметь вид похожий на вид, представленный на рис. 7.1.
Параметры и модели основного и внеполосных излучений
Основное излучение решает задачи функционального назначения РЭС. Однако при этом оно может создавать непреднамеренные помехи другим РЭС. Учитывая, что основное излучение является наиболее мощным из
Параметры модели (7.1)
Вид модуляции
Номер участка маски спектра, i
Граница участка, Dfi
M(Dfi),
дБ
Побочные излучения радиопередатчиков
В этом разделе рассмотрим способы описания побочных излучений радиопередатчиков на гармониках, субгармониках и комбинационные излучения. Интермодуляционные излучения рассматриваются при изучении не
Параметры модели (7.9)
Рабочая частота передатчика, f0T
Коэффициенты и СКО модели (7.9)
f < f0
Шумовые излучения передатчика
Шумовые излучения передатчиков находятся за пределами необходимой полосы частот передатчика и непосредственно примыкают к ней. Уровень мощности шумовых излучений значительно меньше уровня мощности
Побочные каналы приема и их описание
Побочные каналы приема (ПКП) образуются в смесителях приемника. ПКП можно разделить на:
- комбинационные побочные каналы приема;
- субгармонические побочные каналы приема;
Параметры модели (8.9)
Рабочая частота приемника, f0R
Коэффициенты и СКО модели (8.9)
f < f0
Оценка коэффициента частотной коррекции
При анализе ЭМС РЭС помеху, поступающую в приемник по основному или побочному каналам приема, обычно заменяют эквивалентной помехой, лежащей в полосе пропускания ОКП приемника на частоте его настро
Анализ нелинейных явлений в каскадах радиоаппаратуры
Нелинейные явления, которые влияют на качество работы РЭС и их электромагнитную совместимость (ЭМС), могут иметь место как в радиоприемных устройствах (РПУ), так и в радиопередатчиках (РПД).
Фазовый шум генератора
Фазовый шум является мерой кратковременной стабильности генератора в частотной области. На сигнал генератора гармонических колебаний влияют шумы различного происхождения. Сюда входят, прежде всего,
Интермодуляция
9.5.1. Порядок интермодуляции. Наиболее опасные порядки интермодуляции
Интермодуляция – самый общий случай нелинейного преобразования электромагнитных колебаний. Инте
Интермодуляция в радиопередатчиках
Рекомендация МСЭ-Р SM.1146 [22] выделяет пять типов интермодуляции, которые могут возникать в радиопередатчиках.
Тип 1. Интермодуляция в одиночном передатчике. Интермодуляцио
Измерение и расчет точек пересечения
Точка пересечения является удобным параметром для оценки уровней интермодуляционных продуктов, возникающих в радиотехнических устройствах. Недостаток точки пересечения состоит в невозможности ее пр
Перекрестные искажения
Перекрестные искажения в РПУ – это изменение спектрального состава полезного сигнала на выходе радиоприемного устройства при наличии на его входе модулированной радиопомехи, частота которой не лежи
Оценка эффекта блокирования РПУ
Один из подходов к оценке эффекта блокирования радиоприемного устройства состоит в количественной оценке снижения отношения сигнал/шум на выходе приемника. Предполагается, что отношение сигнал/шум,
Оценка интермодуляции в радиоприемниках
Интермодуляционные продукты в РПУ могут быть образованы очень большим числом частот, которые присутствуют в эфире. В связи с этим возникает вопрос, в какой полосе частот относительно частоты настро
Оценка перекрестных искажений
Перекрестные искажения от модулированных мешающих сигналов проявляются в форме перекрестной амплитудной модуляции, амплитудно-фазовой конверсии или комбинации указанных видов искажений.
Ам
ДНА в области рабочих частот.
В этой области форма ДНА изменяется в допустимых пределах, и при расчетах эти изменения не учитывают, считая, что форма ДНА в рабочей полосе частот антенны не изменяется.
ДНА на нерабочих частотах
В диапазоне частот, который для антенны рассматривается как диапазон ее рабочих частот, максимальное значение коэффициента усиления антенны считают постоянным. Его значение всегда указывают в специ
Статистическое описание диаграмм направленности антенн
Детерминированное описание ДНА не может учесть влияния всех факторов на параметры и форму диаграммы направленности, особенно в области боковых и задних лепестков. Изменчивость характеристик антенны
Потери в антенно-фидерном тракте и потери рассогласования
Потери при передаче сигнала от передатчика к антенне или от антенны к входу радиоприемного устройства (РПУ) складываются из потерь непосредственно в антенно-фидерном тракте (АФТ) и потерь рассоглас
Учет поляризационных характеристик антенн и сигналов
В дальней зоне излучения фронт электромагнитной волны становится плоским, а плоская волна является поляризованной. Поляризация электромагнитной волны определяется траекторией и направлением движени
Ближняя зона
Оценка взаимодействия антенн, размещаемых на одном объекте, носит специфический характер, поскольку ситуация требует расчета взаимодействия между близко расположенными антеннами, в том числе между
Общие положения
Модели, описывающие ослабление радиоволн на трассах распространения, находят применение при решении широкого круга задач: расчетах радиолиний, частотно- территориальном планировании РЭС, оценке ЭМС
Графические модели
Как отмечено выше, графические модели могут иметь разный вид. Рассмотрим в общих чертах две графические модели, которые рекомендованы Международным союзом электросвязи (МСЭ) для оценки напряженност
Аналитические модели
Как уже отмечалось, уровень сигнала в точке приема является случайной величиной, испытывающей медленные и быстрые флюктуации, величина которых зависит от ситуации. Аналитические модели, оценивают м
Оценка потерь на дифракцию
Как отмечалось раннее, явление дифракции состоит в огибании радиоволнами препятствий, встречающихся на пути их распространения. При этом потери сигнала на трассе распространения возрастают. Обычно
Зоны Френеля.
При распространении радиоволн над неровной поверхностью на величину потерь на трассе распространения влияют:
1) величина просвета между прямым лучом и неровностями поверхности или величина
Дифракция на клине
Первоначально в прямоугольной системе координат с помощью картографической базы данных строят топографический профиль трассы, используя инфо
Дифракция на цилиндре
В большинстве ситуаций препятствия, встречающиеся на местности, не похожи на простой клин и аппроксимация их клином недооценивает потери на дифракцию. Существуют различные способы решения этой зада
Рабочие характеристики и оценка качества работы РЭС
Решение о совместимости радиоэлектронных средств, входящих в некоторую совокупность РЭС, принимают на основе анализа качества работы каждого РЭС совокупности в электромагнитной обстановке, формируе
Системы радиосвязи.
Радиовещание и телефония. Качество работы аналоговой системы, используемой для приема речевой информации, оценивают показателем разборчивости (AS) и/или индексом артикуляции (AI
Цифровые системы.
В современных цифровых системах связи передача информации производится с помощью символов, каждый из которых может передавать несколько бит информации. Число символов М, используемых для пер
Критерии ЭМС
Критерий ЭМС определяет правило, согласно которому выносят решение о наличии или отсутствии электромагнитной совместимости в анализируемой совокупности РЭС. Критерии ЭМС обычно носят пороговый хара
Частотно-территориальное планирование
Электромагнитную совместимость РЭС обеспечивают, используя территориальный разнос их антенных систем и/или разнос их рабочих частот. Выбор необходимых частотно-территориальных разносов осуществляют
Управление параметрами радиосигналов
С целью обеспечения возможно большего числа пользователей качественной радиосвязью в мобильных сетях связи используют управление параметрами радиосигналов. Управление на системном уровне позволяет
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
(8.3)
на уровне 3 дБ и степень подавления помехи по зеркальному каналу Kзк, дБ, в качестве математической модели избирательности преселектора Dпрс(Δf) может быть использовано выражение
(8.4)
Выражения (8.3) и (8.6) могут быть использованы для моделирования характеристик избирательности как тракта ПЧ, так и тракта ВЧ приемника.
Новости и инфо для студентов