Основы радиоприема
 

Основы радиоприема

Радиовещание в Советском Союзе ведется в диапазонах длинных волн (ДВ) на частотах 0,15—0,285 МГц, средних (СВ) на частотах 0,525—1,605 МГц и коротких (КВ) на частотах 2,3—26,1 МГц. Для качественного радиовещания используется диапазон ультракоротких волн (УКВ) на частотах 66—73 МГц и 100—108 МГц.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являются амплитуда и частота. При модуляции звуковыми сигналами амплитуды высокочастотного колебания получаем амплитудную модуляцию (AM), изменяя частоту — частотную модуляцию (ЧМ).

Полоса частот, занимаемая при амплитудной модуляции, равна удвоенной полосе модулирующего сигнала. Преимущество частотной модуляции по сравнению с амплитудной состоит в увеличении отношения сигнал/шум на входе приемника. Спектр ЧМ колебания занимает большую полосу частот, чем спектр AM (это и обусловливает увеличение отношения сигнал/шум).

Радиовещание с амплитудной модуляцией ведется в диапазонах ДВ, СВ и КВ. В диапазоне ДВ мощные радиостанции можно принимать на расстояниях до 3000 км, что связано с условиями распространения длинных волн в атмосфере Земли и их способностью огибать земные препятствия. Напряженность поля в диапазоне ДВ мало изменяется в зависимости от времени суток и года. По этим причинам в нашей стране с ее значительной территорией предпочтительнее вести радиовещание на длинных волнах. Диапазон ДВ отличается высоким уровнем атмосферных и промышленных помех, что мешает радоприему. В городских условиях промышленные помехи также могут существенно осложнять радиоприем.

В диапазоне СВ распространение радиоволн обеспечивает дальность приема мощных станций порядка 1000 км. Прохождение радиоволн зависит от времени суток и сезона. Лучший прием бывает в темное время суток и зимние месяцы. В радиоприемниках диапазон СВ разделяют на два поддиапазона: для СВ-1525—1300 кГц, для СВ2 -1300—1607 кГц, что облегчает настройку на радиостанцию.

Надежный прием в диапазоне КВ достигается на расстояниях порядка 100 км, но возможность неоднократного переотражения от ионосферы позволяет вести прием на более значительных расстояниях. Качество приема зависит от времени суток и сезона. В дневное время прием более надежен в диапазонах 25—11 м, в ночное — в диапазонах 75—31 м. В диапазоне КВ характерны замирания приема из-за условий распространения радиоволн. Радиовещание в диапазоне УКВ ведется с частотной модуляцией.

Для обеспечения электромагнитной совместимости и возможности приема на всей территории страны радиовещательные AM передатчики в диапазонах ДВ и СВ имеют разнос несущих частот, кратный 9 кГц; в КВ диапазоне допускается разнос 5 кГц. В диапазоне УКВ разнос частот радиовещательных ЧМ передатчиков 30 кГц. При этом передатчики соседних радиостанций, транслирующие одинаковую программу, обязательно должны быть разнесены по частоте не менее чем на 120 кГц, а в случае разных программ— на 180 кГц.

В функции радиоприемника входит: выделение принятого полезного сигнала, т. е. избирательность (селективность), усиление полезного сигнала и преобразование принятого сигнала с целью извлечения информации.

Радиоприемник, реализующий данные функции (рис. 6.1), называется приемником прямого усиления, так как вся обработка принятого сигнала осуществляется на частоте сигнала. Недостатком таких приемников является неравномерность усиления и полосы пропускания в зависимости от диапазона.


Существенное улучшение качественных показателей получено в радиоприемниках супергетеродинного типа (рис. 6.2). Принцип работы таких приемников основан на переносе с помощью гетеродина (вспомогательного перестраиваемого генератора) и смесителя входного модулированного сигнала на промежуточную частоту с последующим его усилением и детектированием для выделения информации. Принцип гетеродинирования позволил стабилизировать величину полосы пропускания независимо от диапазона, уменьшить количество каскадов в результате увеличенного усиления усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Обычно промежуточная частота выбирается как разность частоты гетеродина и частоты сигнала:

fпр = fr - fc

Такое же значение промежуточной частоты можно получить, если частота сигнала выше частоты гетеродина:

fпр=fc - fr
Сигнал этой частоты образует паразитный зеркальный канал приема, что является недостатком приемников супергетеродинного типа. Для увеличения подавления по зеркальному каналу применяют двойное преобразование частоты.

В бытовых AM радиоприемниках промежуточная частота равна 465 кГц, в приемниках с двойным преобразованием первая промежуточная частота составляет 1,84 МГц, вторая — 465 кГц. Для ЧМ приемников значение промежуточной частоты 10,7 МГц.

Радиоприемники характеризуются двумя основными параметрами: чувствительностью и избирательностью.

Чувствительность приемника зависит от уровня входного сигнала, обеспечивающего при определенных условиях заданную выходную мощность. Различают максимальную чувствительность, соответствующую стандартной выходной мощности и положению регуляторов громкости при максимальном усилении; чувствительность, ограниченную заданным соотношением сигнал/шум; чувствительность, ограниченную усилением. ГОСТ 5651—82 регламентирована реальная чувствительность, ограниченная шумами при соотношении сигнал/шум не менее 26 дБ для ЧМ приемников и 20 дБ для AM приемников.

Избирательность определяется как способность радиоприемников ослаблять мешающее действие сигналов с частотой, отличной от частоты принимаемого сигнала. Параметры избирательности могут быть обусловлены: 1) не-идеальностью селективных цепей; 2) взаимодействием сильных помех между собой или с принимаемым сигналом; 3) супергетеродиниым способом приема.

К первой группе относятся следующие параметры — избирательность по соседнему каналу, крутизна резонансной кривой и полоса пропускания по высокой частоте, ко второй — коэффициент блокирования, величина перекрестных искажений; к третьей — избирательность по промежуточной частоте, избирательность по зеркальному каналу.

Радиоприемники (см. рис. 6.1, 6.2) входят в класс радиотехнических устройств с последовательным прохождением информационного сигнала. В общем случае любой радиоприемник можно разделить на две части: высокочастотную и низкочастотную.

Высокочастотная часть включает входные цепи, усилитель высокой частоты, преобразователь (смеситель и гетеродин), усилитель промежуточной частоты; низкочастотная — тракт выделения и усиления информационного сигнала низкой частоты. Это деление на части определяется видом используемых проходящих сигналов. Для высокочастотной части — это модулированное высокочастотное колебание, для низкочастотной — непосредственно сигнал звуковых частот.