ВНЕПОЛОСНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Энергетический спектр излучения радиопередающего устройства на присвоенной частоте, созданный модуляцией передаваемого сигнала, состоит из двух частей - основного и внеполосного излучений (рис. 4). Основное излучение содержит спектральные составляющие в необходимой полосе частот, внеполосное излучение вне этой полосы частот. Теоретически внеполосные излучения могут быть исключены без ущерба качеству передаваемого сигнала, однако практически они существуют почти при всех видах и классах излучений передающих устройств, за исключением случаев работы на очень низких присвоенных частотах. Вследствие этого полоса радиочастот, занимаемая спектром излучения передающего устройства, шире необходимой полосы. Уровни спектральных составляющих и ширина полосы внеполосных излучений зависят от используемого метода модуляции, спектра частот модулирующего сигнала (или скорости передачи), степени нелинейных искажений модулятора, крутизны фронтов передаваемого импульсного сигнала и других факторов. Внеполосные излучения, так же как и другие неосновные излучения (побочные и шумовые), нежелательны, поскольку непроизводительно загружают радиочастотный ресурс, не являясь необходимыми для передачи и приема полезного сигнала. Огибающая спектра внеполосных излучений имеет спадающий характер, и чем больше скорость ее убывания с изменением частоты, тем меньше загружается РЧР нежелательными излучениями и тем лучше показатель ЭМС передающего устройства по внеполосным излучениям. Ниже нижней и выше верхней граничной частоты от занимаемой полосы значения средней излучаемой мощности составляют некоторую часть β/2 от общей средней излучаемой мощности передающего устройства. Значение этой части устанавливают отдельно для каждого класса излучения. При определении занимаемой ширины полосы отсчет производят при β=0,5% от общей средней излучаемой мощности, считая нижним уровнем измеряемой мощности излучения - 60 дБ от максимального значения, принятого за 0 дБ. Ниже нижней и выше верхней граничной частоты этой полосы мощность внеполосных составляющих ослаблена в тысячу раз относительно максимального значения мощности! излучения. Понятие о «контрольной полосе» (полоса сигнала на уровне -30 дБ) полезно для оценки занимаемой полосы при распределении и присвоении номинальных частот передатчикам и при расчетах частотно-пространственного разноса между соседними! передатчиками. С этой точки зрения параметр «контрольная полоса излучения» может быть принят за параметр ЭМС основного излучения передатчика.

Существенной частью занимаемой полосы излучения является необходимая полоса излучения В_н, которая имеет различную величину для каждого класса излучения радиопередающих устройств. Она определяется такими факторами, как наивысшая частота модуляции, скорость передачи, длительность и крутизна фронтов импульсного сигнала, число каналов в групповом сигнале, частота поднесущей, допустимые искажения при минимизации передаваемой полосы частот и др. Для некоторых классов излучения, например, с использованием AM на двух боковых полосах В_н=2Fmax, где Fmax —наивысшая частота модуляции. В ряде случаев она может или должна определяться экспериментально по признаку минимально допустимых искажений передаваемого сигнала. Существующее в пределах Вн максимальное значение уровня передаваемого сигнала принимается за точку отсчета (0 дБ) при определении спектра внеполосных излучений. Имеется несколько причин, вызывающих внеполосные излучения передатчиков, а именно:

применение модулирующих сигналов с более широкой полосой, чем это необходимо для данной системы;

применение сигналов управления ВЧ колебаниями передатчиков с более крутыми фронтами импульсов, чем это необходимо;

нелинейность тракта формирования модулирующего напряжения передатчика, влияющая на расширение полосы частот излучения;

нелинейность модуляционной характеристик передатчика, что приводит к появлению новых составляющих как в спектре необходимой полосы, так и за ее пределами;

перемодуляция и ограничение уровня модулирующего напряжения (например, в аналоговых системах передача), что способствует расширению спектра излучения.

Уменьшение В_зан является важной задачей при разработке однополосных передатчиков, в которых энергетический спектр излучаемого сигнала формируется в предварительных каскадах, а мощный выходной каскад работает в режиме усиления однополосного сигнала.

ШУМОВЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Шумовые излучения − это неосновные излучения радиопередающего устройства, обусловленные собственным шумом его элементов. Причины возникновения такого шума те же, что и собственного шума радиоприемного устройства — флуктуации токов в электрических цепях, дробовой эффект и шум в электровакуумных и полупроводниковых приборах.Источниками шума в той или иной степени являются задающие генераторы, усилители, умножители частоты и синтезаторы. Например, опорный кварцевый генератор создаст малый уровень шума по сравнению с шумом автогенератора, не имеющего стабилизации частоты колебаний, что объясняется высокой добротностью кварцевого резонатора. Любой каскад, работающий с отсечкой тока, например, умножитель частоты способствует увеличению уровня шума в цепях передатчика. Основным же источником шума является синтезатор частоты, практически определяющий относительный уровень шумовых излучений радиопередающего устройства.

Шумовые излучения широкополосны (рис. 5). При некоторой отстройке от несущей частоты f_прд передатчика шумовые излучения определяются флуктуациями частоты (фазы) колебаний, поскольку флуктуации амплитуды являются узкополосным процессом. Вблизи несущей f_прд уровень шума передатчика на 50... 80 дБ ниже уровня полезного сигнала, вследствие его этого наличие шума в этой полосе частот не оказывает влияния на качество полезного сигнала. Практическое значение широкополосных шумовых излучений как параметра ЭМС заключается в том, что они создают помехи приему в соседних каналах (f_прм на рис. 5), что особенно проявляется в подвижных системах радиосвязи. В таких системах шумовые излучения существенно влияют на выбор частот соседних каналов, радиосредств, а также частот приемников и передатчиков при организации дуплексной связи. Более того, шумовые излучения являются ограничивающим технико-экономическим фактором при использовании частотным ресурсом в подвижных системах радиосвязи.

Интенсивность шумовых излучений определяется спектральной плотностью мощности (дБВТ), измеряемой при определенных значениях отстройки от частоты основного излучения. В большинстве случаев их интенсивность определяется в полосе 1 Гц или 3 кГц по отношению к интенсивности несущих колебаний передающего устройства (дБ). Огибающая энергетического спектра шумовых излучений с увеличением отстройки от несущей частоты убывает, скорость убывания зависит от числа и качества избирательных цепей в предварительных каскадах (в том числе в синтезаторе частоты) и выходном каскаде передатчика, что определяет амплитудно-частотную характеристику шумовых излучений и позволяет ограничивать их широкополосность. С повышением частоты основного излучения передатчика ширина полосы шумовых излучений увеличивается. Применение полосовых фильтров в выходных цепях, например ДМВ передатчика в виде коаксиальных объемных резонаторов, позволяет снизить шум при отстройке в пределах +/-2 МГц от величины —150 дБ до —185 дБ в полосе 3 кГц. Примеры амплитудно-частотных характеристик шумовых излучении подвижных УКВ ЧМ передатчиков связного назначения приведены на рис. 5. До сих пор не разработаны и методы существенного снижения собственного шума элементов передающего устройства.

Рис.5. К пояснению понятия о шумовых излучениях радиопередающего устройства

Анализ прохождения сигнала и шума через каскады передатчика показывает, что уровень шумовых излучении увеличивается при возрастании коэффициента умножения частоты. Для каждого усилителя и умножителя частоты существует оптимальный угол отсечки, при котором обеспечивается наилучшее отношение сигнал-шум на выходе. При большом отношении сигнал-шум ширина спектра шума на входе и на выходе умножителя одинакова. При выборе транзисторов для задающего генератора и предварительных каскадов усиления необходимо обращать внимание на значение их шум-фактора.

Методика измерения шумовых излучений разработана лишь для частных случаев.