ЧМ-детектор на интегральном аналоговом перемножителе

Большинство современных детекторов ЧМ-сигналов в радиоприемных устройствах выполняют на интегральных аналоговых перемножителях

(рис. 5.3). Пусть на вход ЧМ-детектора на аналоговом перемножителе поступает немодулированное гармоническое напряжение u_вх(t)=U_вхcosωt. Аналоговый перемножитель обладает большими входными сопротивлениями, поэтому его входы практически не потребляют токи, и весь входной ток i_вх(t) = I_вхcosωt протекает через емкость С1 и параллельный LC-контур. Поскольку напряжение на конденсаторе С1 отстает от тока по фазе на π/2, то напряжение на входе перемножителя

u₁(t) = U_ccos(ωt - π/2)

где U_c – амплитудноезначение напряжения на конденсаторе С1.

Напряжение на контуре

u₂(t) = U_кcos(ωt +φ)

где U_к – амплитудное значение напряжения, а фазовый сдвиг

φ = - arctg(2QΔω/ω₀),

здесь Δω = ω – ω₀ – абсолютная расстройка; Q – добротность контура.

Используя тригонометрическую формулу произведения косинусов, определим напряжение на выходе перемножителя

u_п (t) = k_au₁(t) u₂(t) = 0,5k_aU_cU_к[cos(φ + π/2)+ cos(2 ωt + φ – π/2)].

Включение в схему ФНЧ позволяет избавиться от составляющей с удвоенной частотой:

U_вых = – 0,5 k_a U_cU_кsin φ.

Как правило, в резонансном контуре справедливо 2QΔω/ω₀ << 1, и поэтому

sinφ ≈ φ = 2QΔω/ω₀, и в итоге

U_вых = – 0,5 k_a U_cU_к Δω/ω₀.

Cледовательно, схема осуществляет линейное детектирование ЧМ-сигналов, при котором выходное напряжение пропорционально отклонению частоты сигнала от несущей.

Радиоприемные устройства

Общие сведения

Радиоприемные (приемные) устройства предназначены для приема радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать содержащуюся в них полезную информацию. Любое радиоприемное устройство состоит из приемной антенны и собственно радиоприемника.

Радиоприемным устройством в широком смысле называют систему узлов и блоков, которые осуществляют следующие операции.

1. Преобразование с помощью приемной антенны сигнала (помех) электромагнитного поля в радиосигнал и обеспечение пространственной и поляризационной избирательности полезного радиосигнала.

2. Выделение (фильтрация по частоте) полезных радиосигналов из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе приемной антенны и не совпадающих по частоте с полезным сигналом.

3. Преобразование и усиление принимаемых сигналов для обеспечения качественной работы демодулятора, декодера, схем защиты приемника от помех.

4. Демодуляция принятого сигнала с целью выделения информации (модулирующей функции), содержащейся в полезном радиосигнале.

5. Декодирование (при необходимости) принятого сигнала.

6. Обработка принимаемых сигналов с целью ослабления мешающего воздействия помех искусственного и естественного происхождения.

Приемники классифицируют по назначению, диапазону принимаемых волн (частот), виду модуляции передаваемых сигналов и условиям эксплуатации.

По н а з н а ч е н и ю приемники делят на профессиональные и вещательные (бытовые). К профессиональным относятся приемники связные, радиолокационные, радионавигационные и др. Бытовые приемники обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания.

Д и а п а з о н р а б о ч и х ч а с т о т– это область частот настройки, в пределах которой обеспечиваются все другие электрические характеристики приемника.

По в и д у м о д у л я ц и и с и г н а л а радиоприемники, как и радиопередатчики, делятся на устройства с амплитудной, амплитудной балансной и однополосной, частотной, фазовой, импульсной, импульсно-кодовой (цифровой) и другими видами модуляции.

По у с л о в и я м э к с п л у а т а ц и и приемники бывают стационарными, бортовыми ( космические, корабельные, самолетные, автомобильные) и переносными (портативными) или мобильными.

К основным характеристикам приемника относятся чувствительность, избирательность и помехоустойчивость.

Чувствительностью приемника называется его способность обеспечивать прием очень слабых полезных сигналов. Она оценивается мощностью входного радиосигнала, необходимой для получения номинальной (требуемой) мощности на выходе приемника при заданном отношении сигнал/шум.

Избирательность (селективность) – способность приемника выделить полезный сигнал из множества других сигналов и помех, принятых антенной.

Под помехоустойчивостью приемника понимают способность приемника обеспечивать прием переданной или извлеченной информации с заданной достоверностью (верностью) при выбранных видах сигналов (в том числе видов модуляции или кодирования) и наличии помех в радиоканале. Помехоустойчивость повышается всеми видами избирательности, а также созданием оптимальных (квазиоптимальных) структур приемников и специальными методами борьбы с помехами при обработке принимаемых сигналов.