Радиолокационные приёмники. Пейджеры

Радиолокационные приемники (РЛП) являются составной частью радиолокационных станций (РЛС), предназначенных для обнаружения, определения координат и параметров движения удаленных объектов (целей) путем приема отраженной от них электромагнитной энергии. Различают РЛС с импульсными и непрерывными сигналами. В импульсных РЛС передатчик периодически излучает кратковременные зондирующие импульсы (ЗИ) с гармоническим либо с частотно-модулированным ВЧ-заполнением, которые отражаются от объекта и принимаются РЛП в промежутках между ЗИ. В РЛС с непрерывным излучением используются немодулированные и ЧМ-колебания.

В импульсных РЛС (рис. 10.5) передатчик излучает короткие СВЧ-радиоимпульсы, которые поступают на вход приемника с временным сдвигом , где R — расстоя­ние до объекта, с -–скорость распространения радиоволн (скорость света). По значению Dt можно судить о расстоянии до объекта; узкополосная диаграмма направленности антенны РЛС позволяет определять угловое направление на объект. Система синхронизации (СС) вырабатывает синхроимпульсы (СИ), которые вызывают срабатывание импульсного модулятора (ИМ), запускают мощный импульсный передатчик (П), генерирующий короткие радиоимпуль­сы. Антенный переключатель (АП) осу­ществляет автоматическое переключение антенны с передачи на прием и обратно и обеспечивает защиту входа приемника от больших уровней импульсного сигнала на выходе передатчика. Поскольку передаваемые и принимаемые радиоим­пульсы разнесены во времени, в РЛС можно использовать общую антенну для передатчика и приемника. Для минимизации коэффициента шума РПрУ используется малошумящй УРЧ, далее сигнал преобразуется в диодном ПрЧ, детектируется в детекторе радиоимпульсов (ДР), усиливается видеоусилителем (ВУ) и подается на устройство индикации (УИ) (обычно электронно – лучевую трубку), работа которого синхронизируется от СС. Для автоподстройки частоты гетеродина (Г) применяют двухка­нальную АПЧ, предусмотрена обычная программная и быстродействующая АРУ. Программная АРУ снижает усиление радиотракта приёмника по заданной программе, учитывающей уменьшение уровня входного сигнала по мере увеличения задержки отраженного импульса, т.е. удаления объекта.

На рис. 10.6 представлена структура РЛС с непрерывным излучением. При близком расположении передатчика и приёмника частота принимаемых колебаний, отражённых от движущегося объекта, отличается от частоты излучаемых передатчиком колебаний на доплеровскую частоту , где f_o – частота излучаемых колебаний; V_r – радиальная скорость движения объекта относительно РЛС; с – скорость света. Выделяя и измеряя доплеровскую частоту, можно определить скорость движения объекта.

Для исключения влияния нестабильности частоты гетеродина на точность измерения скорости напряжения с частотой f_г для ПрЧ1 и ПрЧ2 получают от одного генератора Г. Напряжение с частотой f_о –f_г с выхода ПрЧ2 используется как гетеродинное для ПрЧ3. После ПрЧ3 сигнал с доплеровской частотой F_д поступает на УЗЧ, измеритель частоты ИЧ и далее на индикатор скорости И.

Приёмники систем персонального радиовызова

Системы персонального радиовызова (СПВ) позволяют передавать вызов и необходимый минимум информации одному человеку или группе лиц независимо от места их нахождения. СПВ для значительных территорий строятся на основе радиосвязи на метровых и дециметровых вол­нах. Абонент СПВ использует малогабаритный вызывной приемник (пэйджер), имеющий индивидуальный номер (адрес). Вызывающий набирает номер нужного абонента на любом телефонном аппарате, вызов поступает по телефонной сети на центральную станцию, преобразуется в кодированный радиосигнал и передается на выде­ленной для СПВ частоте в то место, где находится абонент. Если радиус действия одного передатчика центральной станции не позво­ляет обслужить всю территорию, то она разбивается на отдельные зоны, в каждой из которых имеется свой передатчик. Сигнал вызова длительностью 1...2 с передается всем пэйджерам, однако сработа­ет только тот из них, который настроен на определенную частоту и имеет соответствующий адрес. Количество получаемой абонентом пейджера информации может быть различно: от минимальной, состоящей в получении вызова, после чего абонент сам связывается по телефону по заранее известному номеру для получения сообщения, до достаточно объемного буквенно – цифрового сообщения, высвечиваемого на дисплее, а также приёма речевых сообщений.

Пэйджер реализуется в виде миниатюрного приемника. Обобщенная структурная схема пейджера показана на рис. 10.7. В главном тракте приема ГТП осуществляется усиление, селекция и преобразование сигнала; в блоке обработки сигнала БОС он декодируется для определения соответствия или несоответствия принятого адреса собственному адресу абонента и если помимо вызова передается дополнительная информация, то она обрабатывается, при необходимости записывается в память и отображается на дисплее. Заметим, что современные пейджеры предназначены для приёма цифровой информации, передаваемой радиоимпульсами с различными видами манипуляции. Устройство сигнализации УС сигнализирует о наличии вызова; и может включать в себя акустическую, световую и тактильную сигнализацию. Тактильная сигнализация обеспечивает воздействие на кожу человека с помощью миниатюрного вибратора. Блок управления БУ, управляя работой всего пейджера, включает в себя таймер, переключатель вида сигнализации, переключатель ждущего режи­ма. источник питания.

В современных миниатюрных пэйджерах ГТП часто реализуется по схеме с прямым преобразованием (гомодинные приемники, приемники с синхронным детектированием, синхродины). В подобных приемниках нет зеркального канала, что позволяет существенно упростить преселектор. Применение гираторов либо ЦФ позволяет сделать тракт усиления менее сложным. В пэйджерах с более широкими возможностями, предназначенными для работы в глобальных СПВ, ГТП выполняется посхеме с двойным преобразованием частоты.

Особое внимание разработчики современных СПВ обращают на решение проблемы ждущего режи­ма приема сигналов, гарантирующе­го непрерывную круглосуточную работоспособность пейджера при минимальном расходе ресурса источника питания. Стремление уменьшить размеры пейджера вызывает необходимость уменьше­ния размеров источника питания, что естественно приводит к уменьшению его ресурса. Проблема одновременной минимизации размеров пейджера и увеличения ресурса источника питания реша­ется использованием в пейджере таймера, работающего в непрерыв­ном микромощном режиме и обеспечивающего автоматическое прерывистое включение пейджера на время, существенно меньшее длительности выключенного состояния и периодическим повторе­нием от передатчика в течение определенного времени сигнала вызова. Надежность вызова обеспечивается увеличением длительности вызова и выбором периода его повторения таким образом, чтобы, по крайней мере одно включение пейджера, совпало с передаваемым вызовом. При достоверном совпадении адреса пейджера, храняще­гося в его памяти, с адресом вызываемого абонента приемник сохраняется во включенном состоянии и обеспечивает дальнейший прием сообщения, вводя его в оперативную память.

Для экономии источника питания обычно при работе пейджера в ждущем режиме на время его включения остаются обесточенными цепи, потребляющие наибольший ток (в основном цепи сигнализации). Экономии ресурса ИП способствует и применение в пейджерах экономичных дисплеев на жидких кристаллах.

Более подробные сведения как о пейджерах, так и о других типах радиоприёмных устройств можно почерпнуть в литературных источниках, список которых приводится ниже.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы особенности структурных схем приёмников звукового вещания?

2. За счёт чего можно улучшить основные показатели качества вещательных приёмников?

3. Каковы особенности построения профессиональных приёмников ДКМ диапазона?

4. Каковы преимущества и недостатки приёмников с многократным преобразованием частоты?

5. Какие основные показатели качества должны иметь профессиональные РПрУ ДКМ диапазона?

6. В каких случаях используются импульсные, а в каких – непрерывные радиолокационные сигналы? Приведите примеры их обработки.

7. Каковы особенности построения структуры пейджера?

8. Что такое «ждущий режим» и как он обеспечивается в приёмниках СПВ?

9. Какие структуры радиотракта используются в пейджерах?

10. Как обеспечивается избирательность по зеркальному каналу в приемниках – инфрадинах декаметровых волн?