Măsurarea sensibilității receptoarelor radio cu antenă magnetică. Utilizarea practică a scalelor speciale de decibeli la verificarea sensibilității receptoarelor radio Receptorul are o sensibilitate de 38 dB

Sensibilitatea receptoruluiîşi caracterizează capacitatea de a primi semnale slabe. Sensibilitatea se apreciază cantitativ prin EMF minimă a semnalului modulat în echivalent cu antena de recepție sau prin intensitatea minimă a câmpului; puterea minimă a semnalului la intrarea receptorului. Primul caz este tipic pentru receptoarele LF-VHF care funcționează cu o antenă deschisă: intensitatea minimă a câmpului este utilizată pentru a evalua sensibilitatea atunci când se utilizează antene magnetice și bici; al doilea caz este tipic în primul rând pentru receptoarele UHF și cu microunde.

Sunt:

1) Sensibilitate limitată de câștig.

Tipic pentru receptoarele care primesc semnale destul de puternice, când interferențele au un efect redus asupra recepției. Este determinată la o putere de ieșire dată. Pentru receptoarele de semnal analogic există nominală și normală putere de ieșire.

Putere nominala - puterea maximă de ieșire corespunzătoare unei adâncimi de modulație de 100% a semnalului de intrare cu un factor de distorsiune neliniar mai mic decât o normă specificată.

Putere normală corespunde unei adâncimi de modulație de 30% și este de 10% din valoarea nominală. Aceasta este problema cu tipurile de modulație AM.

2) Sensibilitate reală.

Ea ține cont de influența propriului zgomot și este determinată de nivelul minim al semnalului la intrarea receptorului pentru un anumit exces al acestuia față de zgomotul de la ieșirea receptorului.

h este raportul semnal-zgomot al semnalului de ieșire.

Sensibilitatea receptorului depinde de câștigul lui K, de nivelul de zgomot intrinsec referit la intrarea antenei și de excesul necesar h 2 B s. Să luăm în considerare efectul acestor factori asupra sensibilității unui receptor de semnal AM conectat la echivalentul unei antene deschise. Câștig receptor:

K=U din afară /mU A C ,

unde m este coeficientul de modulație a semnalului; U A C este tensiunea efectivă a frecvenței purtătoare a semnalului în echivalent antenă. Sensibilitatea limitată la câștig crește odată cu creșterea K.

Pentru a determina sensibilitatea reală, este necesar să se determine modul în care K afectează nivelul de zgomot la ieșire. Vom înlocui receptorul zgomotos real cu un receptor fără zgomot cu un autogenerator de zgomot U sh.pr, redus la intrarea acestuia, care, împreună cu generatorul de zgomot echivalent antenă U sh e.A, formează un generator al tensiunii totale de zgomot. U sh.A.∑ , redus la echivalentul antenei cu tensiune efectivă în banda de trecere a receptorului.

U sh.e.A =

Dacă U sh.out = K U sh.A.∑, atunci U A0/ U sh.A.∑ = U C out/ m U sh.out. Pentru un dat h out =(U s /U w) out în echivalentul antenei, este necesar să se asigure că semnalul depășește h A =U A 0 / U w.A.∑. De aici sensibilitatea reală U A 0 P ≥h A U sh.A.∑ .

Sensibilitatea reală nu depinde de K și este determinată de zgomotul propriu al receptorului.

3) Sensibilitatea pragului. Determinat de nivelul semnalului de intrare când n 2 =1

Factori care afectează sensibilitatea:

1) Câștig al părții analogice K ac

2) Tensiunea totală a zgomotului antenei U m A ∑

3) raportul semnal-zgomot permis h 2 out.

Să luăm în considerare efectul lor asupra sensibilității receptorului AM:

U out = Кус *m*U ∆ c

Luați în considerare un model de receptor cu zgomot:

U sh. Ave.

Receptor silentios

Z A

U MA

STATELE UNITE ALE AMERICII

Ieși

U ША∑ =

U Strigăt = K us* U ША∑ deci:

U sensibilitate reală =h A * U ША∑

Cursul 6.

Zgomot termic

Orice circuit care are rezistență ohmică este o sursă de zgomot termic. Acest lucru se datorează creșterii numărului de purtători de sarcină (electroni).

– flux de zgomot

Rezistenţă,

constanta B-Boltzmann,

Temperatura T în Kelvin,

Banda P în Hz

Zgomotul este asociat doar cu rezistența activă, deoarece este asociat cu fluctuațiile termice ale electronilor.

Unitatea de măsură a puterii în sistemele radio:

dBm-1 dB/1 mW la sarcina R=50 Ohm

Nivelul absolut de zgomot în sistemele de 50 ohmi este de -174 dBm/Hz.

Luați în considerare circuitul rezonant:

La temperatura camerei, tensiunea poate fi calculată folosind formula empirică:

in aceasta formula:

Temperatura zgomotului.

Rolul zgomotului termic în antenă nu este semnificativ. Principala sursă de zgomot în ea este sursele externe de radiații EM. Contribuția surselor externe de zgomot la antenă este estimată astfel:

A - temperatura zgomotului antenei- aceasta este temperatura la care antena echivalenta cu rezistenta R A trebuie incalzita astfel incat nivelul ei de zgomot termic sa fie egal cu nivelul de zgomot masurat de la intrarea antenei. T A vă permite să comparați antenele. Pe lângă rezistențele active, sursa de zgomot din receptor sunt tranzistoarele. Se caracterizează prin rezistență la zgomot:

Pentru tranzistoarele cu efect de câmp este de zeci de ohmi.

T w = (W-1) T,

Temperatura zgomotului caracterizează zgomotul intrinsec al unei rețele cu patru terminale, recalculat la intrare. Această valoare este echivalentul termic al zgomotului propriu al unui cvadripol și arată cu câte grade trebuie încălzit echivalentul antenei astfel încât zgomotul rezultat la ieșire să fie egal cu zgomotul propriu. Conceptul de temperatură a zgomotului este convenabil de aplicat amplificatoarelor cu zgomot scăzut, a căror cifră de zgomot este apropiată de 1. De exemplu, cu W = 1,1 avem T e 30K. Temperatura de zgomot a unui dispozitiv cu mai multe trepte:

Cifra de zgomot și temperatura de zgomot a dispozitivului sunt determinate în principal de proprietățile primelor rețele cu două terminale. Influența etapelor ulterioare este mai mică, cu atât amplificarea puterii celor anterioare este mai mare. Pentru ca cifra de zgomot să fie scăzută, este necesar să se facă primele trepte cu zgomot redus și cu coeficienți mari de transfer de putere.

Tranzistor cu efect de câmp.

=(0,6…0,75)/s

S este panta caracteristicii controlate.

Orice sursă de semnal este o sursă de zgomot. Se numește puterea semnalului pe care o furnizează sursa sarcinii potrivite nominal(max).

Puterea nominală a zgomotului sursei este independentă de impedanța sursei. Pentru a estima proprietățile de zgomot ale unei surse, se utilizează raportul dintre puterea medie a semnalului și puterea medie a zgomotului. Când un semnal trece printr-o rețea cu patru porturi, raportul semnal-zgomot se modifică (descrește) ca urmare a adăugării zgomotului propriu al rețelei cu patru porturi la zgomotul sursei de semnal.

Proprietățile zgomotului într-o rețea cu patru poli sunt descrise de figura de zgomot, care arată de câte ori scade raportul semnal-zgomot la ieșire în comparație cu raportul semnal-zgomot la intrare.

factor Sh-zgomot. Este o atitudine

Kp - coeficient de transmisie

1) pentru o rețea ideală fără zgomot cu două terminale Ш=1 Pentru una zgomotoasă Ш>1.

2) Caracteristica cifrei de zgomot poate fi utilizată numai pentru dispozitive neliniare.

3) Pentru rețelele pasive cu două terminale, la potrivirea lor cu sursa de semnal, factorul de zgomot Ш=1/Кр.

Exemplu:

50 ohmi

Găsiți densitatea spectrală de putere la ieșirea cvadrupolului.

Pentru comoditatea estimării contribuției zgomotului de la fiecare treaptă de receptor la nivelul de zgomot la intrare, tot zgomotul este atribuit intrării receptorului, presupunând că receptorul în sine nu face zgomot, ci doar amplifică zgomotul.

Cursul 7.

Sensibilitatea la zgomot receptor radio (sensibilitate limitată de zgomot intern) – valoare caracterizată prin puterea minimă necesară a semnalului în antenă la care raportul semnal-zgomot specificat este asigurat la ieșirea căii liniare. Calea liniară PRM se termină înaintea demodulatorului.

Concept figura de zgomot poate fi utilizat numai pentru un dispozitiv liniar; în receptor, aceasta este calea către detector. Cifra de zgomot a unei rețele pasive cu patru porturi (de exemplu, un alimentator de antenă) atunci când se potrivește cu sursa de semnal și sarcina este determinată de coeficientul de transmisie a puterii

Ш=1/Кр - factor de zgomot

Pentru pierderi în circuitul pasiv K r<1, Ш>1

Pentru a compara zgomotul cu semnalul de ieșire, este convenabil să atribuiți tot zgomotul la intrare, presupunând că receptorul în sine nu face zgomot, ci doar amplifică zgomotul de intrare.

Să găsim cifra de zgomot a unei căi liniare constând din rețele cu patru porturi conectate în serie, fiecare dintre acestea fiind caracterizată de coeficientul de transmisie a puterii K p i și cifra de zgomot W i . Să presupunem că coeficientul de nepotrivire η 1, η 2, ... η n la joncțiunile rețelelor cu patru terminale este cunoscut

Puterea de zgomot a primului cvadripol la ieșire:

Zgomotul fiecărui cvadripol secvenţial este amplificat de toate cascadele, cu excepţia celor anterioare. Până la urmă obținem:

K p prm.

Z A

E A

Z n

t A - temperatura relativă a zgomotului

.

- expresie pentru calcularea sensibilității receptorului pe baza cifrei de zgomot cunoscute a RX, banda de recepție, P, impedanța caracteristică a intrării antenei r a , temperatura relativă de zgomot a antenei t A .

Sarcină: găsiți sensibilitatea unui receptor de 50 ohmi cu o lățime de bandă de 20 kHz, raportul semnal-zgomot la ieșire este de 4 ori (după tensiune), cifra de zgomot este de 4, T=300K, 4kT=1,6*10 20.

Răspuns: e=0,5 µV

113 dBm-0,5 µV àх=20lg =-113 dBm

Antenele magnetice sunt utilizate pe scară largă în receptoarele radio pentru recepția de semnale în benzile DV, SV și, mai puțin frecvent, HF. Pentru a măsura sensibilitatea la locul antenei receptorului radio, folosind o tehnică cunoscută, se creează un câmp electromagnetic de intensitate cunoscută. Articolul analizează această tehnică și oferă recomandări pentru îmbunătățirea acesteia.

Sensibilitatea unui receptor radio este valoarea semnalului de intrare la care se creează un anumit raport semnal-zgomot la ieșire. La măsurarea sensibilității la tensiune, intrarea receptorului radio este conectată la generatorul de semnal prin echivalentul unei antene - un circuit electric care simulează parametrii unei antene externe. Pentru receptoarele radio cu antenă magnetică, se efectuează măsurători ale sensibilității câmpului, dar se acordă foarte puțină atenție acestei probleme în literatura tehnică. De obicei, totul se reduce la o referire la tehnici presupus bine-cunoscute, a căror esență este de a crea o anumită intensitate a câmpului magnetic folosind o buclă de curent conectată la un generator de măsurare. Prin modificarea semnalului generatorului ținând cont de coeficientul de conversie a cadrelor, se găsește intensitatea câmpului la care semnalul de ieșire al receptorului radio are parametrii necesari.

Familiarizarea cu sursele a arătat că acestea înseamnă aceeași tehnică, care folosește un cadru pătrat cu o singură tură cu latura de 380 mm, realizat dintr-un tub de cupru cu diametrul de 3...5 mm. Este conectat printr-un rezistor cu o rezistență de 80 ohmi direct la ieșirea generatorului de semnal. Mijlocul antenei magnetice a receptorului radio este situat la o distanță de 1 m de centrul cadrului, astfel încât axa antenei să fie perpendiculară pe planul cadrului. În acest caz, intensitatea câmpului (mV/m) la locul antenei magnetice este numeric egală cu tensiunea de ieșire a generatorului de semnal (mV).

Aplicarea acestei tehnici folosind generatoare moderne de semnal RF a condus la rezultate dezastruoase - sensibilitatea măsurată a receptoarelor radio s-a dovedit a fi de aproximativ zece ori mai slabă decât se aștepta. Un studiu mai detaliat al acestei situații a arătat că această tehnică a fost dezvoltată pentru cazul utilizării generatorului GSS-6, în care, atunci când atenuatorul de la distanță este oprit, semnalul de ieșire este de zece ori mai mare decât citirile atenuatorului său ( atenuatorul de la distanță are coeficienți de transmisie de 10, 1 și 0,1). În consecință, tensiunea de pe cadru se dovedește a fi de zece ori mai mare, iar coeficientul total de conversie al semnalului generatorului într-un câmp electromagnetic este egal cu 1 datorită faptului că coeficientul de conversie al cadrului de măsurare este 0,1. În plus, rezistența de ieșire a generatorului GSS-6 în acest mod este de 80 ohmi, ceea ce explică rezistența rezistorului suplimentar. Dar generatoarele moderne de semnal RF au de obicei o impedanță de ieșire de 50 ohmi. Toate acestea ne-au determinat să adaptăm binecunoscuta metodă de testare a sensibilității receptoarelor cu antenă magnetică.

Să începem cu cadrul magnetic în sine. Așa-numitul cadru standard constă dintr-o tură pătrată cu latura de 380 mm și este utilizat în domeniul de frecvență 0,15...1,6 MHz. Evident, dimensiunile sale sunt mult mai mici decât lungimea de undă a lui Y, iar distanța de la cadru până la antena magnetică este mai mare decât dimensiunile sale, prin urmare, în domeniul de frecvență de funcționare, reprezintă un emițător magnetic elementar.

Analiza câmpului unui emițător magnetic elementar arată că la distanțe r

Folosind expresii pentru intensitatea câmpului magnetic în aceste direcții și trecând de la momentul magnetic al vibratorului la cadrul cu curent, obținem

unde H1 H2 este puterea componentei magnetice a câmpului la punctele 1 și, respectiv, 2 (vezi figura); S - suprafata cadrului, m2; I - curent în cadru, A; g - distanta dintre centrele cadrului si antena magnetica, m; A, este lungimea de undă a semnalului, m.

Expresiile (1), (2) vă permit să calculați intensitatea câmpului magnetic la orice distanță de cadru în două direcții. Se poate arăta că la distanțe mici (λ/2π) ele coincid cu expresiile pentru câmpul magnetic al unui cadru cu curent continuu. Dar puterea câmpului electromagnetic este de obicei măsurată prin puterea componentei sale electrice. În câmpul electromagnetic format există o relație strictă între puterea componentelor electrice și magnetice. Pentru a afla puterea componentei electrice a câmpului, care corespunde componentei magnetice cunoscute, este necesar să se înmulțească expresiile (12) cu impedanța caracteristică a mediului, care pentru aer este egală cu 120π. Ținând cont de faptul că la distanțe scurte 2πr

unde E1,E2 este intensitatea câmpului electromagnetic la punctele 1 și, respectiv, 2 (vezi figura).

Expresiile rezultate arată că intensitatea câmpului electromagnetic în apropierea cadrului cu curent depinde de aria acestuia, de valoarea curentului, este invers proporțională cu cubul distanței și nu depinde de lungimea de undă. În acest caz, intensitatea câmpului în prima direcție este de două ori mai mare decât în a doua. Acest lucru, în special, explică faptul că detectoarele de metale utilizează în cele mai multe cazuri o poziție a bobinei paralelă cu suprafața examinată.

Folosind expresiile (3), (4), este posibil să se calculeze intensitatea câmpului pentru un cadru de orice dimensiune acceptabilă la un curent și distanță cunoscute. Cu toate acestea, este mai convenabil să se relaționeze intensitatea câmpului cu semnalul de ieșire al generatorului de semnal la care este conectată bucla. Pentru a seta curentul, un rezistor suplimentar este conectat în serie cu acesta. De obicei, reactanța inductivă a cadrului este neglijabilă și poate fi ignorată. În acest caz, curentul din cadru fără a lua în considerare reactanța sa inductivă este egal cu

unde U este tensiunea de ieșire (în funcție de citirile atenuatorului său) a generatorului, V; Rr - rezistența de ieșire a generatorului, Ohm; Rd este rezistența rezistorului suplimentar, Ohm.

Ca urmare, au fost obținute expresiile

unde K1 K2 este coeficientul de conversie al tensiunii semnalului generatorului în intensitatea câmpului electromagnetic la poziția antenei de recepție la punctele 1 și, respectiv, 2 (a se vedea figura).

Expresiile (5), (6) vă permit să calculați coeficientul de conversie al semnalului de ieșire al generatorului în valoarea intensității câmpului electromagnetic sau să determinați aria cadrului sau distanța până la acesta pentru o anumită valoare a coeficientului de conversie . În conformitate cu acestea, în tehnica binecunoscută, coeficientul de conversie pentru un cadru pătrat cu latura de 380 mm, un generator cu o rezistență de ieșire de 80 Ohmi și un rezistor suplimentar cu aceeași rezistență dă o valoare de 0,108 la un distanță de 1 m Evident, în această tehnică, cadrul a fost proiectat pentru coeficientul de conversie 0,1. O mică eroare este cauzată cel mai probabil de rotunjirea dimensiunilor cadrului în sus și nu este semnificativă pentru măsurarea sensibilității.

Pentru generatoarele moderne de semnal cu o rezistență de ieșire de 50 ohmi cu un astfel de cadru, cu o rezistență a unui rezistor suplimentar de 80 ohmi, coeficientul de conversie K1 = 0,133 și cu un rezistor suplimentar de 51 ohmi, K1 = 0,172, ceea ce este incomod pentru utilizare practică.

Dimensiunile cadrului (aria sa) cu coeficientul de conversie K, = 1 pot fi determinate din expresia (5). Pentru r = 1 m, Rr = 50 Ohm, Rd = 51 Ohm, aria ar trebui să fie de 0,84 m2. Aceasta corespunde unui cadru pătrat cu latura de aproximativ 0,917 m sau unui cadru rotund cu diametrul de 1,035 m Dar inductanța acestuia, în funcție de diametrul firului folosit, va fi de 4...4,5 mH, ceea ce va duce la o vizibilitate. dependența curentului din cadru de frecvența semnalului la frecvențe peste 1 MHz. În plus, astfel de dimensiuni devin proporționale cu distanța până la antenă, motiv pentru care formulele obținute pentru un emițător magnetic elementar devin inaplicabile.

Este mai convenabil să utilizați coeficientul de conversie K1 = 0,1, care va permite utilizarea unui cadru relativ mic cu o suprafață de 0,085 m2 - aceasta corespunde unui cadru pătrat cu o latură de 291 mm sau unui cadru rotund cu o diametrul de 328 mm. Cu un diametru al conductorului de 3 mm, inductanța sa este de aproximativ 1 mH. Pentru astfel de cadre, cu un rezistor suplimentar de 51 Ohm, semnalul de ieșire al generatorului de 15 mV va corespunde unei intensități de câmp de 1,5 mV/m la o distanță de 1 m.

Ținând cont de influența inductanței cadrului arată că aceasta poate fi utilizată pentru măsurarea sensibilității receptoarelor radio cu antenă magnetică până la o frecvență de 8 MHz, la care intensitatea câmpului va scădea cu aproximativ 9%.

La frecvențe mai mari, puteți utiliza un cadru cu o suprafață de 84,17 cm2 (care corespunde unui pătrat cu latura de 92 mm sau unui cerc cu diametrul de 104 mm), realizat dintr-un tub de cupru sau sârmă cu un diametru. de 3 mm cu un astfel de cadru și un rezistor suplimentar de 51 Ohm, coeficientul de conversie va fi K, = 0,01, deci pentru a produce un câmp de 1,5 mV/m la o distanță de 1 m, o ieșire a generatorului de 150 mV. necesar. Măsurătorile de sensibilitate pot fi făcute până la o frecvență de 30 MHz, la care intensitatea câmpului va scădea cu aproximativ 8%. Același cadru va oferi un coeficient de conversie K = 0,1 la o distanță de 465 mm, totuși, în acest caz, va fi necesară o precizie ridicată în setarea distanței dintre cadru și antenă.

Precizia setării acestei distanțe afectează eroarea de măsurare. Astfel, la o distanta de 1 m, o eroare de ±3,33 cm duce la o eroare de masurare de ±10%. La o distanta de 465 mm, aceeasi eroare de masurare va fi cu o precizie de instalare de ±1,55 cm.

Ramele rotunde și pătratele sunt echivalente, puteți folosi și rame de alte forme, de exemplu triunghiulare, important este ca aria lor să fie exact egală cu cea necesară. Prin urmare, din punct de vedere constructiv, este mai convenabil să folosiți un cadru pătrat, deoarece în acest caz este mai ușor să obțineți suprafața dată.

Toate exemplele date sunt valabile pentru cazul în care axa antenei magnetice este situată perpendicular pe planul cadrului, trasă prin centrul acesteia (poziția 1, vezi figura). Dar pentru a măsura sensibilitatea, puteți folosi o altă direcție (poziția 2). Conform expresiei (6), în această poziție coeficientul de conversie va scădea exact la jumătate. Prin urmare, pentru a crea intensitatea câmpului necesară, toate celelalte lucruri fiind egale, este necesar să se dubleze semnalul generatorului sau să se reducă distanța până la centrul cadrului cu un factor. Dar nu este recomandată o distanță mai mică de 0,5 m, deoarece dependența cubică crește foarte mult eroarea de măsurare din cauza inexactității în setarea distanței la antenă. În plus, atunci când distanța până la cadru devine proporțională cu dimensiunea acestuia, expresiile de mai sus dau o valoare supraestimată a intensității câmpului electromagnetic, deoarece emițătorul nu mai poate fi considerat un emițător punctual.

Cu toate acestea, a doua poziție poate fi convenabilă din punctul de vedere al compactității locului de muncă, deoarece cadrul poate fi plasat, de exemplu, deasupra desktopului. Dar, în toate cazurile, este important ca în zona de măsurare să nu existe obiecte metalice mari care să poată distorsiona vizibil câmpul.

LITERATURĂ

Levitin E. A., Levitin L. E. Receptoare de difuzare. Director. - M.: Energie, 1967, p. 347.
Belov N. F., Dryzgo E. V. Manual de radiouri cu tranzistori. - M.: Sov. Radio, 1973, partea 2, p. 663-691.
Brodsky M.A. Manual de mecanică radio. - Minsk: Mai sus. şcoală, 1974, p. 115.
Aizenberg G. Z., Yampolsky V. G., Tereshin O. N. Antene VHF, partea 1. - M.: Svyaz, 1977, p. 86.
Markov G.T., Sazonov D.M. Antene. - M.: Energie, 1975, p. 34, formula (1-52).

Data publicarii: 10.07.2008

Opiniile cititorilor

Kostya / 29.06.2014 - 09:36
ei o dau! Cărți vechi și reviste de radio din vremurile când bunicul meu mai alerga după ce femeile erau aduse în regiunea Smolensk. și toată lumea plânge de drumurile proaste.
Sergey / 13.05.2014 - 04:15
Nu am inteles. Ce a scris domnul/tovarășul Alkhimov acele publicații? Ei bine, are cap... Când am plecat în regiunea Smolensk la muncă, a trebuit să-l cunosc.
Mark / 04.12.2011 - 09:07
Este necesar și cum se schimbă valorile lui r, S, pentru a măsura sensibilitatea și modificarea acesteia cu frecvența unei antene bucle active în bandă largă (aproximativ 15...30 MHz) cu un diametru de 0,7 m?
Mark / 03.12.2011 - 20:42
Cum se măsoară sensibilitatea unei antene buclă active în bandă largă (LW, MW, HF) cu un diametru de 0,7 m? Trebuie să schimb dimensiunile lui r,S?

Sensibilitatea unui receptor radio caracterizează capacitatea acestuia de a primi semnale slabe pe un fundal de zgomot. Este definit cantitativ ca nivelul minim al semnalului recepţionat U min, la care se asigură o calitate satisfăcătoare a reproducerii informaţiei. În radiodifuziunea, criteriul de calitate este raportul semnal-zgomot (în termeni de putere sau tensiune) la ieșirea receptorului. Trebuie să fie de cel puțin 20 dB la recepționarea semnalelor în benzile DV, SV și KB și de cel puțin 26 dB la recepționarea semnalelor VHF în modul stereo. Se crede că cu cât valoarea lui U min este mai mică, cu atât sensibilitatea este mai mare.

Sensibilitatea receptorului poate fi limitată nu numai de raportul semnal-zgomot scăzut la ieșire, ci și de câștigul insuficient al întregii căi de recepție. Prin urmare, se face o distincție între sensibilitatea reală și cea maximă. Sensibilitatea reală este definită ca nivelul minim al semnalului de intrare care furnizează puterea de ieșire standard (de test) P st la un raport semnal/zgomot de ieșire dat. Sensibilitatea maximă este determinată fără a lua în considerare raportul semnal-zgomot la ieșire; este egal cu nivelul minim al semnalului de intrare la puterea standard de ieșire atunci când toate comenzile de amplificare radio sunt setate în poziția maximă. Pentru modelele autohtone, valoarea Pst este luată egală cu 5 mW (pentru receptoarele cu o putere nominală de ieșire mai mică de 150 mW) sau 50 mW (pentru receptoarele cu o putere nominală de ieșire mai mare de 150 mW). În documentația tehnică a modelelor fabricate în străinătate cu o putere de ieșire mai mare de 10 W, se recomandă adesea utilizarea valorii P st = 0,5 W.

Sensibilitatea la tensiunea receptorului atunci când se utilizează antene exterioare este exprimată în microvolți (µV) sau milivolți (mV). Când lucrați cu o antenă internă (încorporată), sensibilitatea nu înseamnă tensiunea la ieșirea antenei de recepție, ci intensitatea câmpului electric la punctul de recepție, care este măsurată în microvolți pe metru (µV/m) sau milivolți. pe metru (mV/m).

Uneori, valoarea sensibilității este indicată în unități relative de dB/μV (dB/mV). Pentru a converti această valoare în microvolți, puteți utiliza o formulă simplă:

Aceasta înseamnă că valoarea de 1 µV (1mV) trebuie mărită de numărul de ori corespunzător valorii indicate în decibeli, de exemplu, o sensibilitate de 6 dB/µV este echivalentă cu 2 µV.

Radiourile moderne de uz casnic au o sensibilitate foarte mare. De exemplu, în benzile VHF și FM valoarea sa poate fi mai mică de 1 µV. În intervalele LW, SW și KB, sensibilitatea este de obicei mai slabă. Acest lucru se datorează faptului că există un nivel semnificativ mai ridicat de interferență externă, deci nu are rost să se dezvolte o creștere a câștigului căii de recepție radio.

Sensibilitatea unui receptor radio este capacitatea sa de a oferi o recepție normală la un EMF scăzut sau o putere a semnalului în antenă. Recepția normală este înțeleasă ca aceea în care se asigură modul de funcționare stabilit al dispozitivului terminal.

Sensibilitatea este estimată prin valoarea minimă a EMF sau a puterii semnalului din antena la care are loc recepția normală și este măsurată în microvolți sau miliwați. În consecință, cu cât EMF este mai scăzută a semnalului util din antenă, la care se obține recepția normală, cu atât sensibilitatea este mai mare.

În funcție de scopul receptorului, valoarea sensibilității poate fi de la zecimi de microvolți la unități de milivolți sau în intervalul 10 -9 - 10 -19 W. Uneori, sensibilitatea este exprimată în decibeli relativ la un watt sau miliwatt.

Obținerea unei sensibilități ridicate este asociată în principal cu proprietățile de amplificare ale receptorului și practic poate fi realizată numai cu condiția ca nivelul de zgomot intrinsec la ieșirea receptorului să fie mai mic decât nivelul semnalului.

Cantitatea de exces admisibil a nivelului de semnal peste nivelul de zgomot este stabilită în funcție de natura semnalelor recepționate.

Să prezentăm schema bloc a RPU sub forma Fig. 7

Antena se prezintă sub forma unui generator echivalent cu EMF E A indus de câmpul semnalului recepţionat, iar rezistenţa internă a generatorului R A este egală cu suma rezistenţei la radiaţie şi a pierderilor antenei. Receptorul radio în sine este împărțit în două părți - liniar și neliniar. Partea liniară include toate elementele de amplificare și selective situate în amonte de detector.

Figura 7 – Schema bloc a panoului de control

Această parte se numește liniară deoarece amplitudinea semnalului aici este mică, iar modificarea valorilor sale instantanee are loc într-o zonă atât de mică a caracteristicii, încât neliniaritatea acestuia nu apare.

Partea neliniară include un detector și un amplificator de semnal electric cu filtrele sale. Aici amplitudinea semnalului este de obicei mult mai mare decât în partea pre-detector. Prin urmare, este necesar să se țină cont de neliniaritatea caracteristicilor elementelor corespunzătoare.

La ieșirea receptorului există o sarcină R n, echivalentă cu rezistența de intrare a dispozitivului de reproducere.

Sensibilitate reală este estimată prin EMF cel mai scăzut al semnalului din antena E Aop (sau puterea P sor) la care puterea normală de ieșire P N este asigurată la un raport semnal-zgomot dat la ieșirea receptorului.

Sub putere de ieșire normalăînțelegeți o valoare egală cu 10% din puterea nominală. Uneori este specificată o tensiune normală, a cărei valoare corespunde puterii normale la o anumită rezistență de sarcină:

Raportul semnal-zgomot specificat la ieșirea receptorului este determinat de tipul de semnal primit. Pentru unele cazuri, raportul necesar dintre puterea semnalului și puterea zgomotului este prezentat în Tabelul 1.

Tabelul 1

Uneori raportul semnal-zgomot este specificat de tensiune.

unde U s, U sh, R s și R sh sunt tensiunea și puterea semnalului și, respectiv, a zgomotului la ieșirea receptorului radio.

Sensibilitatea reală a lui E Aop (sau P sor) este incomod pentru a compara receptoarele radio cu diferite căi de amplificare a semnalului electric și dispozitive de reproducere. În plus, sensibilitatea reală depinde de modul de funcționare al detectorului și de proprietățile subiective ale operatorului care percepe semnalul la ieșirea receptorului. Prin urmare, introdus sensibilitate extremă E Aop (sau R son), care caracterizează doar partea liniară a receptorului radio. Determinat sensibilitate extremă EMF cel mai scăzut al semnalului radio E Aop în antenă sau putere P sop, la care raportul semnal-zgomot la ieșirea părții liniare este egal cu unitatea

La fel ca EMF, puterea semnalului din antenă trebuie să fie independentă de sarcină și să caracterizeze doar sursa semnalului.

Puterea nominală a sursei EMF– puterea maximă pe care o poate furniza sursa sarcinii (uneori numită putere disponibilă, puterea pe care o are sursa). Puterea nominală este furnizată de sursă sarcinii la acord– egalitatea componentelor active și compensarea componentelor reactive a rezistenței interne a sursei EMF și a rezistenței de sarcină.

Prin determinarea puterii furnizate de sursa EMF la sarcina la R și =R n, este ușor să se arate că puterea nominală a sursei este .

Prin urmare,

În toate celelalte condiții, puterea furnizată sarcinii va fi mai mică decât puterea nominală.

Utilizarea puterii nominale a semnalului la antenă pentru a evalua sensibilitatea receptorului permite să se ia în considerare nu numai câștigul de la intrarea receptorului la ieșire, ci și efectul modului în care puterea de la antenă este transferată la intrarea receptorului.

Din definiția puterii nominale urmează definiția câștigului de putere nominală K np - raportul dintre puterea nominală la ieșirea receptorului (sau orice rețea cu patru terminale) și puterea nominală a sursei de semnal.

În cazul în care semnalele radio la intrarea RPU sunt suficient de mari și nu este necesară amplificarea lor, sensibilitatea receptorului este limitată de amplificarea traseului liniar al acestuia.

Pentru ca procesul de detectare să decurgă normal, la intrarea detectorului trebuie să fie furnizat un semnal de o anumită amplitudine U mc =U m input det. Dacă se cunoaște valoarea câștigului părții liniare a căii receptorului K o, acordată la o frecvență ¦ o egală cu frecvența purtătoare a semnalului recepționat ¦ c, atunci emf minimă a semnalului în antenă corespunzătoare sensibilității de receptorul este

De obicei, E Ao este specificat în valori efective, iar Uin det - în valori de amplitudine. Așa se explică introducerea coeficientului în numitorul formulei.

Prelegerea nr. 6 nr.

Zgomotul intern și sensibilitatea receptorului .

Rezistența proprie a antenei, zgomotul ei termic și zgomotul circuitelor de intrare ale receptorului radio sunt factori care influențează sensibilitatea receptorului radio - adică. capacitatea receptorului de a primi semnale radio slabe. Influența principală este zgomotul care apare în etapele de intrare ale receptorului radio, deoarece este amplificat în aceeași măsură cu semnalul dorit.

După cum știți, fiecare conductor care are rezistență creează fluctuații electrice - zgomot pe întregul spectru de frecvență. Acest zgomot este cauzat de mișcarea termică a purtătorilor de sarcină electrică. Mișcarea termică aleatorie a purtătorilor de sarcină într-un conductor determină o diferență de potențial aleatoare la capete. Această diferență de potențial fluctuează în jurul valorii medii de zero, iar pătratul său mediu este proporțional cu temperatura absolută. Acest zgomot se numește zgomot termic. Cantitatea de zgomot depinde de rezistența ohmică a conductorului, de temperatura acestuia și de lățimea de bandă a semnalului transmis. Tensiunea rms a zgomotului termic, V, este determinată din expresie

unde k este constanta lui Boltzmann, k = 1,38٠10 -23 J/K; T - temperatura, K; B - lățime de bandă, Hz; R - rezistență, Ohm,

Receptorul este un dispozitiv format din multe elemente active și pasive cu rezistență activă. Partea liniară a receptorului radio de la intrare la detector este caracterizată de un factor de zgomot adimensional F, care arată de câte ori raportul semnalului și zgomotul. puterile la intrare Рс/Рш este mai mare decât raportul dintre puterile semnalului și zgomotului la ieșire R S.Out / R S.Out:

În prezent, se obișnuiește să se utilizeze cifra de zgomot exprimată în decibeli. Într-un receptor ideal fără zgomot, valoarea zgomotului este F = 1 (0 dB), deoarece semnalul și zgomotul sunt amplificate de același număr de ori. La receptoarele reale, cifra de zgomot crește din cauza zgomotului intern, determinând creșterea puterii zgomotului de ieșire și scăderea raportului semnal-zgomot de ieșire.

Puterea de ieșire Psh.out poate fi reprezentată sub forma a doi termeni: P Sh G datorită amplificării zgomotului sursei și Rvn, datorită autozgomotului intern, unde G este câștigul de putere al receptorului . Atunci (2.16) poate fi transformată în următoarea formă:

(5.17)

Pentru a putea compara diferite receptoare în ceea ce privește proprietățile de zgomot, valoarea standard a puterii de zgomot termic a rezistorului R la T = 293 K este utilizată ca zgomot de intrare Psh:

Uneori se folosește o valoare diferită a temperaturii - 299 sau 300 K, în timp ce valoarea numerică a lui Psh se modifică nesemnificativ.

Sensibilitatea unui receptor radio, estimată doar prin valoarea puterii semnalului Pc la care este asigurată recepția semnalului, ține cont doar de proprietățile de amplificare ale receptorului radio. Poate părea că prin creșterea câștigului puteți primi orice semnal, oricât de slab ar fi. De fapt, un receptor cu câștig mare își mărește inevitabil zgomotul intern, ceea ce îi limitează sensibilitatea.

Raportul dintre puterea semnalului și puterea zgomotului la ieșirea părții liniare a receptorului caracterizează raportul semnal-zgomot, uneori numit coeficient de discriminare,

Sensibilitatea maximă a receptorului este egală cu puterea minimă a semnalului de intrare la intrarea Pc = P Spr cu un coeficient de distincție q = 1, în timp ce

Astfel, sensibilitatea maximă a receptorului este proporțională cu cifra de zgomot.

Recepția fiabilă a unui semnal util este asigurată atunci când puterea semnalului util P C.B1X depășește semnificativ zgomotul P Sh.OUT, adică. cu un coeficient de distingere q > 1. Sensibilitatea reală a receptorului este estimată prin puterea minimă a semnalului de intrare Рс, la care se realizează coeficientul de distinsabilitate specificat q > 1, adică.

Orez. 5.14. Circuit echivalent pentru determinarea sensibilității RPU

Să obținem o formulă de calcul pentru determinarea sensibilității reale a unui dispozitiv de recepție radio. Presupunând că sursa are o rezistență internă Ri, așa cum se arată în Fig. 5.14, putere de zgomot la intrarea receptorului

(5.22)

Pentru ca puterea maximă să fie livrată la sarcină, condiția de egalitate a rezistenței interne a sursei și a rezistenței de sarcină trebuie îndeplinită atunci

Presupunem ca zgomotul este de origine termica si este determinat de formula (5.15), apoi sensibilitatea reala a receptorului

(5.24)

Trebuie reținut că atunci când Ri = R BX, tensiunea la intrarea receptorului este de două ori mai mică decât tensiunea care acționează la ieșirea sursei în modul inactiv.

Pentru a calcula parametrii echipamentelor radio, este convenabil să folosiți unități logaritmice. Cifra de zgomot, exprimată în decibeli,

NF = 10 lgF.

(5,26)

Sensibilitatea, exprimată în decibeli pe miliwatt (dBmV), este dată de Să verificăm dacă sensibilitatea receptorului se modifică semnificativ atunci când temperatura ambientală se modifică. Evident, în ultima expresie doar al doilea termen depinde de temperatură.

La T = 223 K (-50 °C) a = -175,1 dBm, la T = 353 K (+60 °C) a = -173,4 dBm. Astfel, la o schimbare de temperatură de 110 °C, sensibilitatea s-a modificat cu mai puțin de 2 dB. Pentru temperatura camerei T = 293 K (20 °C), expresia (5.27) poate fi rescrisă într-o formă simplificată:

dBm, (5,28)

unde Q=10lgq este raportul semnal/zgomot necesar la ieșirea receptorului (coeficient de discernabilitate), dB.

Pentru un receptor ideal fără zgomot intrinsec, F = 1, iar în banda de 1 Hz sensibilitatea pragului, i.e. sensibilitatea la raportul semnal-zgomot la ieșirea Q p = 0 dB este egală cu -174 dBm.

Folosind (5.25), la o temperatură T = 293 K și o rezistență de intrare Rн = 50 Ohm, sensibilitatea la tensiune, exprimată în decibeli raportat la microvolți (dBμV), poate fi calculată folosind formula

De exemplu, sensibilitatea unui receptor cu o lățime de bandă B = 10 kHz și o cifră de zgomot NF = 12 dB pentru un raport semnal-zgomot de ieșire Q = 10 dB

U C = 10-61 + 10 lg10000+ 12 = 1 dBµV, (5,30)

sau în microvolți Uc = 1,08 µV,

În literatura de limba engleză, termenii cifră de zgomot sau factor de zgomot sunt folosiți pentru a desemna cifra de zgomot, iar sensibilitatea este folosită pentru a desemna sensibilitatea. Creșterea sensibilității cu preamplificatoare.

Orice amplificator percepe un semnal de zgomot ca un semnal de intrare. Când legăturile electronice (cascadele) sunt conectate în serie, fiecare legătură amplifică atât semnalele, cât și zgomotul care a trecut prin legăturile anterioare, adăugând în același timp propriul zgomot.

(5.31)

Să determinăm factorul de zgomot al conexiunii în serie a celor trei legături prezentate în Fig. 5.15. În conformitate cu formulele (5.16) și (5.17), factorul total de zgomot

(5.32)

unde G1, G2, G3 sunt câștigurile de putere ale primei, a doua și a treia legături; R sh2 - zgomotul de ieșire al celei de-a doua legături; R sh3 - zgomotul intern (propriu) al celei de-a treia legături. Reprezentând zgomotul de ieșire al celei de-a doua legături ca sumă a zgomotului intern și a zgomotului de intrare amplificat și apoi, în mod similar, zgomotul de ieșire al primei legături, obținem

Orez. 5.15. Conectarea în serie a cascadelor în RPRU

Din (5.17) rezultă că

După ce au făcut reducerile, obținem versiunea finală a cifrei de zgomot pentru trei legături conectate în serie:

(5.35)

Prin analogie cu (5.35), scriem expresia factorului de zgomot pentru un număr arbitrar de legături consecutive:

(5.36)

În literatură, ultima expresie se numește Formula Fries.

Din formula Fries este clar că zgomotul întregului lanț este determinat în primul rând de parametrii primei verigi. Contribuția componentelor ulterioare poate fi practic neglijată dacă câștigul primei legături este mare.

Trebuie remarcat faptul că cifra de zgomot și coeficientul de transmisie al fiecărei legături vor depinde în general de frecvență, i.e. au valori diferite în diferite game de frecvență. Aceasta înseamnă că calculele specifice pot fi efectuate numai în anumite intervale de frecvență.

De regulă, RPRU este conectat la sistemul de antenă folosind un cablu de conectare. Ca orice dispozitiv electric cu pierderi, cablul coaxial are propriul nivel de zgomot. La temperatura camerei, cifra de zgomot a liniei coaxiale este egală cu pierderea cablului. Pe măsură ce frecvența crește, pierderile în cablul coaxial cresc, în Fig. Figura 5.16 arată dependența atenuării liniare (pe 1 m lungime) de frecvență pentru unele mărci de cabluri coaxiale domestice. După cum se poate observa din figură, cantitatea de atenuare a semnalului din cablu și, prin urmare, cifra de zgomot a acestuia, crește odată cu creșterea frecvenței semnalului transmis. Valorile de atenuare ale acestor cabluri coaxiale flexibile la o frecvență de 1000 MHz sunt în intervalul de la 0,1 la 0,6 dB/m, la o frecvență de 2000 MHz - în intervalul de la 0,2 la 1 dB/m.

Dacă cablul este suficient de lung, cifra sa de zgomot va fi foarte semnificativă, ceea ce va reduce drastic sensibilitatea sistemului de recepție radio. De exemplu, dacă pierderea cablului la 2000 MHz este de 0,5 dB/m, atunci un cablu de 30 m va avea o cifră de zgomot NF = 15 dB.

Prima opțiune posibilă pentru reducerea cifrei de zgomot a unei linii de cablu este utilizarea cablului cu atenuare mai mică. Din păcate, prețul unui astfel de cablu cu pierderi reduse este foarte mare.

A doua opțiune posibilă este de a minimiza lungimea cablului sau, în mod ideal, instalați RPR-ul direct la antena de recepție. Dacă receptorul are dimensiuni generale mici, atunci această sarcină este simplificată semnificativ, de exemplu, receptorul sistemului de găsire a direcției radio poate fi plasat direct la baza matricei de antene.

În cele din urmă, a treia opțiune posibilă pentru reducerea influenței zgomotului cablului este utilizarea unui amplificator cu zgomot redus (LNA) situat în imediata apropiere a antenei de recepție (Fig. 5.17). Amplificatorul trebuie să aibă o cifră de zgomot de cel mult câțiva decibeli, precum și câștigul necesar.

Exemplu. Se folosește un LNA cu o cifră de zgomot NF1 = 4 dB și un câștig G 1 = 30 dB, cablul de legătură are o cifră de zgomot NF 2 = 10 dB și atenuează semnalul cu G 2 = -10 dB, receptorul are un zgomot cifra NF3 = 12 dB.

Să convertim aceste valori în unități absolute. Pentru LNA F 1 = 2,512, G 1 = 1000. În mod similar, se obține pentru cablu și receptor: F2 = 0,1; F3 = 15,849.

Orez. 5.17. Un exemplu de utilizare a unui preamplificator cu zgomot redus pentru a reduce influența zgomotului liniei de cablu

Să găsim factorul general de zgomot

sau în decibeli NF = 4,3 dB. Dacă nu exista preamplificator, atunci cifra totală a zgomotului

sau în decibeli NF* = 22 dB. Astfel, un preamplificator cu propria sa cifră de zgomot NF 1 = 4 dB și câștig G 1 = 30 dB a crescut sensibilitatea sistemului cu Δ= NF* - NF = 22 - 4,3 = 17,7 dB.

Apare întrebarea: cum să alegeți câștigul LNA corect pentru o anumită cifră de zgomot? Pe măsură ce câștigul preamplificatorului G1 crește, valoarea totală a zgomotului a sistemului va tinde asimptotic către propria sa valoare a zgomotului.

În fig. Figura 5.18 arată dependența cifrei de zgomot a sistemului de câștigul LNA pentru trei tipuri de cablu de conectare cu o cifră de zgomot de 5, 10 și 15 dB. Valorile altor parametri de sistem au rămas neschimbate. Din dependențele de mai sus, este clar că atunci când se utilizează un cablu cu o cifră de zgomot NF 2 = 5 dB, câștigul de preamplificator necesar ar trebui să fie de aproximativ 20 dB, pentru un cablu cu o cifră de zgomot de 10 dB un câștig de 25 dB este necesar și, în final, pentru un cablu cu o cifră de zgomot de 15 dB este necesar un câștig de 30 dB. Cu toate acestea, este clar că creșterea suplimentară a câștigului preamplificatorului nu ajută la îmbunătățirea cifrei de zgomot a sistemului.

Orez. 5.18. Dependența zgomotului sistemului de câștigul preamplificatorului

Dacă semnalele de bandă largă sunt de nivel ridicat și ocupă o lățime de bandă largă, preamplificatorul poate deveni supraîncărcat. Prin urmare, principala considerație ar trebui să fie liniaritatea sa, mai ales dacă nu există filtre de preselecție la intrare. În plus, sistemele de măsurare trebuie să utilizeze un LNA cu câștig calibrat pentru a minimiza erorile de măsurare.

Selectarea câștigului preamplificatorului. Intervalul dinamic D al unui receptor (sau etapele sale individuale) este înțeles ca raportul dintre nivelurile semnalului de intrare maxim posibil și minim posibil. Intervalul dinamic este de obicei exprimat în decibeli

Valorile minime ale nivelului sunt de obicei egale cu sensibilitatea pragului receptorului, valorile maxime sunt determinate de nivelul admisibil de distorsiune neliniară la ieșire.

Să revenim la schema tipică de conectare a sistemului de antenă la panoul de control folosind o linie de cablu de conectare. După cum se arată mai sus, pentru a reduce efectele dăunătoare ale zgomotului propriu al cablului, este necesar să instalați un preamplificator cu o cifră de zgomot scăzută imediat după sistemul de antenă. Creșterea câștigului reduce asimptotic cifra generală a zgomotului sistemului. Pentru cazul ipotetic în care câștigul este infinit, cifra de zgomot a întregului sistem va fi egală cu cifra de zgomot a amplificatorului.

În exemplul de mai sus, un LNA cu propria sa cifră de zgomot NF 1 = 4 dB și câștig G 1 = 30 dB a crescut sensibilitatea sistemului cu Δ = 17,7 dB, adică. de fapt, intervalul dinamic al sistemului a fost extins cu această sumă în regiunea valorilor mici,

Pe de altă parte, pe măsură ce câștigul crește, intervalul dinamic al sistemului în domeniul înalt scade cu diferența dintre câștigul amplificatorului și cantitatea cu care crește intervalul dinamic în gama joasă. De exemplu, în exemplul discutat mai sus, intervalul dinamic al sistemului a scăzut cu G 1 - Δ = 30 - 17,7 = 12,3 dB. Din fig. 5.18 se poate observa că, pornind de la o anumită valoare, o creștere a câștigului preamplificatorului practic nu duce la o scădere a cifrei de zgomot. Prin urmare, pentru a evita reducerea excesivă a intervalului dinamic, câștigul preamplificatorului nu ar trebui să depășească o valoare necesară suficientă pentru a obține valoarea necesară a zgomotului și sensibilitatea sistemului. Din fig. 5.18 se poate observa că dacă setăm valoarea totală a zgomotului sistemului NF ≤ 5 dB, atunci pentru un cablu cu N F 2 = 5 dB câștigul LNA G 1 = 20 dB, pentru un cablu cu NF 2 = 10 dB G 1 = 25 dB, în final, pentru cablul cu o cifră de zgomot NF 2 = 15 G 1 = 30 dB.

Selectivitate multi-semnal receptorul caracterizează capacitatea receptorului de a izola un semnal slab util în prezența unor semnale puternice de interferență situate în afara benzii de recepție Interferențele de la aceste semnale apar în mixer. Dacă mixerul a înmulțit absolut exact tensiunile semnalului și ale oscilatorului local, atunci nu ar apărea nicio interferență de la semnalele din afara benzii. Fiecare semnal de intrare ar produce propria sa diferență de frecvență la ieșirea mixerelor, iar selectivitatea multi-semnal a receptorului ar coincide cu selectivitatea unui singur semnal. Mixerele reale nu au această capacitate. Ei, în primul rând, amestecă diferite semnale de intrare între ele, astfel încât unul să servească drept semnal heterodin pentru celălalt, iar acest lucru provoacă interferențe de intermodulație; în al doilea rând, sunt detectate semnale, ceea ce duce la diafonie - un transfer de modulație de la semnalul de interferență la cel util; în al treilea rând, este detectat un semnal puternic de intrare, ceea ce duce la blocare - o modificare a coeficienților de transmisie a etapelor liniare.

Interferență de intermodulație. Intermodulația într-un receptor este apariția interferenței la ieșirea unui receptor radio atunci când există două sau mai multe semnale interferente la intrarea acestuia, ale căror frecvențe sunt în afara canalelor de recepție principală și laterală. O astfel de interferență se numește intermodulație. Motivul apariției lor este neliniaritatea funcției de amplitudine a transmiterii semnalului a elementelor active ale căii RF,

Caracteristica de amplitudine (AC) a receptorului sau a etapelor sale individuale este dependența amplitudinii (sau a valorii efective) a tensiunii de ieșire de amplitudinea (sau a tensiunii efective) a tensiunii armonice de intrare de frecvență constantă. În fig. 5.19 linia întreruptă arată AX-ul unei căi ideale, linia continuă arată AX-ul unei căi reale

Caracteristicile unei căi reale sunt împărțite în următoarele secțiuni: secțiunea de suprapunere a semnalului și a zgomotului (interferență) - I (între punctele E Ш și Uin min), secțiunea liniară - II (între punctele Uin min și Uin max), suprasarcină sectiunea - III (intre punctele Uin max si E in compr).

Caracteristicile de amplitudine ale căilor ideale și reale coincid în secțiunea liniară II. În această secțiune, AX este o linie dreaptă, al cărei unghi de înclinare determină coeficientul de transmisie a tensiunii al căii.

Orez. 5.19. Amplitudinea caracteristică tractului

În secțiunea II, AX-ul căii reale nu trece prin origine. Chiar și la Uin = 0, există o anumită tensiune Un la ieșirea traseului, datorită acțiunii zgomotului de fluctuație și interferenței în cale.

În secțiunea III, AX-ul căii reale rămâne în urmă AX-ului căii ideale, care este asociat cu supraîncărcarea căii reale la niveluri ridicate ale semnalului de intrare. Pentru funcționarea normală a căii, trebuie îndeplinită condiția Uвx.min< U< Uвx.max.

Să luăm în considerare influența neliniarității funcției de transmisie a căii analogice asupra modificării amplitudinii semnalului util.

Aproximarea coeficientului de transmisie al unei căi este foarte complexă, dar legile de bază ale transformărilor neliniare pot fi înțelese dacă folosim un model simplu sub forma unei rețele neliniare cu patru terminale, care are o caracteristică curent-tensiune (amplitudine). , adică Dependența curentului semnalului de ieșire de tensiunea de intrare are forma unui polinom de putere:

Pentru a analiza componentele combinaționale care apar ca urmare a transformării neliniare, ne limităm la polinomul cubic:

(5.41)

Ca valoare instantanee a semnalului de intrare uin, luăm suma a două semnale:

Înlocuind expresia (5.42) în (5.41), după ridicarea la o putere obținem

(5.43)

Folosind relații trigonometrice cunoscute:

(5.44)

Transformăm formula (5.43) în formă

(5.45)

Trebuie remarcat faptul că utilizarea unui polinom cubic pentru aproximarea coeficientului de transmisie al căii de recepție radio ne permite să ilustrăm apariția armonicilor și a noilor componente de frecvență, dar nu oferă un calcul corect al amplitudinilor acestor componente corespunzătoare celor practice. caracteristicile de amplitudine. Literatura tehnică discută metode mai complexe de analiză a transformărilor neliniare, de exemplu cele bazate pe utilizarea seriei Voltaire.

Cu toate acestea, exemplul considerat arată că în spectrul curentului care curge printr-un element neliniar, a cărui caracteristică este specificată de un polinom de gradul trei, pe lângă componentele la frecvențele ω 1 și ω 2, apar componente spectrale suplimentare, ale căror frecvențe sunt prezentate în tabel. 5.1.

Tabelul 5.1 - Componente combinate

Ordinea frecvenței combinate N

Frecvențele componentelor spectrale la ieșirea unui element neliniar sunt de obicei numite frecvențe combinate. Frecvențele combinate sunt date de o expresie a formei

unde n sunt numere întregi pozitive și negative, inclusiv zero.

Orez. 5.20. Produse de intermodulație de ordinul doi și trei.

Frecvențele combinate sunt de obicei grupate, combinând împreună toate frecvențele pentru care

(5.47)

Numărul N se numește ordinea frecvenței combinației. Există o regularitate: un termen cu gradul N în caracteristica neliniară a căii determină apariția componentelor combinaționale cu un ordin limitativ egal cu N. Dacă N este un număr par, atunci apar componente combinaționale de ordine pare: N, N- 2, N-4 până la componenta constantă N = 0 Dacă N este un număr impar, atunci ordinele frecvențelor combinate sunt de asemenea impare: N, N-2, N-4 până la N = 1.

Caracteristicile de intermodulație sunt indicatori extrem de importanți pentru determinarea calității, deoarece în majoritatea cazurilor receptorul este forțat să funcționeze într-un mediu electromagnetic complex în prezența unor semnale puternice de interferență la alte frecvențe,

În fig. Figura 5.20 prezintă aranjarea posibilă a componentelor de intermodulație de ordinul doi și trei care apar atunci când două semnale sinusoidale de nivel egal sunt aplicate la intrarea căii.

După cum putem vedea, produsele cu o ordine pară sunt formate mai departe de-a lungul axei frecvenței de la semnalele de intrare decât produsele cu o ordine impară.

O importanță mai mare pentru receptor sunt parametrii care caracterizează cantitativ raportul dintre semnalul util și componentele de intermodulație.