Радиоқабылдағыш құрылғылардың түрлері мен қолдану аясы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоқабылдағыш құрылғылардың түрлері мен қолдану аясы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мазмұны

 

 

	Кіріспе	3
1	Радиоқабылдағыш құрылғылардың құрылымы мен жұмыс істеу принципі	6
1.1	Радиоқабылдағыш құралдың көрсеткіштері	8
1.2	Қабылдағыш радиотрактысының  құрылымдық схемалары мен көрсеткіштері	15
1.3	Радиоқабылдағыш құрылғылардың шу коэффициенті және шу температурасы	22
1.4	Сезімталдық, шу коэффициенті және қабылағыштың шу температуасы арасындағы байланыс   Қолданылған әдебиеттер тізімі	28     31

 

Кіріспе

Радиоқабылдағыш құралдар (РҚҚ) – бұл  жиілігі (3.103…3.1012 Гц) радио және жиілігі (3.1012...3.1016 Гц) оптикалық диапазонда болатын, ашық кеңістікте таралатын табиғи немесе жасанды электромагниттік тербелістерді түрлендіретін электрлік тізбектер және функционалды түйіндер мен блоктардан құралған комплекс.

 Бұл классқа жататын  радиожүйенің  функционалды сұлбасы 1суретте көрсетілген. Радиотаратушы  құрылғы (РТҚ) мен электромагниттік  толқындардың таралу ортасырадио  арнаны құрайды. Радиотаратушы құрылғыда, келіп түскен ақпарат хат немесе  басқа түрде сәйке келетін  электр сигналына түрленеді, сонымен  қатар кодировкадан кейін, жоғары  жиіліктегі тербеліске модулденіп, радиосигналды құпайды. Ai       таратушы антеннаның көмегімен, радиосигналдың энергиясы электромагниттік өрістің энергиясына түрленеді. Олар қоршаған ортада электромагниттік толқын түрінде таралады. A2 антеннасы арқылы, жоғарғы жиіліктегі электромагниттік өрісті қабылдау кезінде өте әлсізденген энергия, электрлік тербелістер энергиясына түрленеді. Бұл тербелістер қабылдағышқа кіру сигналы болып табылады. Радиоқабылдағыш құралдың шығар бетінде, кері электрофизикалық түрленудің нәтижесінде, сигнал тұтынушы үшін керекті ақпарат түрінде беріледі.

Сонымен қатар, қабылдағыштың орнында жасанды немесе табиғи көз арқылы пайда болған электромагниттік өрістер бола алады. Осындай электромагниттік тербелістер радиоқабылдағыш құрылғымен қабылданып, керекті ақпаратты қабылдауға бөгет жасайды, яғни олар сыртқы радиобөгеттер деп аталады. Радиоқабылдағыш құрылғының тізбегінде де қабылдауға бөгет жасайтын, ішкі бөгет түрінде болатын, электрофизикалық құбылыстар байқалады. Шығатын ақпарат радиоарна арқылы өту процессінде өзгерістерге ұшырайды, нәтижесінде сигнал өзгереді. Өзгерістер қабылдауыш-таратушы аппаратураның ішінде де сыртында да орын алады. Біріншіден, олар электромагниттік толқындардың таралу кезіндегі бірнеше физикалық процесстерге байланысты, ал екіншіден, РТҚ мен РҚҚ сипаттамаларының идеалды болмауына байланысты.

Радиоқабылдағыш құрылғылар бірнеше классификацияға бөлінеді. Негізгі функционалдық бағыты бойынша РҚҚ кәсіби және ақпаратты болып бөлінеді. Кәсіби қабылдағыштарға телевизионды, телеметриялық, телебасқарушы және т.б. жатады. Ақпаратты қабылдағыштар дыбыстық және телевизионды ақпаратты қабылдауды қамтамасыз етеді. Кәсіби РҚҚ қымбат және күрделі болып келеді. Байланысқан радиоқабылдағыш құрылғылардың ішінде космостық, халықаралық, магистралдық, ішкізоналық, жергілікті, технологиялық және басқа да тарату радиожүйелері байқалады. Кәсіби телевизионды қабылдағыштар байланысқан, сервисті және қосымша телевизионды жүйелерде қолданылады.Дыбыстық қабылдағыштар монофониялық, стереофониялық, квадрофониялық болып бөлінеді.

Радио бойынша Халықаралық консультациялық комитеттің ұсынысы бойынша, радиожүйені құрастыру кезінде, тоғыз диапазонға бөлінген радиожиіліктер спектрі қабылданған (1кесте). Қазіргі таңдағы РҚҚ осы диапазондарда жұмыс жасайды. Көбінесе төменгі жиілікті диапазоннан өте жоғары диапазондағы жиіліктер қолданылады, сонымен қатар оптикалық диапазондағы инфрақызыл және көрінетін толқындар жиілігі.

1 кесте - Толқын диапазонының классификациясы

 

Диапазон	Толқын диапозоны		Жиілік диапазоны
	Атауы	Ұзындығы	Атауы	Жиілігі
4	Мириаметрлік	100 ... 10км	Өте төмен (ӨТЖ)	3 ...30 кГц
5	Километрлік	10 ... 1 км	Төмен (ТЖ)	30 ... 300 кГц
6	Гектометрлік	1000 ... 100м	Орташа (ОЖ)	300 ... 3000 кГц
7	Декаметрлік	100 ... 10м-	жоғары(ЖЖ)	3 ... 30 МГц
8	Метрлік	10 ... 1 м	Өте жоғары (ӨЖЖ)	30 ... 300 МГц
9	Дециметрлік	100 ... 10см	Ультражоғары (УЖЖ)	300 ... 3000 МГц
10	Сантиметрлік	10 ...1 см	Тым жоғары (ТЖЖ)	3 ... 30 ГГц
11	Миллиметрлік	10 ... 1 мм	Шамадан тыс жоғары (ШТЖ)	30 ... 300 ГГц
12	Децимиллиметрлік	1 ... 0,1 мм	Аса жоғары (АЖЖ) (гипервысокие частоты)	300 ... 3000 ГГц
Оптикалық	Инфрақызыл	100 ... 0,74 мкм		3 ... 30000 ТГц
	Көрінетін	0,74 ... 0,38 мкм
	Ультракүлгін	0,38 ... 0,01 мкм	различных диапазонов могут существенно отличаться по структуре, схемной и конструктивной реализациям, элементной базе, однако существуют РПрУ, которые обеспечивают прием в нескольких диапазонах («всеволновые»). Приемники звукового вещания работают в диапазонах волн: длинных (ДВ; НЧ;СЧ), средних (СВ; СЧ), коротких (KB; ВЧ), ультракоротких

 

Түрлі диапазондағы қабылдағыштар бір – бірінен құрамы, құрылысы,  элементар базасы бойынша ерекшеленеді, бірақ, кейбір радиоқабылдағыш құрылғылар бірненше диапазонда қабылдау жүргізе алады. Дыбыстық хабарландыру жүргізетін қабылдағыштар келесі толқындар диапазонында жұмыс жасайды: ұзын (ТЖ; ОЖ), орташа ( ОЖ; ӨЖЖ), қысқа ( ШТЖ; ЖЖ), ультрқысқа (УқЖ; ӨЖЖ), дециметрлік (ДМЖ; УЖЖ). Ақпаратты теледидарлар  метрлік және дециметрлік диапазонда жұмыс жасайды. Радиорелейлі және серіктік жүйедегі байланыс дециметрлік және сантиметрлік диапазонда жүреді.  Тура серікаралық байланыс пен теледидарлық жүйедегі қабылдағыштар миллиметрлік, децимиллиметрлік және оптикалық толқындарда жұмыс атқарады. 

Қабылдайтын сигналдардың түріне байланысты қабылдағыштар екі классқа бөлінеді: үздіксіз (аналогты) және дискретті сигналдар. Қабылдайтын ақпаратына байланысты РҚҚ радиотелефонды, дыбысты тарату, факсимильді, телевизионнды, радиотелеграфты, ақпарат тарату және т.б. болып бөлінеді. Қолданылатын модуляцияның түріне байланысты қабылдағыштар амплитудалы-модуляцияланған (АМ), жиілікті-модуляцияланған (ЖМ), фазомодуляцияланған (ФМ) сигналдарға, әртүрлі импульсті модуляциялардың түрлері.

  Сонымен қатар РҚҚ:

• орналасуына байланысты – стационарлы, мобильді, бортты, көшпелі;
• қосу көзіне байланысты – айнымалы тоқ көзінен қоректенетін, аккумуляторлардан, гальваникалық немесе күн батареяларынан, универсалды;
• басқаруға және коммутацияға байланысты – қолмен басқару, жартылай немесе толық автоматтандырылған, дистанционды, комбинацияланған болып бөлінеді.

Қазіргі таңда радиоқабылдағыш техникасы келесі негізгі бағыттар бойынша дамып келеді:

• жоғары жиіліктік диапазондағы толқындарды қамту, яғни миллиметрлік, децимиллиметрлік және оптикалық;
• сигналдарды цифрлік өңдеуден өткізу амалдары мен әдістерін кеңінен қолдану;
• бөгеттерді жоюға арналағн әдістерді жетілдіру;
• РҚҚ көрсету  сапасын арттыру, қабылдағыш техниканың функционалды міндеттерін арттыру;
• РҚҚ функционалды түйіндері мен блоктарының интеграция дәрежесін ұлғайту.   

 

1. Радиоқабылдағыш құрылғылардың құрылымы мен жұмыс істеу принципі

 

Радиоарнада алатын орына байланыстырадиоқабылдағыш құрылғылар  төмендегідей функциялармен қамтамасыз етуі керек:

• бөгет жасайтын басқада да сигналдардың немесе шудың ішінен керекті сигналды бөліп шығару;
• қажетті сигналды  күшейту;
• енетін тербелістердің ішінде кездесетін бөгеттердің әсерін әлсіздендіру;
• берілетін ақпаратқа сәйкес радиожиілікті сигналдарды, тербелістер тудыру мақсатымен детектірлеу.

Көрсетілген негізгі функциялармен қатар көптеген заманауи радиоқабылдағыш құрылғылар үшін басқа да күрделі функцияларды орындауға мүмкіндігі бар, мысалы: қабылданатын радиосигналдарды жиілікті түрлендіру, электромагниттік ортаның өзгерісіне байланысты радиоқабылдағыш құрылғының параметрлерінің өзгеруі.

Радиоқабылдағыш құрылғының негізігі функцияларын сиппаттайтын жалпыланған құрылымдық жүйе 1.1-суретінде көрсетілген. Ол бес функционалды блоктан - тракттан құралған. А антеннасына келіп түсетін сигналдар мен бөгеттердің ішінен күшейтуші-түрлендіргіш трактте (КТ) қажетті сигналдары шығару ұйымдастырылған. Бірақ, КТ-да сигналмен сызықты емес процедуралар өтуі мүмкін ( спектрдің ығысуы, амплитуданың шектелуі т.б.).

 

 

 

 

 

  Ақпараттық трактте (АТ) сигналдардың негізгі өңделуі өтеді. Бұл жерде сигнал демоляцияланып, бөгеттердің әсері әлсірейді. Мұндағы негізгі мақсат болып, таралатын ақпарат максималды нақтылықпен шығуы керек. Ол үшін АТ құрамында оптималды фильтр, детектордан кейінгі өңдеу тізбегі, жиілікті және фазалық автоматты құрылғы.

(ГТ) гетеродты тракт меншікті  немесе сыртқы генератордағы  жиілікті түрлендіреді, жиіліктер  сеткасын құрайды, күшейтуші-түрлендіргіш  трактте (КТ) жиілікті түрлендіру  үшін, ақпараттық тракте (АТ) сигналдарды  өңдеу үшін қатысады. Көбінесе  бұл дара күрделі құрылғы –  жиіліктер синтезаторы (ЖС) деп аталады.

Адаптация, басқару және бақылау тракті (АББТ)  қолмен, дистанционды және автоматты түрде басқаруға мүмкіндік береді және сәйкес келетін  индекаторлардағы жұмыстың сапасын көрсетеді. Соңғы құрылғыда (СҚ) таралатын сигналдың энергиясы шығу эффектісін алу үшін қолданылады – акустикалық (телефон, рупер), оптикалық (кинескоп, дисплей), механикалық (баспа құралы).

Екінші қоректену көзі (ЕҚК) радиоқабылдағыш құрылғыда қолданатын энергия түрлендіреді. Екінші қоректену көзінде кернеуді түрлендіру, түзету, фильтрлеу, стабилизациялау іске асуы мүмкін.

Радиоқабылдағыш құрылғылар күрделі жүйелерді сипаттайтын барлық қасиеттерге ие болады. Олар радио жүйенің басқа да элементтерімен (РТҚ, антенна, басқару және бақылау құрылғыларымен), қоршаған ортамен және операторлармен әсерлеседі. Радиоқабылдағыш құрылғының артықшылығы кейбір жекеленген трактілер, блоктар, түйіндер кейбіреуіне басқарушы, ал жүйенің басқа элементтері үшін бағынатын болғандығында.

Қарастырылған құрылымдық жүйе жалпыланған түрде берілген. Егер бірнеше радиоқабылдағыш құрылғыны біріктіретін болсақ, онда қабылдаудың ең үлкен эффективтілігіне жетеміз. Олар адаптивті алгоритм арқылы бақыланады. Мұндай жүйеде әрбір РҚҚ бірдей ақпаратты әр түрлі тәсілмен қабылдайды (әр түрлі жиілікте, кеңістіктің әр түрлі нүктелерінде, әр түрлі антенналармен т.с.с.) және компьютердің көмегімен барлық қабылданған сигналдарды немесе таралатын сигналды өңдейді. Радиобайланыс жүйесінде көбінесе көпканалды ақпаратты қабылдау қолданылады. Радиоқабылдағыш құралдардың мұндай жүйелерінде каналдарды бөлетін қосымша тракт болады.

 

1. Радиоқабылдағыш құралдың көрсеткіштері

 

Радиоқабылдағыш құралдардың сапалы көрсеткіштері  электрлік, конструктивті-эксплуатациялық, өндірісті-экономикалық сипаттамаларымен анықталады.

Радиоқабылдағыштың ең маңызда сипаттамаларының бірі –сезімталдық. Ол дегеніміз, қабылдағыштың әлсіз сигналдарды қабылдау қасиеті. Саны жағынан сезімталдық ЕАО антеннадағы минималды ЭҚК немесе нормаль модульденген сигналдың РАО номиналды қуаты арқылы бағаланады. Сапаға қойылған талаптарға сай таралатын сигнал қуаты бөгет жасайтын шулардың қуатынан артық болу керек. Бұл аталған анықтама сыртқы бөгеттер қабылдауға әсер етпеген жағдайда ғана орындалады. Мұндай сипаттамаға, күшті сигналдарды қабылдайтын күшейткіші төмен болып келетін қабылдағыштар ие болады. Сонымен қатар сезімталдық күшейткішпен шектеледі. Не ғұрлым күшйткіш жоғары болса, сол ғұрлым радиоқабылдағыш құрылғының шығуында сигналдың деңгейі жоғары болады және қажетті сападағы қабылдау жүргізуге болады.

Бірақ кей бір жағдайда, радиоқабылдаушы құрылғыны пайдаланған кезде, радиоқабылдауға әсер ететін бөгеттерді ескермеу мүмкін емес. Егер сигнал мен бөгеттің шамасы бірдей болса, онда күшейткішті жоғарлату сезімталдықтың өсуіне әкелмейді, сондықтан қабылданатын төменгі деңгейдегі сигнал бөгеттің деңгейімен анықталынады. Қабылдағышқа әсер ететін бөгеттер сыртқы (басқа радиожүйелерден, индустриалды және табиғи) және ішкі (шулар) болып бөлінеді. Егер де сыртқы бөгеттер болмаса, флуктуациялық шулардан пайда болған ішкі бөгеттер РҚҚ шығысында орын алады. Мұндай сипаттама, сыртқы бөгеттердің деңгейі төмен және шешуші мәнге ішкі шулар ие болатын, аса жоғары жиіліктегі диапазонда жұмыс істейтін радиоқабылдағыш құрылғыларға тән болып келеді. Ішкі шулармен шектелген сезімталдықты сан жағынан нақты немесе шекті сезімталдықпен, шу коэффициентімен немесе шу температурасымен бағалайды.