Радиоқабылдағыш құрылғылардың түрлері мен қолдану аясы

 

                                                     .                (1.4)

Шу тоғы генераторы электрод транзисторы басқармасы тізбегінде шуды, сонымен қатар жылу шуын есепке алады. Бұл тоқтың орта шаршысы

                                                                                            (1.5)

осындағы tш=Tш/T0—электрод басқармасы тізбегінде бар эквивалентті шуын Iш вх генератор тоғы құрған транзистордың салыстырмалы шу температурасы G11өткізгішінің T0=293 К (20° С)тұрақты температурадан қанша есе Т қыздыруы көп болуы керек екендігін көрсетеді.  

ҚТ Rш кедергісі күшейтпелі сипаттамасына, тамақтану тәртібіне байланысты, құрал қосу тәсілі мен ом ондығынан тұрады,  tш≤1. ҚТ негізі жылу шу каналы болып есептеледі, Rш= (0,6...0,75)/S шу кедергісімен сипатталады, ондағы S –науа-бекітпе тіктігі сипаттамасы, ал коэффициент алымы материалға, геометрияға, транзистордың басқа да сипаттамасымен өндіріс технологиясына байланысты.

ҚТ негізін құрайтын жылу шу каналы болып есептелінеді, шу кедергісімен сипатталады, онда тоқтың Бытыралы шу жойылу бекітпесі кішігірім, оны елемеуге де болады.  Сол себептен екінші елеулі шу жасаушысы болып бастау және науа кедергісінің көлемді жылу шуы tш=1 арқылы анықталады (1.4)

Қабылдағыш үшін сыртқы шу негізі болып антенна есептеледі. Қабылдағыш антенна шулары жылу шуынан алынады, ғарыш, атмосфера және Жер сәулеленуі қабылдауы арқылы оның сәулелену кедергісі шулары және белсенді кедергілерлі жоғалту арқасында пайда болады.

Кедергі шуларын жоғалту көбінесе елеусіз, сол себептен антеннаның жалпы шуларын сыртқы сәулеленуінен ЭҚК орта шаршысымен бағалауға болады:

,  (1.6)

ондағы RА—сәулелену кедергісі ; ТА=tАТ0—антеннаның эквивалентті шу температурасы, яғни RА кедергісі орналасқан температура , шулағаны шын антеннаның  шулағанындай; ТА=Тк+Татм+Тз, ондағы Тк,Татм,Тз – шу температура мағынасы ғарыш шуына, атмосфера, Жердің жылу сәулеленуіне сәйкес антеннаға тиюіне байланысты. Осыларды ТА жасаушылардың тиімділігі күрделі түрде жиілікке, бағытталған диаграммалар және антенна бейімделуіне, географиялық орынға және қабылдау уақытына байланысты.

РҚҚ  шу сипатын сандық шамамен бағалау мақсатында трактінің сызықтық бөлімі үшін анықталған, яғни тізбек шуы мен кішігірім сигналдарының сызықтық емес детекторына дейінгі шу температурасы және шу  коэффициенті  қолданылады.

Шулы сызықтық төртполюстікті Rк кіру кедергісімен және            

Кр = Рс вых/Рс вх күш бойынша Rн кедергісімен қуатты коэффициент ұлғайтуын (тапсыру) қарастырайық.  Оның кіру қысымына Rг шығу кедергісі сигнал көзі қосылады, сонымен қатар ол бір мезгілде ЭДС жылу шуы көзі болып та табылады. (Rг=Rвх) төртполюстік кіруіне сигнал көзінің келісуімен соңғы кіру кедергісінде жоғарғы мөлшерлі қуат (номиналды) шуы шашырайды

Pш вх ном=Е2шг/4Rвх=E2шг/4Rг=kTПш.

Егер тәжірибеде жиі кездесетін (Rг≠Rвx) төртполюстік және сигнал көзінің келісілмеген жағдайы туындап жатса, онда Rвх  төмен мөлшерлі қуат шуы шашырайды Pш вх=ŋkTПш, осындағы  ŋ=Pш вх/Рш вх ном – келісілмеу коэффициенті, Rг=Rвх    ŋ=1 осы арқылы Rг және Rвх: ŋ=(Rг+Rвх)2/4RгRвх кедергілер қатынасына тәуелді.

Төртполюстікте шулар мен сигналдар Кр рет күшейеді (әлсізденеді), егер де ол мінсіз (шусыз) болған жағдайда, оның Rн қуатты кедергісінде  осындай күш-қуат шашырап, T температурасы бар, тек сигнал көзінің шуына ғана айтулы болушы еді.  Нағыз төртполюстікте осы шуларға тағы өзінің Рш соб күш-қуаты бар шуы қосылады, нәтижесінде қуатта Рш вых=Рш вых и +Рш соб үлкен шу күш-қуаты шашырайды. Нағыз төртполюстіктің шығу шу күш-қуаты шусыз (мінсіз) шығуына қарағанда қанша рет қуатты екендігін  шу коэффициенті көрсетеді:

Ш=Pш шығ/Рш шығ =1+Рш соб/Рш шығ==1+Рш соб/(ŋkTПшКр).   (1.7)

Осыдан көретініміз, осы тәсілде анықталған шу коэффициенті шу сигнал көзінің сипаттамасына, оның Т температурасына байланысты, яғни төртполюстіктің шу сипаттамасына нақты шама берілуі мүмкін емес. Осы бір мағыналы еместігін жою үшін сигнал көзінің Т0 тең бөлмелік шу температурасын қабылдайды. Өзінің шуын қосқан кезде Рс вых/Рш вых төртполюстік шығуындағы С/Ш қатынасы Рс вх/Рш вх кіру төртполюстікке қарағанда нашар болғандықтан, шу коэффициентін төмендегідей де анықтауға болады:

.      (1.8)

Төртполюстік шуы деңгейі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым шу коэффициенті бірлігінен ерекшеленеді.  Шусыз міні жоқ төртполюстік үшін Ш=1.  Пассивті төртполюстік (фидер, ВЦ) шу коэффициенті жалпы жағдайда Ш=ŋ/Кр , ал оның Ш=1/Кр сигнал мен қуат көзімен келісілген жағдайында, яғни күш-қуат бойынша тізбек тапсыруының коэффициентімен анықталады. Пассивті тізбек Кр<1, Ш>1 шығындарымен.

РҚҚ  күшейтпелі тракті каскадты белсенді және пассивті төртполюстік қатарын және сызықтық нашар шуы мен сигналын көрсеткендіктен, жеке каскад пен тізбектердің шу есебімен қабылдағыштың жалпы шу коэффициентін бағалауына мүмкіншілігінің бар болуы маңызды. Жоғарыда көрсетілген арақатынастарды негізге алсақ, онда туындаған тракт төртполюстіктері Пш бірдей шу жолағы бар екенін, Кр i күш-қуаты бойынша күшейту коэффициенттерімен, Шi, шу коэффициенттеріне ие, ал келісілмеген коэффициенттер олардың ŋi жапсарында, жалпы осындай тракт шу  коэффициенті келесідей арақатынаспен анықталады: 

 

  (1.9)

 

Егер каскадтар шығу және кіру бойынша өзара келіссе, онда

Кр1=Кр1 ном,Кр2=Кр2 ном, …және

Ш=Ш1+(Ш2-1)/Кp1 ном+(Ш3-1)/Кр1 номКр2 ном.  (1.10)

ВЦ, УРЧ, ПЧ және УПЧ-ні қосатын УТ-ы бар әдеттегі супергетеротинді қабылдағыш үшін, (1,10) формуласынан шығатыны

(Шпр=1/Кр ВЦ ном+(ШУРЧ–1)/КрВЦ ом+(ШПЧ–1)/КрВЦ ном КрУРЧ ном+

+(ШУПЧ–1)/КрВЦ ном КрУРЧ ном КрПЧ ном.

(1.11)

1.11 –ден көретініміз, қабылдағыштың шу сипаттамасы көбінесе оның бірінші каскадтарымен анықталады, сонымен қоса тек қана шу көрсеткіштері емес, күш-қуат бойынша тапсырылған коэффициенттер арқылы да анықталады, оның өзі үлкен болу керек екені де мүмкін. Әдетте Шурч<Шпч, ал Курч>>1 болғандықтан, КТ-ға ЖК-ны қосуы қабылдағыштың нәтижелі шу коэффициентінің төмендеуіне мүмкіндік береді. Көбінесе Крпч≤1, сол себептен ЖК болмаған жағдайда, қабылдағыштың бірінші каскады болып ПЧ есептелгенде, осы жағдайда жоғары талаптарды талап ету деңгейі УПЧ шуы да оның шуымен бірге байқарлықтай рөлге ие болады. 

Бірге жақын шу коэффициенті бар аз шулайтын төртполюстік сипаттамасын бағалау үшін эквивалентті шу температурасын пайдалану ыңғайлырақ

Тш=(Ш-1)То,  (1.12)

Осы арқылы оның шу күш-қуат шығысы нағыз төртполюстік шығысына теңестірілуі үшін ұқсас, бірақ шусыз төртполюстік кіруіне қосылған Rг сигнал көзі кедергісінің абсолют температурасы қаншаға жоғары болуы көрсетіледі.  1.12-ден көретініміз Ш= 1+Тш/То есебімен. 1.11-тегі  аз шулайтын ЖТ (МШУ) супергетеродинді қабылдағышының эквивалентті шу  температурасы кіруінде оның каскадтары арасындағы келісілген жағдайында келесідей арақатынас бойынша бағалануы мүмкін:

(1.13) Төртполюстік шу температурасы шу коэффициентіне қарағанда сигнал көзі шу температурасына тәуелді емес. Осы арқылы оның шу сипаттамасының шамасы сияқты артықшылығы байқалады.

 

 

1.4 Сезімталдық, шу коэффициенті және қабылағыштың шу температуасы арасындағы байланыс

 

Қабылдағыш радитракті, гармоникалық сигналының көзі болып табылатын ЭҚК және шу шығаратын ЭҚК   , есігіне белсенді кедергісі бар атенна жалғанған, қуаты бойынша көбею коэффициенті Кр,  эквивалентті сызықтық төртполюстікпен көрініс табуы мүмкін. Осыған орай, нағыз шу шығаратын УТ детекторға дейін өзіне эквивалентті генераторының  ЭҚК өз шуының кіруіне негізделген Еш пр, идеалды шу шығармайтын трактпен ауыстырылған. УТ шығысында С/Ш шуларынанан сигналдың артуы келесі айырмашылық коэфициентімен беріледі . Коэффициенттің минималды болуы мүмкін мәні қабылданатын хабарың түріне байланысты, оның сапасына және сигнал модуляциясының түріне.

Қабылдағыштың шынайы сезімталдығы деп УТ шығысында С/Ш h0  қатынасы орындалғанда анықталатын сезімталдықты атайды. Сезімталдылық – УТ шыққан кезде қажетті h0 қамтамасыз етілетін қуат, ішкі шулармен шектелген шынайы сезімталдылық.

.

         Шектік немесе шекаралық сезімталдылық Рс вых=Рш вых (h0=1), яғни, РА опор=Рш вых/Кр болатын, кіру сигналының деңгейімен анықталады. РПрУ сезімталдығын тағы да С/Ш  («СИНАД» әдісімен есептелген, ГОСТ 12252-86) қатынасы 12 дБ-ге тең болатын сынау сигналдарының генераторының ЭҚК жартысына тең өрнек деп анықтауға болады.

Шынайы сезімталдықты қабылдағы шуының коэффициенті арқылы біліруге болады Шпр. Қабылдағыш кіруінің толық қуаты Ршвх=РшА+Рш пр вх, қосылған антенна шығуының қуаты   мен қабылдағыштың өзіндік шуының қуатының қосындысынан тұрады. Соңғы бөлік (1.6) негізіне келесідей анықталады:

Бұндағы Ршпр=kТ0Пш - (Т=То) бөлме темпетурасында орналасқан қабылдағыштың келісілген кірісіне (η=1), өз шуының ЭҚК Ешпр көзінің эквивалентінің беретін қуаты.  Осыдан алатынымыз:

Шығу кезіндегі УТ шуларының қуаты Ршвых=kТ0Пш(tА+Шпр –1)Кр. Демек, (1,10) алатынымыз:

  (1.11)

СВЧ қабылдағыштарының шынайы сезімталдығын есептеуге ыңғайлы қатыснас (1.11). Жоғары жиілікте сезімталдылық кернеу бірліктерімен есептелінеді:

                   (1.17)

(1.11) және (1.12) теңдеулерден  қабылдағыштардың шынайы сезімталдығын  арттыру үшін қандай шараларды  қолдану керектігін көруге болады. Ең алдымен қабылдағыш кірісінде МШУ және қатты суытылған кіру тізбектер мен криогенді техникалар қолданылған қабылдағыш каскадын қолдану арқылы шу коэффицентің Шпр төмендекен жөн.

h0 айырмашылық коэффициенті кедергіге қарсы тұра алар сигналдарды қолдану мен олардың детектордан кейінгі сигнал мен шудың қоспасынан көбірек ақпарат алу мақсатында өңдеуі арқасында төмендеуі мүмкін.

Шынайы сезімталдықтың көбеюіне  қабылдау спектрінің жалпақтығымен анықталатын, қабылдағыштың өткізу жолағымен байланысты Пш шу жолағының тарылуы да әкеп соғады. Алайда Пш-ны бұрмалауға әкеп соқпайтындай етіп тарылту өте сирек мүмкін болады, мысалға, ақпарат тарату жылдамдығын төмендету арқасында ғана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

1. Радиоприемные устройства/ под ред., Н.Н.Фомина. – М.:Радио и связь, 1996 – 512б.
2. Радиоприемные устройства/ Н. Н. Буга, А. И. Фалько, Н. И. Чистяков; Под ред. Н. И. Чистякова.—М.: Радио и связь, 1986.—320 б.
3. Радиоприемные устройства/ Ю. Т. Давыдов, Ю. С. Данич, А. П. Жуковский и др.; Под ред. А. П. Жуковского.—М.: Высшая школа, 1989.—342б.
4. Палшков В. В. Радиоприемные устройства.—М.: Радио и связь, 1984.-— 392 б.
5. Богданович Б. М., Окулич Н. И. Радиоприемные устройства/ Под общ. ред. Б.М.Богдановича―Минск; Вышэйшая школа,1991.―428 б. 
6. Воллернер Н. П. Радиоприемные устройства. — Киев: Виша школа, 1993. —-   391 б.
7. Головин О. В. Радиоприемные устройства.—М.: Высшая школа, 1987.—  440 б.
8. Сборник задач и упражнений по курсу «Радиоприемные устройства»/ ;   Ю. Н. Антонов-Антипов, В. П. Васильев, И. В. Комаров, В. Д. Разевиг; Под ред. В. И. Сифорова.—М.: Радио и связь, 1984.—224 б.
9. Проектирование радиоприемных устройств/ С. М. Клич, А. С. Кривенко, Г. Н. Носикова и др.; Под ред. А. П. Сиверса.—-М.: Сов. радио, 1976.— " . 488 б.
10. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств/ М. К. Белкин, В. Т. Белинский, Ю. Л. Мазор, Р. М. Тарещук.—2-е изд.— Киев: Вища школа, 1988.—472 б.
11. Радиоприемные устройства/ В. Н. Банков, Л. Г. Барулин, М. И. Жодзишский и др.; Под ред. Л. Г. Барулина. — М.: Радио и связь, 1984.—272 б.
12. Проектирование приемно-усилительных устройств с применением ЭВМ/ Л. И. Бурин, Л. Я. Мельников, В. 3. Топуриа, Б. Н. Шелковников.—М.: Радио и связь, 1981.—176 б.
13. Рэд Э. Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие: Пер. с нем.—М.: Мир, 1989.— 152 б.