Типы радиоприемных устройств

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….....5

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ………………….6                                                    

1. Простейшая структурная схема УТ и ИТ………………………………………6
2. Принцип построения приемника прямого детектирования……………………6
3. Принцип построения приемника прямого усиления…………………………...7
4. Принцип построения супергетеродинного приемника………………………...8
5. Принцип построения инфрадинного приемника……………………………...10
6. Принцип построения синхродина……………………………………………...11
7. Особенности супергетеродинной схемы………………………………………12                                                
2. РАЗНОВИДНОСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ…………………………...13
1. Различные классификации радиоприемных устройств………………………13
3. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОПРИЕМНЫХ       УСТРОЙСТВ……………………………………………………………………………16
1. Структура и принцип действия радиоприемных устройств………………….16
4. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАДИОПРИЕМНЫХ   УСТРОЙСТВ……………………………………………………………………………19
1. Показатели радиоприемных устройств………………………………………..19
5. ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ    УСТРОЙСТВ.........................................................................................................................23
1. Особенности функционирования супер гетеродинной схемы……………….23
6. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ ПОСТРОЕНИИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ…………………………………………………..27

6.1 Современная  элементная база, используемая при  построении радиоприемных устройств……………………………………………………………………………27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………32

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………..33 

ВВЕДЕНИЕ 

       Радиоприемное устройство – это комплекс электрических  цепей, функциональных узлов и блоков, предназначенный для улавливания  распространяющихся в открытом пространстве электромагнитных колебаний искусственного или естественного происхождения в радиочастотном и оптическом диапазонах и преобразования их к виду обеспечивающему использование содержащейся в них информации. Радиоприемные устройства являются важнейшими составными частями всех радиосистем, в том числе радиосвязи, радиовещания и телевидения, относящихся по информационному назначению к классу систем передачи информации из одних пунктов пространства в другие. Кроме того мы живем в мире высоких технологий, в котором информация имеет огромное значение. Для людей в наше время необходимо получать и пользоваться современной и точной информацией.

       Радиоприемники, несомненно способствуют высокой информатизации общества. С помощью этих устройств люди общаются, передают какую-то информацию, узнают новости и открывают что-то полезное для себя. На сегодняшний день вы вряд ли найдете человека без мобильного телефона, дом без телевизора или машину без радио.

       Широкое распространение радиоприемные  устройства получили в вооруженных силах, где были созданы специальные войска связи. В настоящее время ведется множество разработок в сфере радиоприемных устройств, широко используются цифровые приемники такие как Bluetooth, WiFi или WiMax. Курс правительства в настоящее время направлен на информатизацию общества, повсеместно стали применяться разного рода новинки в области связи. Эта область науки стала одним из приоритетнейших направлений отечественной науки, множество ученых трудиться над тем, чтобы информация была доступной, а общение приятным.  
 

      1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ.

       1.1 Простейшая структурная схема  УТ и ИТ.                                                 

       Простейшая  структурная схема усилитьльно - преобразовательного тракта (УТ) и информационного тракта (ИТ), реализующих основные функции РПрУ, представлена на рис.1.1. Принятый антенной радиосигнал с частотой f_с поступает в тракт высокой частоты (ТВЧ), в котором осуществляются усиление и частотная избирательность, так же  возможно преобразование частоты, амплитудная и временная избирательность. Детектор (Д) преобразует принимаемые модулированные сигналы в напряжение, соответствующее передаваемому сообщению. В тракте частоты модуляции F_м (ТЧМ) реализуется последетекторная обработка сигналов: это усиление, дополнительные преобразования для ослабления действия помех, декодирование и разделение сообщений.

       1.2 Принцип построения приемника  прямого детектирования.

       Структурные схемы РПрУ отличаются прежде всего  построением ТВЧ. Одним из наиболее простых является принцип построения приемника прямого детектирования (детекторного), структурная схема которого представлена на рис. 1.2, а. Входная цепь (ВЦ) в виде резонансной системы или фильтра обеспечивает частотную избирательность РПрУ, настройка на частоту принимаемого сигнала осуществляется перестройкой или переключением ВЦ. Принципиальным является то, что отсутствует усиление сигнала до детектора, ведущее к сильному упрощению устройства данного приемника, но одновременно обусловливающее его низкую чувствительность и избирательность.

       Упомянутые  недостатки такой схемы не устраняются  наличием усилителя частоты модуляции (УЧМ). Поэтому в настоящее время  РПрУ прямого детектирования используются практически лишь в миллиметровом, децимиллиметровом и оптическом диапазонах волн.

       1.3 Принцип построения приемника  прямого усиления.

       От  описанного выше приемник прямого усиления отличается наличием усилителя радиочастоты (УРЧ) и, как следствие, значительно  большими чувствительностью и избирательностью. Входная цепь и избирательные цепи УРЧ настроены на частоту принимаемого радиосигнала, на данной частоте и осуществляется усиление, причем ВЦ обеспечивает предварительную, а УРЧ основную частотную избирательность и значительное (до 10⁶...10⁷ по напряжению) усиление сигнала. В диапазонах, в которых решающую роль в чувствительности РПрУ играют его собственные шумы, в качестве УРЧ используют малошумящий усилитель (МШУ). Перестройка этого приемника по частоте требует согласованной перестройки всех резонансных систем ВЦ и УРЧ. При необходимости получения большого усиления УРЧ может содержать несколько каскадов, что связано со снижением его устойчивости и общей избирательности, затрудняет техническую реализацию перестройки по частоте.

       Трудности, связанные с многокаскадностью УРЧ, возможно решить при использование регенеративных и сверхрегенеративных усилителей, обеспечивающих большее усиление на каскад. Но такие услители применяются редко по причине того, что они обладают повышенными искажениями, относительно низкой устойчивостью по отношению к дестабилизирующим факторам, повышенной вероятностью паразитного излучения. При любых типах используемых УРЧ полностью преодолеть присущие схеме прямого усиления минусы не удается, поэтому в настоящее время РПрУ с фиксированной настройкой применяются практически лишь в микроволновом и оптическом диапазонах.

       1.4 Принцип построения супергетеродинного  приемника.

       Самое широкое распространение во всех радиодиапазонах получила построенная  на основе принципа преобразования частоты принимаемого сигнала, переноса его в частотную область, где он может быть обработан с наибольшей эффективностью схема супергетеродинного приемника. В этом приемнике сигналы частоты f_с преобразуются в преобразователе частоты (ПЧ), состоящем из смесителя (См) и генератора вспомогательных колебаний — гетеродина (Г), в колебания фиксированной, так называемой промежуточной частоты f_пр, на ней и осуществляются основное усиление и частотная избирательность. Смеситель содержит нелинейный элемент или элемент с переменным параметром, поэтому в результате воздействия сигнала и колебаний гетеродина с частотой f_г на его выходе возникают колебания с комбинационными частотами f= | mf_Г ± nf_с |, где т, п — целые числа. Одна из этих комбинационных составляющих выделяется фильтром (резонансной системой) на выходе смесителя и используется в качестве новой несущей частоты выходного сигнала, усиливаемого после усилителем промежуточной частоты (УПЧ). Обычно используется наиболее интенсивная комбинационная составляющая с m = 1, n = 1 (простое преобразование), но иногда и с m≠1, n =1 (сложное или комбинационное преобразование). При этом можно использовать как разность частот f_г и f_с (разностное преобразование), так и их сумму (суммарное преобразование). При наиболее широко применяемом простом разностном преобразовании обычно f_пр=f_г-f_с («верхняя» настройка гетеродина), но бывает и «нижняя» настройка f_пр= f_с - f_г. В обоих случаях f_г выбирается так, чтобы f_пр была ниже границы диапазона рабочих частот (f_пр < f_{с min}).

       Для того чтобы f_пр оставалась постоянной при перестройке приемника в некотором диапазоне частот f_с осуществляется сопряженная перестройка ВЦ, резонансных цепей УРЧ и гетеродина. При преобразовании частоты происходит перенос спектра сигнала в область промежуточной частоты без нарушения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Так как радиочастотные цепи обладают в большинстве случаев относительно широкой полосой пропускания, они обеспечивают лишь предварительную частотную избирательность (селекцию), вследствие чего ВЦ и УРЧ называют преселектором. Основная же избирательность приемника реализуется в тракте промежуточной частоты. 

       Чем выше частота принимаемого сигнала, тем сложнее в принципе достигнуть устойчивого малошумящего усиления в УРЧ. Перенос сигнала на более низкую фиксированную частоту имеет следующие преимущества: это возможность реализации высокого устойчивого усиления за счет ослабления роли паразитных обратных связей (ОС), сужение полосы пропускания без усложнения фильтрующих (резонансных) цепей, упрощение реализации УПЧ вследствие отсутствия необходимости перестройки. Однако преобразование частоты требует принятия специальных мер для нейтрализации их отрицательного влияния на показатели и характеристики РПрУ. К таким особенностям относят: образование побочных каналов приема, по которым в тракт РПрУ проникают различные помехи, влияние нестабильности частоты гетеродина на настройку приемника, возможность излучения колебаний гетеродина через приемную антенну.  

       1.5 Принцип построения инфрадинного приемника.

       Как при суммарном, так и при разностном преобразовании возможно такое преобразование частоты, когда f_пр > f_{с max}. Такой супергетеродинный приемник называется инфрадииом (рис.1.2,г). Отличается эти приемники тем, что при  работе в диапазоне частот перестраивается только гетеродин, а преселектор может либо не перестраиваться вообще (широкополосные преселекторы), либо перестраиваться переключением входных фильтров (фильтровые преселекторы). Достоинствами инфрадина являются возможность существенного подавления побочных каналов за счет высокой избирательности более сложных и совершенных неперестраиваемых ВЦ, а также упрощение настройки. Минусы данного типа приемников - опасность перегрузки усилительных элементов широкополосных входных каскадов посторонними мешающими сигналами и повышенные требования к стабильности частоты высокочастотного гетеродина.

       Инфрадины применяются в системах подвижной  связи и в других системах с  беспоисковой настройкой приемника. 

       1.6 Принцип построения синхродина.

       Если  выбрать f_г =f_с то при разностном преобразовании f_пр =0 и реализуется принцип построения РПрУ с прямым преобразованием частоты сигнала. В качестве смесителя используется перемножитель, на который поступают сигнал с преселектора и колебания гетеродина СГ, синхронизированные относительно колебаний сигнала с точностью до фазы с помощью цепи синхронизации (ЦС). На выходе перемножителя, играющего в данном случае роль синхронного детектора, получается сигнал с частотой модуляции F_м выделяемый фильтром нижних частот (ФНЧ) с полосой пропускания F_{м max}, соответствующей максимальной частоте модуляции сигнала. Фильтр подавляет все составляющие, отстоящие от f_с на частоту более F_{м max} чем достигается частотная избирательность приема. Такой приемник называется синхродином.

       Достоинствами синхродина являются: простота и отсутствие ряда побочных каналов приема, а недостатками являются: низкая помехоустойчивость цепи синхронизации, содержащей систему ФАПЧ, и повышенные требования к линейности тракта. На основе двухканальных синхродинов с использованием квадратурных колебаний от общего гетеродина реализуется асинхронный приемник прямого преобразования частоты, в котором не требуется синхронизация колебаний гетеродина и сигнала с точностью до фазы. На основе двухканальных синхродинов с использованием квадратурных колебаний от общего гетеродина реализуется асинхронный приемник прямого преобразования частоты, в котором не требуется синхронизация колебаний гетеродина и сигнала с точностью до фазы.