Что такое избирательность приемника
Основные параметры передатчиков и приемников
Автор:
Опубликовано 19.12.2005
Чтоб понять, что представляет собой тот или иной девайс, необходимо знать его параметры. Коль скоро мы собрались строить приемники и передатчики – неплохо было бы знать, по каким критериям они классифицируются.
Основные параметры передатчиков
Основные параметры приемников
Рабочая частота (частотный диапазон), МГц или кГц
Тип модуляции: амплитудная (АМ) / частотная (ЧМ)
Мощность выходного сигнала, Вт
Чувствительность по входу, мкВ
Выходное сопротивление, Ом
Входное сопротивление, Ом
Чувствительность по входу, мВ
Мощность выходного сигнала, Вт
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) НЧ тракта (включая модулятор)
КНИ НЧ тракта, включая демодулятор
Теперь все по порядку.
Рабочая частота (частотный диапазон)
Если передатчик или приемник жестко настроены на определенную частоту – то можно говорить об одной рабочей частоте. Если в процессе работы возможно перестраивать рабочую частоту, то надо назвать диапазон рабочих частот, в пределах которого может осуществляться регулировка.
Измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц).
Раньше для определения частотного диапазона чаще использовали не частоту, а длину волны. Отсюда пошли названия диапазонов ДВ (длинные волны), СВ, (средние волны) КВ (короткие волны), УКВ (ультракороткие волны).
Чтобы пересчитать длину волны в частоту, нужно поделить на нее скорость света (300 000 000 м/с). То есть,
где:
— длина волны (м)
c – скорость света (м/с)
Теперь вам нетрудно посчитать, что наши деды называли «ультракороткими волнами». Да да, не удивляйтесь, диапазон 65…75 МГц – это уже не просто «короткие» а «ультракороткие». А ведь их длина целых 4 метра! Для сравнения, длина волны мобильника стандарта GSM – 15…30 см (в зависимости от диапазона).
С развитием техники и освоением новых частотных диапазонов, им начали давать невообразимые названия вроде «сверхкороткие», «гиперкороткие» и т.п. Сейчас для обозначения диапазона чаще используют частоту. Это удобнее хотя бы даже тем, что не нужно ничего пересчитывать и помнить скорость света. Хотя, скорость света все равно помнить не помешает 🙂
Мы будем, в основном, работать с вещательными диапазонами УКВ. Их два: УКВ-1 — то что в народе так и называют «УКВ», и УКВ-2 — то, что принято называть «FM». Название FM происходит от английского Frequency Modulation — Частотная Модуляция (о модуляции читаем ниже). Вообще-то, если серьезно, то называть частотный диапазон по виду модуляции — технически безграмотно. Однако, в народе это название прочно укоренилось и стало нарицательным. С этим уже ничего не поделаешь.
Тип модуляции
Широко используется два типа модуляции: амплитудная (АМ) и частотная (ЧМ). По-буржуйски это звучит как AM и FM . Собственно, всеми любимый диапазон “ FM ” получил название именно благодаря частотной модуляции, с которой работают все радиостанции данного диапазона. Есть еще фазовая модуляция, сокращенно – ФМ, но уже, нашенскими буквами. Попрошу не путаться с буржуйским FM !
ЧМ, в отличие от АМ, более защищена от импульсных помех. Вообще говоря, на частотах, на которых расположены радиостанции УКВ-диапазона, применение ЧМ более удобно, чем АМ, поэтому она там и применяется. Хотя, телевизионный сигнал все равно передается с амплитудной модуляцией, независимо от частоты. Но это уже совсем другая история.
Частотная модуляция бывает узкополосная и широкополосная. В вещательных радиостанциях используется широкополосная ЧМ – ее девиация составляет 75 кГц.
В связных радиостанциях и прочей не вещательной радиотехнике чаще применяют узкополосную ЧМ, с девиацией порядка 3 кГц. Она более защищена от помех, поскольку допускает более острую настройку приемника на несущую.
Итак, наши диапазоны:
УКВ-1 — 65,0. 74,0 МГц, модуляция — частотная
УКВ-2 («FM») — 88,0. 108,0 МГц, модуляция — частотная
Мощность выходного сигнала
Чем мощнее передатчик – тем дальше он может передать сигнал, тем легче этот сигнал будет принять.
Почти в каждом описании жучка пишется его дальность действия. Обычно – начиная от 50 м и заканчивая тремя километрами… Серьезно воспринимать эту информацию нельзя. Ни за что не польщайтесь дальностью в 1 км в условиях города, или не расстраивайтесь сильно пятидесятью метрами на открытой местности – ведь авторы никогда не дают параметры приемника, с которым тестировался данный жучок. А именно – они не называют чувствительность этого приемника. А ведь от нее многое зависит. Можно тестировать мощный передатчик при помощи приемника с паршивой чувствительностью – и получить в результате маленький радиус действия. Или наоборот, слушать маломощный передатчик через чувствительный приемник – и получить большую дальность. Поэтому, рассматривая схему жучка, в первую очередь обращайте внимание не на громкие слова, а на голые факты. А именно – попытайтесь прикинуть мощность передатчика. Обычно мощность в описании жучка не указывается (авторы ее просто не меряют, считая достаточным померить «дальность»). Поэтому нам остается только «на глаз» определить, на что способен жук.
Для этого нужно смотреть на:
— Напряжение питания. Чем больше – тем больше мощность (при прочих равных условиях)
— Номинал транзистора, стоящего в оконечном каскаде (или генераторе, если антенна подключена прямо к нему). Если стоит какой-нибудь паршивый КТ315 – большой мощности от схемы можно не ждать, не дождетесь. А если попробуете поднять – транзюк, ничего не говоря, просто предательски взорвется… Лучше, если стоит транзистор КТ6хх или КТ9хх, например, КТ608, КТ645, КТ904, КТ920 и т.д.
— Сопротивления транзисторов в коллекторной и эмиттерной цепях оконечного каскада. Чем они меньше – тем больше мощность (ппру).
Для сравнения скажу так: мощности в 1 Вт хватает в городских условиях где-то на километр при условии, что чувствительность приемника – порядка 1мкВ.
Чувствительность приемника
Ну мы уже начали говорить о чувствительности.
Чувствительность зависит процентов на 90 от «шумности» входного каскада приемника. Поэтому, для достижения хороших результатов, необходимо использовать малошумящие транзисторы. Часто используют полевики – они поменьше шумят.
У приемников диапазона УКВ, чувствительность обычно находится в пределах 0,1…10мкВ. Приведенные значения – крайности. Чтоб получить чувствительность 0,1 – надо изрядно попотеть. Так же, как и надо очень сильно не уважать себя, чтоб сделать приемник с чувствительностью 10мкВ. Истина где-то посередине. Порядка 1…3 мкВ – оптимальное значение чувствительности.
Выходное сопротивление передатчика
Это очень важно знать, потому что можно сделать очень прекрасный мощный передатчик и не получить от него и десятой доли номинальной мощности благодаря неправильному согласованию с антенной.
Итак, антенна обладает сопротивлением R , скажем 100 Ом. Чтоб излучить при помощи этой антенны мощность P , допустим – 4 Ватта, нужно приложить к ней напряжение U , которое рассчитывается по закону Ома:
U 2 = PR
U 2 = 100*4 = 400 U = 20 В
Получили 20 Вольт.
При напряжении 20 Вольт выходной каскад передатчика должен держать мощность 4 Вт, при этом через него будет протекать ток
I = P/U = 0,2А = 200мА
Таким образом, данный передатчик на сопротивлении 100 Ом развивает мощность 4 Вт.
А если вместо антенны на 100 Ом подключить антенну на 200 Ом? (А напряжение то же – 20 В)
Считаем:
P = UI = U(U/R) = 20(20/200) = 2 Вт
В два раза меньше! То есть, физически, выходной каскад готов прокачать 4 Ватта, но не может, так как ограничен напряжением в 20 Вольт.
Другая ситуация: сопротивление антенны – 50 Ом, то есть – в 2 раза меньше. Что получается? На нее пойдет двойная мощность, через оконечный каскад потечет двойной ток – и транзистор в конечном каскаде многозначительно накроется медным тазом…
Короче говоря, к чему я это все? А к тому, что необходимо знать, какую нагрузку мы вправе подключить к выходу передатчика, а какую – не в праве. То есть, необходимо знать выходное сопротивление передатчика.
Но нам надо знать и сопротивление антенны. А вот тут-то сложнее: его очень сложно измерить. Можно, конечно, рассчитать, но расчет не даст точного значения. Теория всегда немного расходится с практикой. Как же быть?
Очень просто. Существуют специальные схемы, которые позволяют изменять выходное сопротивление. Они называются «схемы согласования». Наиболее распространены два вида: на основе трансформатора и на основе П-фильтра. Схемы согласования обычно ставятся на выходной каскад усилителя, и выглядят примерно так (слева – трансформаторная, справа – на основе П-фильтра):
Для настройки выходного сопротивления трансформаторной схемы, необходимо изменять количество витков II обмотки.
Для настройки схемы с П-фильтром, нужно регулировать индуктивность L 1 и емкость C 3.
Настройка производится при включенном передатчике и подключенной штатной антенне. При этом, мощность излученного антенной сигнала измеряется при помощи специального прибора – волномера (это такой приемничек с милливольтметром). В процессе настройки, добиваются максимального значения излучаемой мощности. Крайне не рекомендуется производить настройку мощных передатчиков, находясь в непосредственной близости от антенны. Если, конечно, ваша мама хочет иметь внуков… 🙂
Входное сопротивление приемника
Почти то же самое. Кроме внуков. Принимаемый сигнал слишком слаб, чтобы сколь-нибудь навредить отечественному генофонду.
Согласование сопротивлений производится при помощи входного колебательного контура. Антенна подключается либо к части витков контура, либо через катушку связи, либо через конденсатор. Схемы вот:
Сигнал с контура также может сниматься или напрямую, как показано на схемах, или через катушку связи, или с части витков. Во-общем, зависит от воли конструктора и конкретных условий.
Коэффициент гармоник
Говорит нам о том, насколько излучаемый передатчиком сигнал «синусоидален». Чем меньше к.г. – тем больше сигнал похож на синус. Хотя, бывает и так, что визуально – вроде бы синус, а гармоник – тьма. Значит, все-таки – не синус. Человеку свойственно ошибаться. Техника более объективна в своей оценке.
Вот так выглядит «чистый» синус (синусоида сгенерирована звуковым генератором программы WaveLab ):
Гармоники возникают, как мы знаем, из-за нелинейных искажений сигнала. Искажения могут возникать по различным причинам. Например, если усилительный транзистор работает на нелинейном участке передаточной характеристики. Иначе говоря, если при равных изменениях тока базы, изменения тока коллектора не равны. Это может быть в двух случаях:
-
На транзистор подан недостаточный ток смещения. То есть, при отсутствии сигнала он полностью закрыт, а открываться начинает лишь с возрастанием уровня сигнала. При этом, у выходной синусоиды получаются «спиленными» низы:
Кроме таких характерных искажений, возникают и другие всевозможные нелинейные искажения сигнала. Со всеми этими искажениями призваны бороться частотные фильтры. Обычно, используются фильтры нижних частот (ФНЧ), поскольку, как говорилось ранее, частоты гармоник обычно выше частоты полезного сигнала. ФНЧ пропускает основную частоту и «вырезает» все частоты, которые выше основной. При этом, сигнал, как по волшебству, превращается в синус чистой красоты.
Избирательность приемника.
Этот параметр показывает, насколько хорошо приемник может отделить сигнал требуемой частоты от сигналов других частот. Измеряется в децибелах (дБ) относительно соседнего частотного канала либо зеркального канала (в гетеродинных приемниках).
Дело в том, что в эфире постоянно летят тысячи всевозможных электромагнитных колебаний: от радиостанций, телевизионных передатчиков, наших любимых «мобильных друзей», и т.д. и т.п. Различаются они лишь по мощности да по частоте. Правда, по мощности им отличаться не обязательно – это не есть критерий выбора. Настройка на любую радиостанцию, будь то телеканал « MTV » или база вашего домашнего радиотелефона, происходит именно по частоте. При этом, на приемнике лежит ответственность: выбрать из тысяч частот – ту одну, единственную и неповторимую, которую мы хотим принять. Если на близких частотах нет никаких признаков разумной жизни – хорошо. А если где-нибудь через пол-мегагерца от нашей радиостанции, находится сигнал другой радиостанции? Это есть не очень хорошо. Вот тут то и понадобится хорошая избирательность приемника.
Избирательность приемника зависит, в-основном, от добротности колебательных контуров. Подробнее, мы будем разбираться с избирательностью при рассмотрении конкретных схем приемников.
Оставшиеся четыре параметра относятся к НЧ тракту приемника и передатчика.
Чувствительность по НЧ входу передатчика
Чем чувствительнее вход передатчика, тем более слабый сигнал можно на него подавать. Этот параметр особенно важен в жучках, где сигнал снимается с микрофона, и имеет очень малую мощность. Если нужно, чувствительность наращивается дополнительными каскадами усиления.
Мощность выходного НЧ-сигнала приемника
Мощность сигнала, которую отдает на выход приемник. Ее необходимо знать, чтобы правильно подобрать усилитель мощности для дальнейшего усиления.
КНИ (Коэффициент нелинейных искажений)
Ну, в-общем, мы уже разобрались, что такое нелинейные искажения и откуда они берутся. Но! Если по ВЧ-тракту достоточно поставить фильтр – и все станет хорошо, то в звуковом тракте «лечить» нелинейные искажения куда труднее. Точнее – просто невозможно. Поэтому, со звуковым или любым другим модулирующим сигналом, необходимо обращаться очень бережно, чтобы в нем возникло как можно меньше нелинейных искажений.
2.2. Избирательность приемника
Избирательность – способность приемника выделять полезный сигнал из смеси с помехами.
Приемник отличает полезный сигнал от помех по определенным признакам. Различают:
избирательность по времени
избирательность по форме сигнала (CDMA)
Частотная избирательность определяет способность приемника отделить полезный сигнал от внеполосных помех
Частотная избирательность можно оценивать односигнальным или многосигнальным методами.
Односигнальную избирательность существенно проще измерить, но она не полностью характеризует свойства приемника. При измерении один ГСС поочередно выполняет роль источника полезного сигнала и помех.
При измерениях многосигнальной избирательности используют 2 или 3 ГСС. Один – источник полезного сигнала, остальные источники помех. Сигнал и помехи действуют на вход приемника одновременно. Многосигнальная избирательность позволяет учесть нелинейные эффекты во входных каскадах приемника (блокирование, перекрестную модуляцию, интермодуляцию).
Измерение двухсигнальной избирательности
(Эффекты блокирования и перекрестной модуляции)
Измерение трехсигнальной избирательности
Односигнальную избирательность количественно оценивают относительным ослаблением, создаваемым додетекторным трактом приемника на частоте f по сравнению с частотой настройки f0. Для этого определяют отношение уровня сигнала EА(f) на частоте f к его значению на частоте настройки EА0 при неизменном уровне сигнала на выходе.
Относительное ослабление принято оценивать в децибелах:
Зависимость (f) называют характеристикой избирательности
Характеристика избирательности зависит от частоты настройки, ее снятие трудоемко. Поэтому обычно избирательность оценивают в отдельных характерных точках, измеряя параметры:
Относительное ослабление соседнего канала:
fСК=250 кГц (РВ ЧМ)
Относительное ослабление зеркального канала:
Относительное ослабление канала ПЧ:
Избирательность по СК определяется в основном ФСИ. Для увеличения СК следует:
Увеличивать добротность резонаторов ФСИ и их число
Использовать 2 (иногда больше) ФСИ
Избирательность по ЗК и каналу ПЧ определяется в основном фильтрами преселектора. Для увеличения ЗК и ПЧ следует:
Увеличивать добротность резонаторов преселектора и их число
Увеличивать fПЧ
Для увеличения ПЧ следует использовать балансные и кольцевые схемы ПрЧ
Значения ослабления принято оценивать в худших точках диапазона
Вблизи частоты настройки характеристику избирательности можно оценивать значениями коэффициентов прямоугольности и средней крутизной скатов (СКС)
Например: 
Измеряется дБ/кГц, дБ/МГц
Избирательность приемника
Способность приемника выделять полезный сигнал с заданным уровнем при заданном значении СИНАД на выходе приемника при одновременном действии на его входе немодулированного мешающего (мешающих) сигнала (сигналов) с определенной частотной расстройкой.
Избирательность определяется как отношение допустимого уровня одного мешающего сигнала к уровню полезного сигнала, соответствующему чувствительности приемника, измеренной при значении СИНАД, равным 12 дБ
Смотри также родственные термины:
3.28 избирательность приёмника по побочным каналам приёма: Способность приемника различать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте от помехи на любой другой частоте, создающей выходной НЧ-сигнал.
3.27 избирательность приёмника по соседнему каналу: Способность приемника принимать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте без существенного ухудшения качества при наличии на его входе модулированного радиочастотного сигнала помехи на частоте соседнего канала.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .
Полезное
Смотреть что такое «Избирательность приемника» в других словарях:
избирательность приемника — imtuvo atrankumas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. receiver selectivity; selectivity of a receiver vok. Empfängerselektivität, f rus. избирательность приемника, f pranc. sélectivité d un récepteur, f … Automatikos terminų žodynas
Избирательность приемника по побочным каналам приема — 1. Способность приемника различать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте от помехи на любой другой частоте, создающей выходной НЧ сигнал Употребляется в документе: РД 45.298 2002 Оборудование аналоговых транкинговых … Телекоммуникационный словарь
Избирательность приемника по соседнему каналу — 1. Способность приемника принимать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте без существенного ухудшения качества при наличии на его входе модулированного радиочастотного сигнала помехи на частоте соседнего канала… … Телекоммуникационный словарь
Интермодуляционная избирательность приемника — Интермодуляционная избирательность приемника: способность приемника принимать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте без существенного ухудшения качества при наличии на его входе двух или более мешающих сигналов на… … Официальная терминология
Интермодуляционная избирательность приемника — 1. Способность приемника принимать полезный модулированный радиочастотный сигнал на номинальной частоте без существенного ухудшения качества при наличии на его входе двух или более мешающих сигналов на частотах, определенным образом связанных с… … Телекоммуникационный словарь
Избирательность — 9. Избирательность Возможность измерения концентрации вредного вещества на фоне сопутствующих веществ Источник: ГОСТ 12.1.016 7 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Избирательность типа А01 по побочным каналам приема — Избирательность, в соответствии с которой допустимый уровень мешающего сигнала определяется при условии получения на выходе приемника отклика частотой 1000 Гц и значением СИНАД, равным 12 дБ, при действии на входе приемника одного мешающего… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Избирательность типа А11 по соседнему каналу — Избирательность, в соответствии с которой допустимый уровень мешающего сигнала определяется при условии получения на выходе приемника значения СИНАД, равного 6 дБ, при уровне полезного сигнала, соответствующем чувствительности приемника при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Избирательность типа Б11 по побочным каналам приема — Избирательность, в соответствии с которой допустимый уровень мешающего сигнала определяется при условии получения на выходе приемника значения СИНАД, равного 12 дБ, при уровне полезного сигнала, превышающем на 3 дБ уровень, соответствующий… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Избирательность типа Б11 по соседнему каналу — Избирательность, в соответствии с которой допустимый уровень мешающего сигнала определяется при условии получения на выходе приемника значения СИНАД, равного 12 дБ, при уровне полезного сигнала, превышающем на 3 дБ уровень, соответствующий… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Что такое избирательность приемника
Инструкции
Статьи и обзоры
Словарь терминов и сокращений по радиосвязи
Нормативные документы
Технические спецификации
Новости и пресс-релизы
Избирательность приемника характеризует невосприимчивость приемника к радиосигналам на соседних (не несушей) радиочастотах. Другими словами избирательность (селективность) характеризует способность приемника выделять полезный сигнал из помех.
Любой радиосигнал имеет спектр излучений той или иной ширины. Плюс к этому при передаче сигнала образуются так называемые гармоники — близнецы основного сигнала на частотах, кратных основной. Радиоприемник с абсолютной избирательностью будет принимать радиосигнал определенной частоты в определенной полосе пропускания. Все соседние сигналы, какой силой бы они не обладали, будут подавляться. В реальном радиоприемнике абсолютное подавление сигналов вне полосы пропускания невозможно и под избирательностью радиоприемника понимают степень ослабления сигналов, выходящих за полосу пропускания.
Избирательность принято оценивать, как относительное ослабление сигнала при определенной расстройке приемника, выраженную в дБ. Чем выше численное значение (в дБ), тем лучше помехозащищённость радиостанции, следовательно, больше дальность связи при наличии электромагнитных помех.
Избирательность радиоприемника определяется входными полосовыми фильтрами и фильтрами промежуточной частоты. Чем круче АЧХ фильтра ПЧ, тем лучше избирательность.
Чаще всего в характеристиках радиоприемников приводится избирательность по соседнему каналу (подавление сигнала помехи на частоте выше или ниже 10 (25) кГц от основного сигнала) и зеркальному (симметричному) каналу (подавление частоты, симметричной ПЧ). Избирательность по зеркальному каналу относиться только к супергетеродинному приемнику.
Методы повышения избирательности радиоприемника
Избирательность по соседнему каналу обеспечивается главным образом трактом ПЧ. Однако сильная помеха на соседнем канале приводит к снижению чувствительности и интермодуляции (перекрестной модуляции), т.к. входные радиочастотные цепи радиоприемника и смеситель мало защищены от действия помехи. Для решения этой проблемы используются диапазонные полосовые фильтры на входе радиоприемника или намеренно снижается чувствительность входной цепи (используется аттенюатор).
Избирательность приемника зависит от числа каскадов в усилителе высокой частоты и качества резонансных фильтров в каждом каскаде. Повышение избирательности приемника связано с увеличением количества контуров и каскадов усиления в приемнике, что повышает его стоимость и усложняет настройку. Поэтому в зависимости от назначения приемника его избирательность имеет конкретное значение, которое задается при проектировании радиоприемника.
Схема с двумя преобразованиями частоты обеспечивает существенно более высокую реальную избирательность, чем с 1 ПЧ. У лучших моделей импортных радиостанций, построенных по гетеродинной схеме с двумя преобразованиями избирательность достигает 60-75дБ. Избирательность приемников прямого усиления, спроектированных на чипе RDA в среднем составляе 40 дБ.
Для эфирных радиоприемников радио FM по ГОСТ для избирательности установлены такие нормы: у приемников 1-го класса чувствительность при расстройке на 10 кгц должна уменьшаться не менее чем в 200 раз, у приемников 2-го класса — не менее чем в 20 раз и у приемников 3-го класса — не менее чем в 10 раз.