УДК 621.396.62.089.52 C.B. Мелихов, В.А. Кологривов

Оценка чувствительности радиоприемников с настроенными антеннами

Получены выражения для оценки чувствительности радиоприемников с настроенными антеннами при учете собственных и внешних шумов, характеризуемых коэффициентами шума

Введение

В современных литературных источниках внешние для радиоприемника шумы характеризуют зависящими от частоты коэффициентами шума . Однако расчетные соотношения для оценки чувствительности приемников с учетом собственных и внешних шумов или не приводятся , или ошибочны .

Целью данной работы является вывод расчетных соотношений для оценки чувствительности радиоприемников с настроенными антеннами с учетом собственных и внешних шумов, характеризуемых коэффициентами шума.

1. Оценка чувствительности приемника при аналоговой связи

Чувствительность приемника характеризует его возможность принимать слабые радиосигналы.

Реальная чувствительность приемника при аналоговой связи - это минимально допустимое значение мощности радиосигнала на входе приемника Рс вх0 (либо минимально допустимое эффективное значение ЭДС радиосигнала в антенне Ес, либо минимально допустимое эффективное значение напряженности электромагнитного поля радиосигнала в точке приема ес), при котором на выходе приемника в исполнительном устройстве (ИУ) обеспечивается заданное отношение средней мощности сигнала S к средней мощности шума N (Увых = S/N = = SNR, SNR - Signal to Noise Ratio) .

Параметр SNR характеризует качество приема при аналоговой связи. При малых потерях в фидере, подводящим сигнал от антенны ко входу радиотракта (РТ) приемника (ко входной цепи), или при отсутствии фидера (когда согласованная антенна подключается непосредственно ко входу приемника, имеющему в режиме согласования входное сопротивление Двх) значения ес, Ес, Рсвх0 связаны между собой следующим образом:

Если приемники имеют настроенные антенны, что характерно, например, для приемников мобильных систем связи, то их чувствительность оценивают параметром Рс вх0 .

Реальная чувствительность Рс вх0 зависит от уровня собственных шумов приемника; от уровня внешних шумов (помех); от величины потерь в фидере приемника; от полосы пропускания РТ приемника, от величины увых. Заметим, что коэффициент усиления приемника должен быть достаточным для того, чтобы увеличить принятую мощность Рс вх0 до величины, при которой нормально работает ИУ приемника.

При выводе формулы для оценки чувствительности приемника удобно привести мощность полезного сигнала и все шумовые мощности к выходу РТ (к точке «а», рис. 1).

Поскольку отношение сигнал/шум на выходе детектора Увыхд = УВЬ1Х (УНЧ практически не ухудшает отношение сигнал/шум), то значение увыхРТ = УВхД можно найти для диодного амплитудного детектора (АД) и диодного частотного детектора (ЧД), используя следующие формулы, определяющие изменение отношения сигнал /шум при детектировании :

где тср =0,3 - средняя величина индекса модуляции AM сигнала; Мчм = /д max / Fa -

индекс частотной модуляции.

Уъъа. РТ - Уъу. . Д

Рис. 1 - Структурная схема приемника

При гетеродинном (синхронном или асинхронном) детектировании (ГД)

УвхГД = УвыхГД (4)

Собственные шумы радиотракта (РТ) приемника характеризуют коэффициентом шума Nuр. Мощность шумов РТ, приведенная к выходу РТ (к точке «а», см. рис. 1) :

^шРТ = ^РТ^шО^пр ~ !) . (5)

где кРТ - коэффициент усиления по мощности РТ приемника; Рш0 = кТ0Вш - номинальная мощность теплового шума (мощность, поступающая от шумящего сопротивления Нш в согласованную нагрузку R = Дш; величина Рт0 не зависит от Дш); k = 1,38 Ю-23 Дж/К - постоянная Больцмана; Г0 = 290К (считается, что комнатная температура 17 °С); Вт =1,1Вду - шумовая полоса приемника, Гц; BRF - полоса пропускания приемника для сигнала на радиочастоте (Radio Friqency).

Коэффициент шума фидера как пассивного устройства (при согласовании его входа с антенной, а выхода - со входом РТ) равен его потерям Ыф = т]л = 1/Аф, где k0 - коэффициент передачи фидера по мощности. Тогда мощность собственных шумов фидера, приведенная к выходу РТ:

РщФ ~ ^РТ^Ф-^шО^П _ кргркфРш0

Мощность внешних шумов, приведенная к выходу РТ при условии пренебрежения шумами от сопротивления потерь антенны (Дпот = 0):

= /грТйфРш0 -- = (гр^кф Рш0 (ЛГ2 - 1),

где = (гатм + Гпром + ггал + ^зем) - суммарная температура внешнего шума; Татм - температура атмосферного шума; Т^^ - температура промышленного шума; Тгал - температура галактического шума; Тзем - температура теплового шума Земли (для слабо направленной

приемной антенны принимают 71зем ~Т0 = 2,9 102К);

1 + ХГ|/Г0- (8)

результирующий коэффициент внешнего шума.

Атмосферные (грозовые) и промышленные помехи носят импульсный характер, а интенсивность их спектральных составляющих имеет падающий характер с повышением частоты (рис. 2). Однако в пределах полосы приемника интенсивность спектральных составляющих импульсных помех можно считать постоянной. Поэтому импульсные атмосферные (грозовые) и промышленные помехи называют атмосферными и промышленными шумами.

Рис. 2 - Приблизительные зависимости коэффициентов внешнего шума или температур внешнего шума Т(= Тп(Ы1 - 1) от частоты для слабонаправленной приемной антенны: 1 - атмосферный шум днем; 2 - атмосферный шум ночью; 3 - промышленный шум в особо тихих местах; 4 - промышленный шум в малом городе; 5 - промышленный шум в большом городе; 6 - галактический шум; 7 - шум Земли

Интенсивность внешних шумов от различных источников, принимаемых слабонаправленной антенной, можно характеризовать температурами внешнего шума (Т¡) или коэффициентами внешнего шума (ЛГ4) (см. рис. 2). Удобнее при расчетах пользоваться величинами

коэффициентов шума, выраженными в децибелах: [дБ] = 101ё(1 + Тг/Т0) .

При наличии внешних шумов от различных источников необходимо для определенной радиочастоты f оценить результирующий коэффициент внешнего шума Л^ с использованием зависимостей, изображенных на рис. 2. Для этого преобразуем выражение (8) следующим образом:

" атм + пром гал + _

коэффициент атмосферного шума, дБ; Л"щ^ - коэффициент промышленного

шума, дБ; ЛГгал - коэффициент галактического шума, дБ; АГзем - коэффициент шума Земли, дБ; в - число слагаемых, учитываемых в квадратных скобках формулы (9). Полная мощность шума на выходе РТ приемника с учетом выражений (5)-(7):

-^ш.выхРТ - -РшРТ + ^шФ + ^ш.внеш - ^Г^ф-^шО

Мощность сигнала на выходе РТ, соответствующая реальной чувствительности Рс вх0:

сРТ - ^РТ^Ф^с.вхО

Поскольку

УвыхРТ=р-, (12)

то из уравнений (10)-(12) следует, что реальная чувствительность приемника с согласованной антенной:

с.вхО _ УвыхРТ-^шо

где на основе выражения (9) с учетом того, что Ызек =(1 + Т0/Т0) = 2 (или Язем = 3 дБ, см. рис. 2)

Ю0-1*.™ +1о°-ш-р«» +юол^« +10одз

100,1N„„ +1()0,Шпроы А1П0,Ш„

Если частота радиосвязи / >~ 520 МГц, уровни внешних атмосферных, промышленных (даже в большом городе) и галактических шумов пренебрежимо малы. При этом 7Уатм = = ^пром = ^гал = 0 дБ (см. рис. 2), следовательно, = - (4 -1) = 2Узем = 2 . Такой же величине коэффициента внешнего шума соответствует случай, когда приемник находится далеко от источников промышленных шумов (в сельской местности), а />- 250 МГц. В этих случаях выражение для оценки реальной чувствительности приемника упрощается и имеет вид

^с.вхО Увых РтАпо

2. Оценка чувствительности приемника при цифровой связи

При цифровой связи качество приема оценивают вероятностью битовой ошибки, которую еще называют частотой появления битовой ошибки (BER - Bit Error Rate). Параметр BER для различных видов цифровой манипуляции однозначно связан с нормированным отношением качества для цифровой связи Eb/N0 где Еь - энергия сигнала на 1 бит; N0 - спектральная плотность мощности аддитивного белого гауссовского шума в полосе 1 Гц, а отношение Eb/N„ также однозначно связано с отношением средней мощности сигнала к средней мощности шума на выходе РТ приемника увьпсРТ = (S / N)BbIX РТ = (S7Vi?)RbIX ^ .

Поэтому чувствительность приемника при цифровой связи оценивается по формуле (13) или (15) после того, как определена необходимая величина увыхРТ из требуемой величины параметра BER.

Таким образом, в данной работе получены расчетные соотношения для оценки чувствительности радиоприемников с настроенными антеннами с учетом собственных и внешних шумов, характеризуемых коэффициентами шума.

Министерство высшего и среднего специального образования РФ.

Балтийский государственный технический университет

«ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова

Исследование супергетеродинного приёмника

Методические указания к лабораторной работе по курсу

"Радиоприемные устройства"

Санкт-Петербург

Цель работы - ознакомление с основными качественными показателями и методикой измерения основных электрических параметров радиоприемников.

1. Основные качественные показатели радиоприемников

Основными качественными показателями приемников является : чувствительность, помехоустойчивость, коэффициент передачи (усиления), амллитудно-частотная и фазочастотная характеристики, избирательность, перекрытие диапазона частот, нелинейные искажения, вносимые приемникомв принимаемые сигналы, амплитудная характеристика, динамический диапазон, переходная характеристика, выходные данные приемника, устойчивость работы приемника и др.

Чувствительностью приемника называется его способность обеспечивать нормальный прием малых э.д.с. (или мощности сигнала в антенне). Различают пороговую и реальную чувствительность приемника.

Пороговая чувствительность характеризуется величиной э.д.с. или мощности сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта приемника (т.е. на входе детектора) обеспечивается отношением мощности сигнала к мощности собственных шумов (выходное превышение), равное единице.

Реальная чувствительность определяется величиной э.д.с, или мощности сигнала в антенне, при которое на выходе линейного тракта приемника достигается выходное превышение, требуемое длянормальной работы оконечного устройства. Реальная чувствительность связана с пороговой Р n простым соотношением Р р =D Р n где D - коэффициент различимости. Изменяющийся в широких пределах (от 0.01 до 10) и зависящий как от информативности принимаемых сигналов, так и от структуры оконечных устройств др. Помехоустойчивостью приемника называется его способность противостоять вредному действие помех, обеспечивая при наличии последних прием переданных сообщений с заданной достоверностью при заданном, способе передачи. Поскольку достоверность принятых сообщений обычно возрастает по мере роста превышения на выходе приемника, помехоустойчивость последнего как отдельного звена соответствующей радиотехнической системы удобно выражать относительным увеличением его выходного превышения hвых по сравнению с входным hвых

Оно объективно и достаточно просто характеризует как, эффективность всех селектирующих средств приемника, так и его способность противостоять вредному воздействию помех.

Коэффициентом передачи (усиления) приемника К называется отношение амплитуды выходного напряжения U m вых к амплитуде гармонически изменяемого во времени информативного параметравходного сигнала приемника М (Ω):

К=U m вых /М(Ω).

Частопользуются понятием комплексного коэффициента передачи приемника, равного отношению комплексных амплитуд напряжения на выходе приемника и информативного параметра входною сигнала

К(Ω)= U m вых /M(Ω)-K(Ω)e jφ (Ω)

где К(ω) - модуль комплексного коэффициента передачи приемника; φ(Ω)- фазовый сдвиг на частоте модуляции Ω= 2π F , вносимый приемным трактом в соответствующую компоненту сигнальной модулирющей функции.

Амплитудно-частотной характеристикой приемника называетсязависимость модуля коэффициента передачи K (F ) от частотымодуляции F=Ω/(2π) при принятом коэффициенте модуляции входного сигнала и точной настройке линейного тракта приемника в резонанс с центральной частотой спектра входного сигнала.

По амплитудно-частотной характеристике приемника можно судить о степени частотных искажений, вносимых приемником в спектральные составляющие модуляционных частот принимаемого сигнала, а также определить рабочий диапазон модуляционных частотприемника, ограничиваемый соответственнонижней F н и верхней F в, модуляционными частотами (рис.1,а). Выбор последних определяется спектральным составом принимаемых сигналов.

Фазочастотная характеристика приемника - это зависимостьугла сдвига фаз φ выходного напряжения приемника и модулирующей функции входного сигналаот частоты модуляции F сигнала (рис. 1,6). Длятого чтобы, приемник вносил как можно меньшефазовых искажений в принимаемый сигнал, его фазочастотная характеристика в пределах рабочего диапазона модуляционных частот должна в возможно меньшей мере отклоняться от прямой линии.

Избирательностью приемника называется егоспособность выделять п ринимаемый

сигнал из смеси его с помехами на выходе приемной антенны.

Для количественной характеристики частотной избирательности чаще всего о используют нормированную амплитудно-частотную характеристику (рис.2), линейного трактаприемника, представляющую зависимость y (f ) отношения модуля коэффициента передачи линейного трактана любой частоте К(f ) кего резонансному коэффициенту передачи К о от частотыf немодулированного входного сигнала приемника.

При этомв качествемеры частотнойизбирательности можно принять коэффициент прямоугольности амплитудно-частотной характеристики линейного тракта приемника:

к П =П 0,1 /П 0,7

где П 0,1 и П 0,7 - полосы пропускания линейного тракта приемника, измеренные по уровням 0.707 и 0,1 соответственно.

Перекрытие диапазона частот - способность приемника производить прием радиосигналов,несущие частоты которых лежат в пределах заданного интервала частот, ограниченного граничными частотами f min и f max . Перекрытие диапазона

частот можно характеризовать коэффициентом диапазона K 1 = f max / f min

Амплитудная характеристика приемника амплитудно-модулированных

сигналов - это зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения U m вых от амплитуды огибающей входного сигнала U m вх при его гармонической модуляции.

По амплитудной характеристике приемника АМ- сигналов (рис.3) удобно определять динамический диапазон амплитуд входного сигнала

D A = U вх max / U вх min

при которых сохраняется линейный режим работы приемника, а также максимальный уровень входного сигнала U вх max превышение которого вызывает появление нелинейных искажений в выходном сигнале приемника. Нелинейные искажения принимаемого сигнала возникают из-за нелинейности проходных характеристик усилительных элементов и других приборов, используемых в приемнике. При гармоническом модулирующем входном сигнале эти искажения вызывают обогащение спектра выходного напряжения приемника высшими гармониками основной частоты модуляции F.

Для количественной оценки нелинейных искажений используют коэффициент" нелинейных искажений

К Н =

где U 1 ,U 2 ,…,U n - эффективные значения первой и высших гармоник основной частоты

модуляции F в спектре выходного напряжения приемника.

Переходной характеристикой приемника называется график реакции его на

входной сигнал, представляющий собой высокочастотное колебание, модулированное единичной функцией (функцией включения). Большое значение переходная характеристика имеет для приемников импульсных радиотехнических систем. По ней могут быть определены (рис.4) время установления τ y - время изменения выходного напряжения от 10 до 90% установившейся величины; время запаздывания τ о - временной интервал от момента, включения модулирующего напряжения

до момента, когда выходное напряжение достигает половины установившейся величины; величина выбросов - отношение максимального отклонения выходного напряжения от установившейся величины.

Определение параметров переходной характеристики приемника поясняется рис.4.

Следует отметить, что время установления, характеризующее инерционность приемника, связано с его верхней граничной частотой F в определяемой по амплитудно-частотной характеристике приемника приближенным соотношением

τ у = (0,45 - 0,5)/F в

которое часто используется при расчете импульсных радиоприемников.

Выходные данные приемника регламентируют величину выходной мощности или выходного напряжения приемника.

Выходной мощностью приемника называется мощность, подводимая к оконечному устройству с токовым управлением (громкоговоритель, рулевая машинка, автопилот и т.п.). Ее величина определяется целевым, назначением приемника и конкретным типом оконечного устройства. При использовании оконечных устройств с бестоковым управлением, (электронно-лучевые трубки, электронные устройства на полевых транзисторах и электронных лампах и т.п.) вместо выходной мощности задают выходное напряжение (в телевизионных приемниках - 20 - 30 В. в радиолокационных приемниках с яркостной индикацией - 20 - 30 В. с индикацией отклонением - 40-80 В).

а принимать слабые по интенсивности радиосигналы и количественный критерий этой способности. Последний во многих случаях определяется как минимальный уровень радиосигнала в приёмной антенне (эдс, наводимая сигналом в антенне и выражаемая обычно в мв или мкв , либо напряжённость поля вблизи антенны, выражаемая в мв/м ), при котором содержащаяся в радиосигнале полезная информация ещё может быть воспроизведена с требуемым качеством (с достаточными громкостью звучания, контрастностью изображения и т.п.). В простейших радиоприёмниках чувствительность зависит главным образом от степени усиления сигналов в них: с увеличением коэффициента усиления нормальное воспроизведение информации достигается при более слабом радиосигнале (Ч. р. считается при этом более высокой). Однако в сложных радиоприёмных устройствах (например, связных) такой путь повышения Ч. р. теряет смысл, поскольку в них интенсивность полезных радиосигналов может оказаться сравнимой с интенсивностью действующих на антенну одновременно с этими сигналами внешних помех радиоприёму (См. Помехи радиоприёму), искажающих принимаемую информацию. Предельная Ч. р. в этом случае называется чувствительностью, ограниченной помехами; она является параметром не только приёмника, но зависит и от внешних факторов. При наиболее благоприятных условиях (главным образом при приёме в диапазоне метровых и более коротких волн и особенно при космической радиосвязи) внешние помехи слабы и основным фактором, ограничивающим Ч. р., становятся внутренние флуктуационные шумы радиоприёмника (см. Флуктуации электрические). Последние в нормальных условиях работы радиоприёмника имеют постоянный уровень, поэтому Ч. р., ограниченная внутренними шумами, - вполне определённый параметр; за меру Ч. р. в этом случае часто принимают непосредственно уровень внутренних шумов, характеризуемый коэффициентом шума или шумовой температурой (См. Шумовая температура) (см. также Пороговый сигнал).

Лит.: Чистяков Н. И., Сидоров В. М., Радиоприёмные устройства, М., 1974.

Н. И. Чистяков.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Чувствительность радиоприёмника" в других словарях:

Способность радиоприёмника принимать слабые сигналы, а также количеств. мера этой способности, определяемая как миним. уровень входного сигнала, при к ром на выходе приёмника обеспечивается желаемый эффект: определ. качество и громкость звука,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

средняя используемая чувствительность радиоприёмника - 3.84 средняя используемая чувствительность радиоприёмника (напряженность поля, для данных): Средняя напряженность поля, созданная несущей на номинальной частоте радиоприемника, промодулированной нормальным тестовым сигналом, которая обеспечивает… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Чувствительность, сенситивность (от лат. sensus чувство, ощущение) количественная характеристика способности устройства реагировать определенным образом на внешнее воздействие, один из главных технических параметров для некоторых… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Чувствительность. Чувствительность способность объекта реагировать определённым образом на определённое малое воздействие, а также количественная характеристика этой способности.… … Википедия

РАДИОПРИЁМНИК - РАДИОПРИЁМНИК. Радиовещательные приёмники служат для индивидуального или коллективного слушания передач радиовещательных станций. Большая часть радиоприёмников даёт возможность воспроизводить граммофонную запись с помощью проигрывателей. При… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства

Устройство для преобразования электрических сигналов с выхода антенны в электрические сигналы, соответствующие подаваемым, на вход радиоканала. Радиоприёмник усиливает принимаемые сигналы до необходимых значений (независимо от величины входных… … Энциклопедия техники - Детекторный приёмник, 1914 г … Википедия

Устройство, предназначенное (в сочетании с антенной (См. Антенна)) для приёма радиосигналов или естественных радиоизлучений и преобразования их к виду, позволяющему использовать содержащуюся в них информацию. В зависимости от назначения Р … Большая советская энциклопедия

Чувствительность является мерой способности радиоприемного устройства обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается минимальным значением ЭДС сигнала на входе радиоприемного устройства, при котором имеет место требуемое отношение сигнал-шум на выходе при отсутствии внешних помех.

Чувствительность радиоприёмника, способность радиоприёмника принимать слабые по интенсивности радиосигналы и количественный критерий этой способности. Последний во многих случаях определяется как минимальный уровень радиосигнала в приёмной антенне (эдс, наводимая сигналом в антенне и выражаемая обычно в мв или мкв , либо напряжённость поля вблизи антенны, выражаемая в мв/м ), при котором содержащаяся в радиосигнале полезная информация ещё может быть воспроизведена с требуемым качеством (с достаточными громкостью звучания, контрастностью изображения и т.п.). В простейших радиоприёмниках чувствительность зависит главным образом от степени усиления сигналов в них: с увеличением коэффициента усиления нормальное воспроизведение информации достигается при более слабом радиосигнале ( считается при этом более высокой). Однако в сложных радиоприёмных устройствах (например, связных) такой путь повышения Чувствительность радиоприёмника теряет смысл, поскольку в них интенсивность полезных радиосигналов может оказаться сравнимой с интенсивностью действующих на антенну одновременно с этими сигналами внешних помех радиоприёму , искажающих принимаемую информацию. Предельная Чувствительность радиоприёмника в этом случае называется чувствительностью, ограниченной помехами; она является параметром не только приёмника, но зависит и от внешних факторов. При наиболее благоприятных условиях (главным образом при приёме в диапазоне метровых и более коротких волн и особенно при космической радиосвязи) внешние помехи слабы и основным фактором, ограничивающим Чувствительность радиоприёмника , становятся внутренние флуктуационные шумы радиоприёмника (см. Флуктуации электрические ). Последние в нормальных условиях работы радиоприёмника имеют постоянный уровень, поэтому Чувствительность радиоприёмника , ограниченная внутренними шумами, - вполне определённый параметр; за меру Чувствительность радиоприёмника в этом случае часто принимают непосредственно уровень внутренних шумов, характеризуемый коэффициентом шума или шумовой температурой (см. также Пороговый сигнал ).Чувствительность приемника - одна из главных его характеристик, которая определяет возможность дальнего приема передач. Чем меньше чувствительность, тем "дальнобойнее" приемник. Поэтому применительно к чувствительности обычно пользуются выражениями лучше-хуже вместо больше-меньше, понимая под лучшей чувствительностью такую, которая выражается ее меньшим значением. Существует несколько определений чувствительности, и во избежание путаницы всегда необходимо знать, о какой чувствительности идет речь. Приняты следующие определения: чувствительность, ограниченная усилением; чувствительность, ограниченная синхронизацией; чувствительность, ограниченная шумами.

Чувствительность радиоприемника является параметром, который позволяет оценить возможность приемника принимать слабые сигналы радиостанций. Различают максимальную и реальную чувствительность приемника.

Реальная чувствительность определяет минимальный уровень входного сигнала, при котором обеспечивается стандартная (испытательная) выходная мощность при заданном соотношении напряжения входного сигнала к напряжению шумов. Для отечественных приемников испытательная выходная мощность принята равной 50 или 5 мВт, в зависимости от класса приемника. Заданное соотношение сигнал-шум при измерении реальной чувствительности приемника в диапазонах ДВ, СВ, KB - не менее 20 дБ, на УКВ - не менее 26 дБ.

Чувствительность приемника по напряжению (для наружных антенн) измеряется в микровольтах. Чувствительность приемника тем выше, чем меньше это напряжение. При работе с внутренней (встроенной) антенной чувствительность выражается минимальной напряженностью электрического поля и измеряется в микровольтах или милливольтах на метр (мкВ/м или мВ/м).

Максимальная чувствительность - это чувствительность, ограниченная усилением. Она определяет такой минимальный уровень сигнала, при котором обеспечивается стандартная (испытательная) выходная мощность при установке всех органов управления приемника в положения, соответствующие максимальному усилению. Чувствительность радиоприемника зависит от многих факторов: усилительных свойств всех каскадов тракта приемника, уровня собственных шумов, ширины полосы пропускания и др.

Современные приемники обладают очень высокой чувствительностью. Например, приемники высшего класса в УКВ диапазоне имеют чувствительность 1... 2 мкВ, а в диапазоне KB - 5... 10 мкВ.

Чувствительность радиоприемника обычно выражается в мил­ливольтах на метр (мВ/м) или в микровольтах (мкВ). Наибольшей чувствительностью обла­дают супергетеродинные радиопри­ёмники (супергетеродины), в которых с помощью специальных устройств- гетеродина и смесителя-перед детек­тированием производится преобразование (понижение) частоты радиосигнала, не изме­няющее закона модуляции. Полученный в результате преобразования сигнал т. н. про­межуточной частоты дополнительно усилива­ется по ней, после чего детектируется и снова усиливается (по звуковой частоте).

Свойство радиоприемного устройства, позволяющее отличать полезный радиосигнал от радиопомехи по определенным признакам, свойственным радиосигналу, называется избирательностью . Иначе, это способность радиоприемного устройства выделять нужный радиосигнал из спектра электромагнитных колебаний в месте приема, снижая мешающие радиосигналы.

Различают пространственную и частотную избирательности. Пространственная избирательность достигается за счет использования антенны, обеспечивающей прием нужных радиосигналов с одного направления и ослабление радиосигналов с других направлений от посторонних источников. Частотная избирательность количественно характеризует способность радиоприемного устройства выделять из всех радиочастотных сигналов и радиопомех, действующих на его входе, сигнал, соответствующий частоте настройки радиоприемника.

Избирательность - параметр, характеризующий способность радиоприемника принимать и усиливать сигнал рабочей частоты на фоне "мешающих" сигналов других передатчиков, работающих на соседних каналах (частотах). Этот параметр часто путают или смешивают с понятием "помехозащищенность". Помехозащищенность - более широкое, нежели избирательность, понятие. Ведь помехой можно считать как сигнал другого передатчика, который излучает постоянно на соседней частоте, так и кратковременный разряд молнии, при котором излучается очень широкий спектр частот. Но если относительно узкополосный сигнал соседнего передатчика удается нейтрализовать схемотехническими решениями (частотной селекцией или фильтрацией), то широкополосный кратковременный сигнал помехи отфильтровать практически невозможно, и с помехой приходится бороться другими способами, в частности, применяя специальные способы кодирования и последующей обработки информационной составляющей сигнала. Именно на этом принципе построены РСМ-устройства.

Термин "избирательность" в характеристике радиоприемного устройства обычно дополняют словами "по соседнему каналу" и характеризуют его при помощи конкретных физических понятий и величин. Обычно это звучит примерно так: "избирательность приемника по соседнему каналу составляет - 20 dB при расстройке +/- 10 кГц". Физический смысл этой неуклюжей фразы таков: если частота "мешающего" сигнала отличается от "рабочей" частоты на 10 кГц (выше или ниже), то при равных уровнях "полезного" и "мешающего" сигналов на входе приемника, уровень "мешающего" сигнала на выходе приемника будет на 20 dB (в 10 раз) меньше уровня "полезного" сигнала. А если этот параметр будет равен -40 dB, то "мешающий" сигнал ослабнет в 100 раз и т.д. Иногда этот многоэтажный параметр заменяют одной из составляющих - шириной полосы пропускания. Ширина пропускания в выше приведенном примере равна 20 кГц, или +/- 10 кГц относительно центральной частоты (которая у нас определяется номером канала). Дальше мы поясним это при помощи спектральной диаграммы. А вот "помехозащищенность" РРМ приемника, к сожалению, однозначно охарактеризовать не удается.

В УКВ диапазоне избирательность по соседнему каналу измеряется при двух значениях расстройки мешающего сигнала - 120 и 180 кГц. Это объясняется тем, что для системы радиовещания в диапазоне УКВ, ближайший соседний канал (мешающий) отстоит от частоты полезного сигнала на 120 кГц, когда оба сигнала имеют одну и ту же синфазную модуляцию, а ближайший соседний канал, имеющий другую модуляцию, отстоит от частоты полезного сигнала на 180 кГц.

Избирательность по соседнему каналу определяется в основном трактом промежуточной частоты и в пределах диапазона изменяется незначительно.

Избирательность по зеркальному каналу определяет ослабление радиоприемником мешающего сигнала, отстоящего от принимаемого на удвоенное значение промежуточной частоты. Селективные (избирательные) свойства радиоприемника по зеркальному каналу определяются резонансными свойствами избирательных цепей до преобразователя частоты (входных цепей, УВЧ).

Избирательность по промежуточной частоте определяет ослабление приемником мешающего сигнала, частота которого равна промежуточной частоте приемника. Работа радиостанций на этих частотах запрещена. Однако в ряде случаев гармоники радиостанций могут совпадать с промежуточной частотой приемника. При этом они могут быть сильными помехами при приеме других радиостанций.

Ослабление помехи с частотой, равной промежуточной, осуществляется резонансными контурами входных цепей и усилителя высокой частоты. Для большего ослабления этой помехи на входе приемника включают специальный фильтр, который настраивают на промежуточную частоту и тем самым ослабляют проникновение помехи во входные контуры приемника.

В.Ефремов

В журнале "Ремонт & Сервис" ранее рассматривались общие вопросы построения специальных шкал децибел и проблемы, возникающие при переходе от абсолютных значений к децибельной шкале и наоборот . В качестве практического примера была приведена специальная шкала, часто используемая при проведении измерений сигналов низких частот на нагрузке сопротивлением 600 Ом.

В современной высокочастотной технике большинство генераторов сигналов, предназначенных для проверки чувствительности радиоприемных устройств (РПУ), рассчитаны на работу с 50-омной согласованной нагрузкой и на подключение 75-омной нагрузки через специальные переходные устройства. Уровень ВЧ-напряжения на выходе генератора устанавливается либо ступенями, либо плавно, а шкалы выходного напряжения при этом могут иметь различную градуировку в зависимости от типа генератора. Чувствительность приемников ранее выражали в микровольтах, а в последнее время стали использовать для этого специальные шкалы децибел. В связи с этим на практике иногда возникают трудности, связанные с быстрым переводом и определением конкретных численных значений в различных шкалах.

В литературе рассмотрены высококлассные универсальные приборы, предназначенные для проверки чувствительности РПУ. Они позволяют устанавливать уровни ВЧ-напряжения на выходе и производить перевод их численных значений в различные шкалы автоматически. К сожалению, большинству мелких предприятий, занятых ремонтом электронной аппаратуры, они пока недоступны. Более того, им часто приходится пользоваться приборами, произведенными достаточно давно, но до сих пор отвечающими необходимым техническим требованиям при проведении периодических проверок. К таким приборам можно отнести, например, широко распространенный высокочастотный генератор сигналов Г4-107. Выходное напряжение этого генератора на согласованной нагрузке 50 Ом в режимах НГ и ЧМ можно регулировать от 1 В до 1 мкВ и в режимах АМ и ИМ от 0,5 В до 0,5 мкВ. Регулировка производится дискретно и плавно в пределах каждой ступени. Шаг ступенчатой регулировки равен 1 дБ. При этом шкала ступенчатого аттенюатора проградуирована в децибел-вольтах (дБВ). Он (аттенюатор) позволяет устанавливать уровень выходного ВЧ-напряжения от 0 до -119 дБ. Кроме этого, с помощью внешнего аттенюатора можно дополнительно уменьшить уровень напряжения на 20 дБ, т.е. минимальный уровень довести до -139 дБ.

При практической работе с генератором и определении чувствительности РПУ, для перевода уровня выходного сигнала дБВ в мкВ необходимо использовать две специальные таблицы, которые даются в технической документации . При пользовании ими возникают неудобства, связанные с переводом численных значений дБВ в мкВ и наоборот, что особенно заметно в верхней части таблиц, где значения напряжений в мкВ представлены в виде чисел со степенями. Кроме этого, на практике почти всегда приходится использовать внешний аттенюатор, так как чувствительность современных РПУ может быть выше 1 мкВ. Уровень выходного сигнала генератора при этом будет ниже -119 дБ. Прямой перевод уровней ниже этого значения в прилагаемых таблицах вообще не предусмотрен.

Уровни выходного сигнала в дБВ расположены в центральной части таблиц. Им соответствуют значения в единицах, указанных стрелками, т.е. в мВ вверху и в мкВ внизу таблицы. При этом для наглядности соответствующие ряды имеют одинаковое цветовое оформление. Такие же таблицы можно изготовить для других приборов, имеющих ступенчатые аттенюаторы с подобными шкалами. Уровни менее 0,1 мкВ округлены до более реальных с практической точки зрения величин.

Как уже было отмечено выше, в последнее время в технической документации и в литературе уровень ВЧ-сигнала часто указывают в децибельных шкалах. Так, чувствительность РПУ указывают в дБмкВ. Нулевой уровень в этом случае соответствует напряжению ВЧ-сигнала 1 мкВ при сопротивлении нагрузки 50 Ом. Переход к значениям уровня сигнала в мкВ или мВ для этой шкалы можно производить по табл. 1б.

Широкое распространение в радиотехнических измерениях получила специальная шкала дБм. Нулевой уровень этой специальной шкалы соответствует мощности ВЧ-сигнала 1 мВт, рассеянной на 50-омной резистивной нагрузке. При этом, как и в предыдущих случаях, уровни сигнала ниже этого значения будут иметь отрицательный знак. Выразить уровень ВЧ-сигнала в дБм можно, используя одно из математических выражений:

При проведении радиотехнических измерений на практике перевод уровня ВЧ-сигнала из мкВ и мВ в дБм удобно осуществлять также с помощью специальных диаграмм или таблиц. Диаграммы, приводимые в литературе , дают наглядное представление о соотношениях между различными шкалами, но, к сожалению, не позволяют определить точное числовое значение уровня сигнала. Табл. 3 предназначена для перевода уровней ВЧ-сигналов, выраженных в мВ и мкВ, в дБм или наоборот.

Дискретность и числовые значения уровней, представленных в мВ и мкВ, соответствуют табл. 1, т.е. подходят для работы с генератором Г4-107 и другими приборами, имеющими подобную шкалу уровней. В центральной части табл. 3 приведены значения уровней сигналов в дБм, перевод которых осуществляется так же, как и в предыдущих таблицах. Практическое использование приводимых таблиц, в особенности табл. 1 и 3, не ограничивается только приведенными выше примерами.

Литература
1. В. Ефремов. Практическое использование специальных шкал децибел. Ремонт & Сервис, 2000, № 1. с. 55-56.

2. А. Дубинин. Сервис-мониторы IFP-7550. Ремонт&Сервис, 1999, № 11, с. 55-56.

3. Генератор сигналов высокочастотный Г4-107. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

4. Э. Ред. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике, М.: Мир, 1990, с. 171.