Что такое пороговая чувствительность приемника
Чувствительность приемника
Одним из важнейших показателей качества тракта приема является чувствительность приемника. Она характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника определяется как минимальный уровень входного сигнала устройства, необходимый для обеспечения требуемого качества полученной информации. Качество может быть оценено заданной битовой вероятностью ошибки (BER), вероятностью приема ошибочного сообщения (MER) или отношением сигнал-шум SNR (Signal-to-Noise Ratio) на входе демодулятора приемника. Если чувствительность приемника ограничивается внутренними шумами, то ее можно оценить реальной или предельной чувствительностью приемника, коэффициентом шума или шумовой температурой.
Чувствительность приемника с небольшим усилением, на выходе которого шумы практически отсутствуют, определяется э.д.с, (или номинальной мощностью) сигнала в антенне (или ее эквиваленте), при которой обеспечивается заданное напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника.
Чувствительность приемника определяется коэффициентом его усиления КУС. Приемник должен обеспечивать усиление даже самых слабых входных сигналов до выходного уровня, необходимого для нормального функционирования устройства, однако, на входе приемника действуют помехи и шумы, которые также усиливаются в приемнике и могут ухудшать качество его функционирования. Кроме того, на выходе приемника появляются его усиленные внутренние шумы. Чем меньше внутренние шумы, тем лучше качество приемника, тем выше чувствительность приемника.
Реальная чувствительность приемника равна э.д.с. (или номинальной мощности) сигнала в антенне, при которой напряжение (мощность) сигнала на выходе приемника превышает напряжение (мощность) помех в заданное число раз. Предельная чувствительность приемника равна э.д.с. или номинальной мощности РАП сигнала в антенне, при которой на выходе его линейной части (т. е. на входе детектора), мощность сигнала равна мощности внутреннего шума.
При задании чувствительности приемника в виде э.д.с., она измеряется в микровольтах. Современные приемники мобильной связи обладают чувствительностью на уровне десятых долей микровольта. Способ задания чувствительности приемника в виде э.д.с. приводит к тому, что при различном входном сопротивлении приемника мы будем получать различное значение э.д.с. Поэтому, несмотря на то, что все современные приемники систем мобильной связи имеют входное сопротивление 50 Ом, чувствительность приемников задается в терминах мощности сигнала на входе приемника. Чувствительность определяется как отношение мощности на входе приемника к уровню мощности 1 мВт и выражается в логарифмическом масштабе в дБм.
(дБм)
Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать коэффициентом шума N0, равным отношению мощности шумов, создаваемых на выходе линейной части приемника эквивалентом антенны (при комнатной температуре T0 = 290 К) и линейной частью, к мощности шумов, создаваемых только эквивалентом антенны. Очевидно,
, (1)
где k = 1,38 • 10 –23 Дж/град — постоянная Больцмана;
Пш — шумовая полоса линейной части приемника, Гц;
РАП — мощность сигнала, Вт.
Из (1) видно, что мощность сигнала, соответствующую его предельной чувствительности и отнесенную к единице полосы частот, можно выразить в единицах kT0:
, (2)
Предельную чувствительность приемника можно также характеризовать шумовой температурой приемника Тпр, на которую надо дополнительно нагреть эквивалент антенны, чтобы на выходе линейной части приемника мощность создаваемых им шумов равнялась мощности шумов линейной части. Очевидно, 
, откуда
(3)
На реальную антенну воздействуют внешние шумы, номинальная мощность которых 
,
где ТA — шумовая температура антенны. Поэтому на выходе линейной части
Для получения равенства мощностей сигнала и шумов необходима мощность
Понравился материал? Поделись с друзьями!
Вместе со статьей «Чувствительность приемника» читают:
Диапазон рабочих частот радиоприемных устройств В зависимости от значения принимаемой частоты схемные и конструктивные решения радиоприемников могут значительно различаться.
https://digteh.ru/WLL/DiapPrmFr.php
Качественные показатели радиоприемников
Качественные показатели радиоприемников
При оценке качества приемника прежде всего говорят о том, как звучит воспроизводимая им передача, на каких волнах он позволяет вести прием, насколько хорошо принимает передачи дальних радиостанций, как хорошо отстраивается от помех, создаваемых другими станциями, и т. д. Все эти, а также и другие свойства приемника характеризуются рядом показателей. Для радиовещательных приемников нормы на эти показатели установлены Общесоюзным стандартом (ГОСТ 5661—51); для приемников профессиональных и специальных такие нормы устанавливаются соответствующими техническими условиями.
В настоящей статье рассматриваются наиболее важные показатели (параметры) радиовещательных приемников и методы их измерения.
Диапазон принимаемых частот. Радиовещательные приемники рассчитаны на прием станций, работающих в диапазоне длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких (КВ) волн. Выпускаемые в настоящее время приемники первого и второго классов и некоторые приемники третьего класса имеют все три диапазона, более дешевые приемники — третьего и четвертого классов — только диапазоны ДВ и СВ.
По ГОСТ установлены следующие границы для диапазонов: ДВ —от 150 до 415 кгц (2 000—732 м), СВ— 520—1 600 кгц (577—187 м) и КВ—от 3,95 до 12,1 мггц (76—24,8 м).
Выходная мощность. Нормальная работа радиоприемника означает работу с определенной громкостью, а громкость, как известно, зависит от величины электрической мощности, развиваемой на его выходе. Однако для полной характеристики громкости, помимо выходной мощности, большое значение имеет еще и КПД громкоговорителя.
Воспроизведение звука в радиоприемнике неизбежно сопровождается некоторыми искажениями, поэтому полезной считается такая электрическая мощность на выходе приемника, при которой искажения, появляющиеся в процессе усиления, не превышают некоторой допустимой величины. Величина этой мощности измеряется в ваттах или вольтамперах и зависит главным образом от типа лампы, работающей в выходном каскаде, и ее режима.
Для приемников различных классов ГОСТ установлены следующие нормы выходной мощности: для приемников первого класса — 4 ва, для сетевых приемников второго класса—1,5 ва и третьего класса — 0,5 ва; для батарейных второго класса — 0,15 ва. При этом на средних звуковых частотах искажения не должны превышать 5% для приемников первого класса, 7% — для второго класса и 10% — для остальных.
Чувствительность. Способность принимать слабые сигналы является одним из важнейших свойств приемника. Параметром, который служит для оценки этого свойства, является чувствительность приемника. Для того чтобы принимать слабые сигналы, приемник должен обладать высокой чувствительностью, т. е. обеспечивать большое усиление этих сигналов.
Чувствительность характеризуется величиной напряжения сигнала, которое необходимо подать на вход приемника для того, чтобы получить на выходе нужную выходную мощность. Поскольку источником этого напряжения является ЭДС, создаваемая в антенне сигналами принимаемой станции, под чувствительностью условились понимать ту величину ЭДС в антенне, при которой на выходе приемника получается установленная для данного приемника мощность.
Чувствительность измеряется в микровольтах. Чем меньше микровольт нужно подать на вход приемника для получения’ требуемой выходной мощности, тем выше его чувствительность. Поскольку усиление приемника на разных частотах различно, то и чувствительность оказывается также неодинаковой по диапазону. Однако если схема приемника хорошо проработана и налаживание его произведено тщательно, то чувствительность можно сделать достаточно равномерной.
Согласно ГОСТ чувствительность радиовещательных приемников должна быть: для первого класса — не хуже 50 мкв на всех поддиапазонах, для второго класса — не хуже 200 мкв на ДВ и СВ и не хуже 300 мкв на КВ, для третьего класса (сетевых)—не хуже 300 мкв на ДВ и СВ и не хуже 500 мкв на КВ; у батарейных приемников третьего класса—не хуже 400 мкв на всех диапазонах.
При измерении чувствительности роль передающей станции выполняет генератор стандартных сигналов ГСС — создаваемые им высокочастотные колебания заменяют ЭДС в антенне. Чтобы по возможности приблизить условия измерения к условиям действительного приема, сигнал подают на вход приемника через так называемый эквивалент антенны — электрическую цепь, обладающую примерно такими же свойствами, как реальная антенна. Схема эквивалента антенны, применяемого при испытании радиовещательных приемников, приведена на рис. 1.
При измерении чувствительности, как и при всех остальных измерениях приемников, на вход приемника следует подавать модулированные колебания ВЧ. Частота модуляции обычно выбирается 400 гц, а глубина — 30%, что соответствует примерно средней глубине модуляции при реальном приеме. Но при таких условиях на выходе приемника развивается неполная выходная мощность. Это видно из следующего. Наибольшая неискаженная выходная мощность должна получаться, очевидно, при наиболее громких звуках, которые создают 100-процентную модуляцию. При 30-процентной модуляции напряжение звуковой частоты на выходе детектора составляет лишь 0,3 от наибольшего напряжения, получающегося при 100-процентной модуляции А поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, то при 30-процентной модуляции будет получаться мощность, равная примерно 0,1 от максимальной
Необходимо учитывать, что на выходе приемника, кроме полезных звуков, бывает слышен еще и вредный шум, который создается внутри самого приемника при большом усилении. Поэтому реальной чувствительностью приемника принято считать такой уровень сигнала, при котором шумы не мешают хорошему воспроизведению звука, т. е. когда напряжение звуковой частоты на выходе приемника не только обеспечивает нужную мощность, но и значительно превышает напряжение, создаваемое шумами. Для этого соотношение выходе должен превышать уровень шумов по крайней мере в десять раз.
Избирательность. Избирательность характеризует способность приемника выделять сигналы нужной станции и не пропускать сигналы других мешающих приему станций.
Об избирательности приемника можно судить по форме его резонансной характеристики, которая показывает, как изменяется чувствительность приемника при изменении частоты подводимого сигнала, если приемник при этом все время настроен на одну и ту же частоту. Наибольшая чувствительность, естественно, получается при настройке приемника в резонанс на принимаемый сигнал. Для сигналов, частота которых отличается от частоты настройки, чувствительность приемника уменьшается, т. е. они усиливаются меньше, и нормальную выходную мощность можно получить лишь при значительно большем напряжении сигнала на входе. Это значит, что мешающие станции будут прослушиваться гораздо слабее принимаемой.
По международным соглашениям частоты радиовещательных станций должны отличаться одна от другой не менее чем на 10 кгц. Следовательно, приемник не должен пропускать сигналы, частота которых отличается от частоты его настройки более чем на 10 кгц.
Обычно не производят сравнения приемников по форме резонансной характеристики, а ограничиваются измерением чувствительности при расстройке на 10 кгц в обе стороны от резонансной частоты, т. е. на частотах, соответствующих ближайшей, или, как говорят, соседней, по частоте радиостанции. Число, показывающее, во сколько раз уменьшается чувствительность приемника но отношению к станциям с частотами, отличающимися на +10 кгц от резонансной, называют избирательностью по соседнему каналу.
Измерение производится следующим образом. Вначале измеряют чувствительность приемника при резонансе, как описано выше, затем, не меняя настройки приемника, расстраивают ГСС на 10 кгц и увеличивают напряжение сигнала до тех пор, пока на выходе будет снова получена нормальная мощность. Это напряжение (в микровольтах) будет выражать чувствительность приемника при расстройке на 10 кгц. Отношение полученного числа микровольт к числу микровольт, выражающему чувствительность при резонансе, и будет определять избирательность приемника или ослабление по соседнему каналу. В супергетеродинном приемнике эта величина более или менее одинакова по всему диапазону.
шум, который создается внутри самого приемника при большом усилении. Поэтому реальной чувствительностью приемника принято считать такой уровень сигнала, при котором шумы не мешают хорошему воспроизведению звука, т. е. когда напряжение звуковой частоты на выходе приемника не только обеспечивает нужную мощность, но и значительно превышает напряжение, создаваемое шумами. Для этого соотношение
расстройке на 10 кгц должна уменьшаться не менее чем в 200 раз, для второго класса — не менее чем в 20 раз и для третьего класса — не менее чем в 10 раз.
Избирательность по соседнему каналу является параметром, одинаково важным для всех приемников, как прямого усиления, так и супергетеродинных. Но в супергетеродинном приемнике могут иметь место еще дополнительные помехи, свойственные только этому методу приема, так называемые зеркальные или симметричные помехи >. Как известно, в супергетеродине принимаемые сигналы преобразуются в колебания новой промежуточной частоты, которая представляет собой разность частот гетеродина и сигнала, и основное усиление ведется уже на этой частоте. Но для каждой частоты гетеродина существуют две частоты сигнала, при которых получается одинаковая разностная частота: одна из них выше частоты гетеродина, другая — ниже. Обе эти частоты располагаются симметрично относительно частоты гетеродина так, что одна из них представляет как бы зеркальное отображение другой (рис. 2). Отсюда и название «зеркальная» или «симметричная» помеха.
Задача приемника заключается в том, чтобы пропустить к преобразователю только одну из этих частот — нужную нам — и не пропустить вторую, мешающую. Это осуществляется во входных цепях приемника и в усилителе высокой частоты, если он имеется. Способность ослаблять зеркальные помехи по сравнению с принимаемыми сигналами характеризует избирательность приемника по зеркальному каналу. Для ее измерения вначале определяют чувствительность приемника на основной (принимаемой) частоте, затем, не меняя его настройки, увеличивают частоту ГСС на величину, равную удвоенной промежуточной частоте, и одновременно увеличивают напряжение ГСС до тех пор, пока на выходе приемника будет снова получена нормальная мощность. Это напряжение будет выражать чувстительность по зеркальному каналу. Отношение
чувствительность по зеркальному каналу (мкв)
чувствительность по основному каналу (мкв)
выражает избирательность приемника по зеркальному каналу. Величина ее в отличие от избирательности по соседнему каналу меняется по диапазону. На более коротких волнах избирательность по зеркальному каналу оказывается хуже. По ГОСТ ослабление зеркальной помехи должно быть у приемников первого класса не менее 1 000 раз на ДВ, не менее 300 раз на СВ и не менее 18 раз на КВ диапазонах; у приемников второго класса — не менее 60 раз на ДВ, не менее 30 раз на СВ и не менее четырех раз на КВ диапазоне и у приемников третьего класса не менее 20 раз на ДВ и не
менее 10 раз на СВ диапазоне.
Еще одним источником помех, характерных только для супергетеродинных приемников, являются сигналы радиостанций, частота которых равна промежуточной частоте приемника. Для борьбы с такими помехами на входе приемника включают специальные фильтры — контуры, настроенные на промежуточную частоту, которые закрывают сигналам на этой частоте доступ в приемник. ГОСТ устанавливает, что сигналы с частотой, равной промежуточной, должны ослабляться на пути от антенны к преобразователю в приемниках первого класса не менее чем в 100 раз, в приемниках второго класса — не менее чем в 50 раз и в приемниках третьего класса — не менее чем в 10 раз.
Частотная характеристика. Речь, пение и музыка состоят из большого числа звуковых колебаний различных частот. Поэтому для получения неискаженной передачи необходимо, чтобы отсутствовали частотные искажения, т. е. чтобы колебания самых различных звуковых частот усиливались одинаково,—в этом случае звучание будет естественным. О том, как выполняется это требование, можно судить по частотной характеристике приемника, которая показывает, как усиливаются в нем напряжения различных частот звукового спектра. Добиться полней равномерности усиления на всех звуковых частотах не удается; неравномерность особенно сказывается на частотах выше 3—4 кгц и ниже 100 гц— здесь усиление обычно уменьшается.
Поскольку в приемнике напряжение звуковой частоты создается после детектирования и усиливается в каскадах усиления НЧ, в первую очередь следует обеспечить хорошую частотную характеристику этого усилителя. Чтобы определить или, как говорят, снять ее, на вход усилителя НЧ (на гнезда звукоснимателя или на сетку первой лампы усилителя НЧ) подают от звукового генератора соответствующее напряжение, величину которого поддерживают постоянной. Частоту подаваемого напряжения изменяют через определенные интервалы в пределах всего звукового диапазона, и для каждой частоты измеряют напряжение на выходе приемника. При условии постоянства входного напряжения величина напряжения на выходе является мерой усиления. Достаточно равномерным считают усиление в тех пределах частот, где оно изменяется не более чем в два раза по сравнению с усилением на частоте 400 гц (рис. 3, кривая а).
Но такая частотная характеристика все же недостаточно точно отражает характер усиления напряжения различных звуковых частот в приемнике. Дело в том, что на пути от антенны до детектора спектр ВЧ колебаний, который содержит несущую частоту сигнала и
боковые частоты, создаваемые в процессе модуляции, проходит через ряд колебательных контуров и при этом неизбежно происходит ослабление боковых частот, передающих высшие звуковые частоты и наиболее далеко отстоящих по частоте от несущей. Таким образом, к детектору высшие звуковые частоты приходят уже несколько ослабленными по сравнению с остальным».
Полную картину усиления напряжения различных звуковых частот в приемнике можно получить, сняв частотную характеристику всего приемника от антенного входа, так называемую характеристику верности. Для этого на вход приемника подают от ГСС модулированный высокочастотный сигнал, частоту модуляции которого изменяют в пределах звукового диапазона, поддерживая при этом глубину модуляции и уровень колебаний несущей частоты неизменными. Характеристика верности отличается, как правило, большой неравномерностью усиления в области высших звуковых частот (рис. 3, кривая б).
Однако и характеристика верности не дает все же полной оценки качества звучания. Она характеризует лишь электрический тракт приемного устройства. Непосредственное же воспроизведение звуков осуществляется громкоговорителем, который вносит значительные частотные искажения. Поэтому полную оценку качества звучания могут дать только такие характеристики, которые отражают совместную работу приемника и громкоговорителя. Их называют характеристиками, снятыми по звуковому давлению. Эти акустические измерения отличаются относительно большой сложностью; их можно производить пока только в специально оборудованных лабораториях. Частотная характеристика приемника по звуковому давлению (рис. 4) имеет вид сильно изломанной кривой с большим числом пиков и провалов. Областью пропускания считается та часть звукового диапазона, в пределах которой наибольшее развиваемое звуковое давление отличается от наименьшего не более чем в пять раз. ГОСТ устанавливает для разных классов приемников границы частот, в пределах которых неравномерность не должна превышать указанную выше величину.
Можно измерить по звуковому давлению и нелинейные искажения, вносимые громкоговорителем.
Для приемников, особенно батарейных с малой выходной мощностью, очень важным является такой показатель, как величина звукового давления, развиваемого громкоговорителем при определенной стандартной величине подводимой к нему мощности. Чем больше это давление, тем громче звучит громкоговоритель при одной и той же выходной мощности приемника.
Методы электрических испытаний радиовещательных приемников установлены ГОСТ 5882—51.
Основные параметры передатчиков и приемников
Чтобы 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 🙂
Тип модуляции
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.
Мощность выходного сигнала
Чем мощнее передатчик – тем дальше он может передать сигнал, тем легче этот сигнал будет принять.
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.
U2 = PR
U2 = 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:
1. 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:
Кстати, выходные каскады большинства передатчиков работают в режиме С. Этот режим не подразумевает наличия смещения базы. То есть, на выходах таких каскадов всегда будет сигнал с отрезанными низами. Но с этим мирятся ввиду высокого КПД подобных каскадов. Гармоники вырезаются фильтрами, стоящими после каскада. Кстати, каскады, изображенные на схемах согласования, работают как раз в режиме C.
2. Амплитуда входного сигнала слишком велика, и необходимый коллекторный ток не может быть обеспечен.
Например:
В коллекторной цепи транзистора стоит резистор на 100 Ом,
напряжение питания – 25 В.
Соответственно, при полностью открытом транзисторе, коллекторный ток будет равен 25/100 = 0,25 А = 250 мА.
Коэффициент усиления транзистора– 50, то есть, коллекторный ток в 50 раз больше тока базы.
Теперь такая ситуация: на базу подали ток 10 мА. Каков будет ток коллектора?
Что? 500 мА? Ни фига подобного! Мы же только что говорили, что при ПОЛНОСТЬЮ открытом транзисторе, коллекторный ток составляет 250 мА. Значит, больше этого значения, он не сможет быть ни под каким соусом. Если мы будем увеличивать ток базы от нуля до 10 мА, то коллекторный ток будет возрастать только до тех пор, пока не станет равным 250 мА. После этого, он не увеличится, сколько бы мы не увеличивали ток базы. Такой режим транзистора называется «режим насыщения». В момент достижения коллекторным током отметки 250 мА, базовый ток равен 250/50 – 5 мА. То есть, для корректной работы данного каскада, на его вход нельзя подавать ток больше 5 мА. То же самое происходит и с сигналом. Если ток сигнала «зашкаливает» за определенное значение, то транзистор уходит в насыщение. На осциллограмме это проявляется в виде «спиленных» верхушек синусоиды:
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 достаточно 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.