Основные характеристики приемного тракта

 

Чувствительность

Избирательность

Верность воспроизведения

4. Динамический диапазон (как сверху, так и снизу, то есть как по уровню нелинейных шумов, так и по уровню собственных шумов)

 

Чувствительность

 

Чувствительность приемника определяется как способность принимать слабые сигналы, причем количественно чувствительность характеризуется минимальной мощностью сигнала на входе, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибок приема при заданном отношении сигнал-шум на выходе.

Рассмотрим некоторый приемный тракт и введем его коэффициент шума, который определяется так: это есть отношение сигнал-шум на входе, приведенное к отношению сигнал-шум на выходе. То есть, следовательно: коэффициент шума радиоприемного тракта . ,где

отношение сигнал-шум на входе ( Signal - Noise Ratio )  

отношение сигнал-шум на выходе  

 

    Введены 2 генератора шума, один из которых характеризует шум, генерируемый антенной цепью и выделяемой на сопротивлении антенны ? , а второй генератор соответствует собственным шумам приемного тракта, то есть 1 шум является наведенным из антенны, а 2-ой является собственным шумом приемника.

Введем теперь в рассмотрение коэффициент передачи по мощности: .Характеризует как передачу шумов, так и пол. сигналов. Тогда, следовательно, шум на выходе .Коэф.шума:

 Логично, т.к. на входе не может быть шумов, связанных с прохождением сигнала ч/з приемный тракт. Окончательно:

 Из формулы следует:

1) Коффициент шума всегда больше 1, значит шумовые свойства только ухудшаются

2) Для уменьшения коэффициента шума, необходимо минимизировать собственные шумы приемного тракта.

3) В основном, чувствительность определяется шумовыми свойствами преселектора, то есть коэффициентом шума входных цепей и УРЧ.

Рассмотрим оценку чувствительности Т.е. необходимой входной мощности при заданных коэффициентах шума и отношении сигнал-шум на выходе.

 

 ### Сигнал шум на входе представим дробью и выразим входную мощность полезн. сигнала

Определим мощность для шума на входе. Тогда, следовательно:

 известное соотн. для мощности через напряжение

Предположим, что известно . известна спектр. плотность мощности шума. Средняя мощность шума напряжения(среднее квадрата) с ней связана соотношением (параграф 2): ШУМ БЕЛЫЙ

Предполагаем, что шум на входе белый, то есть его спектр равномерный и не зависит от частоты.

Введем в рассмотрение полосу приемного тракта, в которой осуществляется оценка, обозначим , тогда:

 Исчезло 2 pi ,т.к. перешли к f . Получили формулу ПРОСТОГО ВИДА для средней мощности шума на входе. Теперь:

Рассмотрим мощность шума, которую отдает сопротивление  сигнала в приемный тракт в случае режима согласования по мощности. Для этого введем в рассмотрение входной импеданс тракта и обозначим его . С учетом соотношения преобразования шумов линейной схемой в приемный тракт поступит новая (!!!) спектральная плотность входного шума, которую обозначим , причем этот спектр связан с входным через квадрат передаточной функции T:

 Было соотн. ч/з | H ( w )|

Используя формулы ### и вышеприведённые :

 (1/4 из T !!!)

Таким образом:

 Получ. формула + формула для перевода в децибелы

Третье слагаемое рассматривают, как правило, через дБм, то есть рассматривают величину мощности, приведенную к нормировке 1мВт. Тогда, в результате, получаем следующую величину: k , T - физ. константы, поэтому:

 Окончательная расчётная формула для чувствительности приемника

 

Пример:

 

1.2 дБ – достижимый коэффициент шума

 

Избирательность

 

Избирательность – способность приемного тракта выделять полезный сигнал из совокупности помех по известным признакам, свойственным сигналу. При оценке частотной избирательности оговаривают, по какому каналу приема оценивается данный параметр:

Не обязательно по основному. Например, избирательность по Зеркальному каналу.

Это обусловлено нелинейными свойствами преобразующих цепей, что приводит к появлению дополнительных каналов приема, о чём говорилось ранее.

Рассмотрим, по каким каналам определяется избирательность:

1. Соседний канал приема – в основном определяется избирательными свойствами УПЧ и зависит от величины отстройки между основным каналом приема и соседним. Какой канал называем соседним?

2. С учетом нелинейных свойств тракта преобразователя частоты промежуточная частота  определяется в общем случае следующим соотношением , где m и n–целочисленные коэффициенты. Отсюда предположим, что основной канал приема определяется коэффициентами

. Выражение для ПЧ для осн. канала приёма

2.1. Тогда дополнительный канал приема соответствует коэффициентам . Зеркальный канал???

2.2. 2-ой дополнительный канал – сигнал на промежуточной частоте.То есть когда

В этом случае избирательность в основном определяется преселектором. Т.к. это тракт радиочастот? Причем, если требуются особо жесткие условия по сигналу на промежуточной частоте, во входную цепь можно вводить режекторный фильтр на .

 

Т.е. избирательность по какому-либо каналу - это способность ВЫДЕЛИТЬ ЭТОТ канал (не отрезать!!!) T - коэффициент передачи (здесь: коэф. переждачи ВЦ)

3. Дополнительные каналы приема на гармониках частоты СИГНАЛА и гетеродина точнее близких к ним(в итоге сигнал близок к промежуточной!!!).

 m , n - целые числа, подбираются так, чтобы получить приблизительное равенство частот(в зависимости от того,о каком доп. канале идет речь).При этом при n =0 частота сигнала=0, т.е. он негармонический(?). При этом Частоты близки,их разность соотв. звуковой частоте(свист?)

Необходимо повышать линейность преобразователя Чтобы избежать появления доп. каналов приема и, во-вторых, повышать избирательность УПЧ. Чтобы отбросить эти самые доп. каналы приема

P.S.: в радиовещательных приемниках такой эффект получил название «комбинационные свисты» Речь о п.3 выше?

Количественно избирательность описывается функцией избирательности. Функция определяется следующим образом:

Можно видеть, что при нулевой отстройке избирательность минимальна. С увеличением отстройки избирательность повышается.Почему???Гипотеза: без отстройки у нас проходит ВСЁ,т.е. система наименее избирательна, при отстройке прохождение более сложно???

 

Верность воспроизведения

 

Верность воспроизведения – это способность приемника в отсутствие помех(!!!) воспроизводить на выходе с заданной точностью закон модуляции принимаемого сигнала. Количественно верность воспроизведения описывается двумя группами параметров: линейные искажения и нелинейные искажения.

    Линейные искажения обусловлены инерционностью Переходные процессы? элементов приемного тракта и не сопровождаются появлением новых спектральных составляющих в выходном спектре сигнала. Нет новых спектр. составляющих

    Нелинейные искажения определяются свойствами активных элементов приемного тракта Нелинейность ВАХ, ну и наоборот, сопровождаются появлением новых спектральных составляющих в выходном спектре сигнала. Есть новые спетр. составляющие(В продетектированном сигнале???). Гипотеза: Речь идёт не о процессе преобразования частоты в преобразователях частоты(это имеет отношение к оценке избирательности(!!!), кроме того, нежелательные каналы приема отфильтровываются)

Линейные искажения подразделяются на амплитудные и фазовые. Амплитудные линейные искажения описываются т.н. характеристикой верности воспроизведения. Она представляет собой зависимость выходного сигнала от модулирующей частоты при фиксированной несущей. Завал в высокочастотной области определяется влиянием паразитных емкостей. А завал в низкочастотной области определяется влиянием разделительных цепей. Вызвано инерционностью конденсаторов

Для оценки фазовых линейных искажений используют характеристику группового временного запаздывания, которое определяется таким образом:

 Производная от ФЧХ

    Уровень нелинейных искажений описывают параметром, получившим название «значения мощности интермодуляционных искажений 2-го, 3-го,…, n-го порядка».Пусть на входе сумма 2 сигналов с близкими частотами и амплитудами(но не равными):

Найдём выходной сигнал Рассмотрим нелинейные эффекты до 3-го порядка по приведенноё ниже формуле (многочлен третьего порядка)

Используются разл. тригонометрические и алгебраические формулы, в лекции(предположительно) ошибка, вывести самому!

 

Учитывая избирательные свойства тракта промежуточной частоты, можно отметить, что на выходе возникнут колебания, обусловленные воздействием близких частот, в том числе комбинационного характера.

Основную проблему будут представлять не гармоники, как таковые, а результат перекрестных искажений.

Значение мощности перекрестных искажений 3-го порядка – это есть мощность входного сигнала на частот , при которой гармоника перекрестных искажений на частоте  равна гармонике на частоте .

По определению это есть

 ???

Глава 3. Входные цепи

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: