Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Основы приема и обработки сигналов. Часть 1

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 695427.01.99
Доступ онлайн
104 ₽
В корзину
В учебном пособии изложены основы теории приема и обработки радиосигналов, описаны основные схемотехниче-ские решения и теоретические основы работы радиоприемных устройств в целом и их узлов. Предназначено для студентов высших учебных заведе-ний радиотехнических специальностей, обучающихся по направлениям ”Радиотехника” и ”Инфокоммуникационные технологии и системы связи”.
Плаксиенко, В. С. Основы приема и обработки сигналов. Часть 1: Учебное пособие / Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. - Ростов-на-Дону:Издательство ЮФУ, 2016. - 80 с.: ISBN 978-5-9275-1926-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/989963 (дата обращения: 15.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
В.С. Плаксиенко
Н.Е. Плаксиенко

ОСНОВЫ ПРИЕМА 

И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Часть 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРВЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В.С. Плаксиенко
Н.Е. Плаксиенко

ОСНОВЫ ПРИЕМА 

И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Часть 1

Учебное пособие

Таганрог 

Издательство Южного федерального университета

2016

УДК 621.391.262(075.8)+621.391.24(075.8)
ББК 32.811я73

П371

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Южного федерального университета

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, зав. каф. РЭС Инсти
тута сферы обслуживания и предпринимательства (филиал ДГТУ)

Марчук В.И.;

кандидат технических наук доцент кафедры РПрУ и ТВ 

ИРТСУ ИТА ЮФУ Кравец А.В.

Плаксиенко, В.С.

П371 
Основы приема и обработки сигналов : учебное пособие / 

Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. ; Южный федеральный 
университет. – Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2016. – 80 с.

ISBN 978-5-9275-1926-2

В учебном пособии изложены основы теории приема и 

обработки радиосигналов, описаны основные схемотехнические решения и теоретические основы работы радиоприемных 
устройств в целом и их узлов.

Предназначено для студентов высших учебных заведе
ний радиотехнических специальностей, обучающихся по 
направлениям
”Радиотехника”
и ”Инфокоммуникационные 

технологии и системы связи”.

ISBN 978-5-9275-1926-2
УДК 621.391.24(075.8)

+621.391.24(075.8)

ББК 32.811я73

Южный федеральный университет, 2016
Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., 2016

Введение

Курс «Основы приема и обработки сигналов» является 

одним из основных для обучения грамотного специалиста в 
области радиотехники, так как радиоприем является не только важнейшей, но и наиболее трудной задачей радиотехники.

Учебное пособие (часть 1) посвящено рассмотрению 

принципов действия, свойств и физических процессов во 
входных цепях радиоприемного устройства. В нем изложены 
теоретические основы радиоприема, приведена классификация и основные показатели радиоприемных устройств, рассмотрены узлы линейного тракта приемника: входные цепи, 
усилители радиочастоты.

Изучив материал учебного пособия, студент получит 

представление о теоретических основах радиоприема и об 
основных проблемах развития радиоприемных устройств. Будет знать назначение, функции и физические процессы, происходящие в радиоприемнике и в его отдельных частях. Приобретет навыки проектирования радиоприемников  различного назначения.

Каждый раздел учебного пособия заканчивается кон
трольными вопросами для самопроверки.

Учебное пособие подготовлено с учетом многолетнего 

опыта прочтения лекций, проведения практических и лабораторных работ по дисциплине “Радиоприемные устройства”.

Настоящее пособие предназначено для студентов ра
диотехнических специальностей вузов.

1. Основные этапы развития теории и техники 

радиоприёма

История развития радиоприёмных устройств, как и всей 

радиотехники, неразрывно связана с именем гениального 
изобретателя радио Александра Степановича Попова.

7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического 

общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал работу первого в мире радиоприёмника, названного им грозоотметчиком. Менее чем через год, 24 марта 1896 г., на заседании того же общества А. С. Попов произвёл передачу первой 
в мире радиограммы на расстояние 250 метров без проводов.

Все последующие годы жизни А. С. Попова были посвя
щены совершенствованию изобретённого им нового способа 
связи. Год 1901. Человечество ещё не пришло в себя от изумления: всего 5 лет назад изобретён способ передавать сигналы 
на расстояние без проводов. В обиход входят новые, непривычные для слуха слова: “радио”, “беспроволочный телеграф”. И вот Маркони задумывает смелый опыт – пытается 
осуществить связь не на десять километров, а на гигантские 
расстояния между континентами. Передатчик установлен в 
Англии, на полуострове Корнуолл. Приёмное устройство – за 
тысячи километров, в Северной Америке, на полуострове 
Ньюфаундленд. С точки зрения теоретиков это был эксперимент, обречённый на неудачу. Не могли радиоволны через 
тысячи километров Атлантического океана обогнуть выпуклость земного шара, волна непременно должна была затухнуть. 

Таков был строгий приговор теории. Но, как это часто 

бывает, эксперимент с этим обстоятельством не посчитался. 
Радиосвязь на длинной трассе через просторы Атлантики была осуществлена. И сила сигнала во много раз превышала 
расчётную! Пришлось срочно искать объяснение этому чуду. 
Так была открыта ионосфера.

В то время для радиосвязи использовались искровые или 

дуговые передатчики и детекторные приёмники на основе 
знаменитого когерера. Когерер использовался для обнаружения электромагнитных колебаний в первых опытах по радиосвязи А. С. Попова и Г. Маркони. Под воздействием поля 
приходящей волны между опилками возникали микроскопические разряды, образовывались микроскопические “мостики”, и сопротивление когерера резко уменьшалось, что и приводило к срабатыванию реле. В дальнейшем помощники А. С. 
Попова П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий обнаружили детекторный эффект когерера, обусловленный нелинейностью 
вольт-амперной характеристики, и использовали для приёма 
на головные телефоны (1899). В последующих опытах в 
1901 г. было замечено, что чувствительность приёмника к 
слабым сигналам резко возрастала, если с приёмником был 
связан собственный генератор, пусть даже маломощный, 
настроенный на частоту, близкую к частоте принимаемого 
сигнала. Собственный генератор был назван гетеродином, а 
приёмник – гетеродинным.

С изобретением кристаллического детектора (1906–1908)

и переходом на излучение незатухающих колебаний гетеродинные приёмники стали незаменимы. При настройке местного гетеродина на частоту, отличающуюся на 0,5-1 кГц от 
частоты принимаемой станции, они обеспечивали слуховой 
приём телеграфных сигналов на телефонные трубки, в результате чего чувствительность и селективность приёмника 
резко возросли, а следовательно, увеличилась и дальность 
связи. В те годы считалось, что наиболее дальняя связь возможна лишь на сверхдлинных волнах. Для генерации незатухающих колебаний на этих, сравнительно низких частотах, 
широко использовались мощные электромашинные генераторы. Для приёма сигналов использовали колесо Гольдшмидта, 
вращаемое моторчиком. Телефоны через коммутатор подключались непосредственно к антенне или к настроенному 

антенному контуру. Если частота коммутации немного отличалась от частоты принимаемого сигнала, в телефонах были 
слышны биения со звуковой частотой. По-видимому, это был 
первый смеситель мультипликативного типа.

11 ноября 1911 г. была впервые установлена односторон
няя радиосвязь самолёта с землёй. В начале первой мировой 
войны под руководством Н. Д. Папалекси была создана радиостанция для двусторонней радиосвязи самолёта с землёй. 

В эпоху расцвета гетеродинных приёмников был изобре
тён генератор на вакуумном триоде (Мейснер, 1913) и супергетеродин (Леви, 1917). Само название супергетеродинные 
приёмники получили от гетеродинных. Гетеродинный приём 
около полутора десятилетий безраздельно царил в области 
телеграфной связи. Но с 20-х годов в передатчиках стали широко использовать амплитудную модуляцию (АМ), а в приёмниках – радиолампы. Приёмники прямого усиления содержали один-два каскада усиления радиочастоты, ламповый детектор и несколько каскадов усиления звуковой частоты. Позиции приёмников прямого усиления значительно укрепил 
регенератор (Армстронг, 1922). Благодаря введению положительной обратной связи, значительно увеличилась и селективность, и чувствительность приёмника. Широкое использование регенератора позволило выявить несколько аспектов 
его использования

Для приема АМ-сигналов обратная связь устанавлива
лась несколько ниже критической, т.е. такой, когда собственные колебания в контуре регенератора ещё не возникали, но 
потери энергии в контуре в значительной степени компенсировались. Эффективная добротность контура достигала нескольких тысяч, что приводило к увеличению и селективности, и чувствительности. Для приёма телеграфных сигналов 
обратная связь в контуре устанавливалась больше критической, в контуре возникали собственные колебания, а в цепи 
лампы появлялся ток биений с частотой, равной разности ча
стот принимаемых и собственных колебаний. Регенератор 
превращался в автодинный приёмник. С появлением в 30-х 
годах ламповых супергетеродинных приёмников, где основная селективность получалась за счёт полосовых фильтров в 
тракте промежуточной частоты, эти приёмники были забыты.

Супергетеродинные приёмники обычно проектировались 

для приёма АМ - сигналов и оснащались обычным амплитудным детектором, одинаково хорошо реагировавшим и на сигнал, и на помехи. Для приёма телеграфных сигналов на биениях служил второй, или “телеграфный”, гетеродин, возбуждавшийся на частоте, близкой к промежуточной. Часто его 
колебания просто подмешивали к сигналу промежуточной 
частоты (ПЧ), подаваемому на амплитудный детектор, теряя 
тем самым дополнительную селективность, обеспечиваемую 
УЗЧ, и ухудшая качество сигнала из-за его прямого детектирования. Широкое распространение однополосной модуляции заставило ввести в супергетеродин второй смеситель, 
преобразующий сигнал ПЧ на звуковые частоты.

Безраздельное господство супергетеродинных приёмни
ков привело к тому, что к 50-м годам радиоспециалисты и радиолюбители пребывали в уверенности, что существуют 
лишь два больших класса радиоприёмных устройств: приёмники прямого усиления и супергетеродины. Первые обладали 
существенными недостатками (малая чувствительность и селективность, необходимость одновременной перестройки нескольких контуров, неравномерность параметров по диапазону, склонность к самовозбуждению и т.д.), вторые эти недостатки устраняли, но… взамен имели собственные (наличие 
зеркальных и побочных каналов приёма, интерференционные 
свисты, необходимость сопряжения контуров и т.д.).

В 40 –50-х годах стремительно развивается СВЧ-техника. 

Это произошло вследствие развития элементной базы: полупроводниковых и ламповых приборов. 

Вспомнили принцип гетеродинного приёма радиолюби
тели, использующие при работе в эфире самые “дальнобойные” виды сигналов – телеграфные и однополосные телефонные. С конца 60-х годов стали появляться сообщения о хороших результатах, полученных с гетеродинными приёмниками, при использовании чрезвычайно простых схемных решений. Оказалось, что они работают не хуже, а часто даже и 
лучше, чем сложные ламповые. Например, первый транзисторный гетеродинный приёмник (Бингхем и Хейворд, 1968) 
обеспечил приём в США азиатских станций в диапазоне 80 
метров. Немало способствовала возрождению гетеродинного 
приёма и новая элементарная база, ведь создать УЗЧ с чувствительностью в доли микровольта на лампах практически 
невозможно, а на транзисторах и ИМС – сравнительно несложно. Название появилось новое – приёмник прямого преобразования (directconversionreceiver, DCR), подчёркивающее 
факт прямого, без предварительного переноса на ПЧ, преобразования радиочастоты в звуковую – именно преобразования, а не детектирования. Этим гетеродинные приёмники радикально отличаются от приёмников прямого усиления, что 
позволяет выделить их в отдельный класс радиоприёмных 
устройств. Из других, менее точных названий, использовались и ещё иногда используются такие, как гомодинный приёмник, синхродин и супергетеродин с нулевой ПЧ.

Таким образом, можно сказать, что приёмник – это 

сложная система взаимодействующих друг с другом частей. 
Все они неразрывно связаны и работают как одно слаженное 
целое.

В процессе своего развития приёмник прошёл путь от 

грозоотметчика (в котором когерер служил своего рода “активным элементом”) до современного супергетеродинного 
приёмника, конструктивно выполненного в виде одной микросхемы; от громоздкого лампового приёмника, до портативного, размещённого в телефонной трубке. Всё это за каких-то 

Доступ онлайн
104 ₽
В корзину