Аналоговые и цифровые радиоприемные устройства

Министерство образования и науки Российской Федерации 

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ 

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) 

 

 
 
 

В.П. ПУШКАРЁВ 

 
 

 

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ 

РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Учебное пособие 

 

 

 
 
 
 
 

Томск 
2018 

 

 
 

Министерство образования и науки Российской Федерации 

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ 

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) 

 

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ (РТФ) 

 

КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ (РТС) 

 
 

В.П. ПУШКАРЁВ 

 
 

 

АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ 

РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

Учебное пособие 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 
2018 

 
 

УДК
621.396.6:621.391.8

ББК
32.849
Н 62

Рецензенты: 

О. В. Стукач, доктор технических наук, профессор Отделения автоматизации и 
робототехники Инженерной школы информационных технологий и робототехники Национального исследовательского Томского политехнического университета ОАР ИШИТР ФГЛОУ ВО НИ ТПУ, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050. 

 

Б.И. Авдоченко, д-р. техн. наук, профессор кафедры  

радиоэлектроники и систем связи Томского государственного 

 университета систем управления и радиоэлектроники 

 
Пушкарёв В.П. 

Н 62
Аналоговые и цифровые радиоприёмные устройства: учебное пособие / В. П. Пушкарёв. – Томск: РТФ, ТУСУР, 2018. – 237 с.

 

В учебном пособии представлены: классификация и основы построения функциональ
ных и структурных схем радиоприёмных устройств с различными видами модуляциями; физические принципы работы основных функциональных узлов; особенности обработки радиосигналов аналоговых и цифровых систем радиовещания, радиосвязи, радиолокации и позицирования. 

Учебное пособие представляет интерес для студентов, обучающихся по направлениям 

подготовки бакалавров, магистров и специалистов направлений «Радиотехника», «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Информатика и вычислительная техника» 
профиля «Автоматизация проектирования микро- и наноэлектронных устройств для радиотехнических систем», обучающихся по очной, вечерней, заочной формам высшего образования, 
в том числе с применением технологии дистанционного обучения. Рекомендуется для самостоятельной подготовки студентов к практическим, лабораторным занятиям и курсовому проектированию. 

 

© Пушкарёв В. П. 2018 
© Оформление. 

РТФ, ТУСУР, 2018 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................... 9 

1. КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ .......................................... 10 

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ15 

2.1. Обобщённая структурная схема радиоканала. Общие требования .... 15 

2.2. Основные показатели технических характеристик ............................. 15 

2.3. Классификация и основные качественные показатели ....................... 23 

2.4. Частотные диапазоны систем радиовещания, радиосвязи  и 

радиодоступа............................................................................................ 25 

2.4.1. Диапазоны частот звукового и телевизионного вещания ............. 26 

2.4.2. Диапазоны любительской, служебной и гражданской связи ....... 27 

2.4.3. Частотные диапазоны систем сотовой телефонии  и радиодоступа 3-го, 

4-го поколения, WiFi и Bluetooth ..................................................... 31 

2.4.4. Частотные диапазоны космических систем радиосвязи, радиовещания, 

навигации и позицирования ............................................................. 33 

2.5. Шумы и помехи радиоприёму ................................................................ 34 

2.6. Описание радиосигналов, эффективная ширина спектра сигналов 

систем радиовещания, радиосвязи и радиодоступа ............................ 40 

2.6.1. Сигналы аналоговых систем радиовещания и радиосвязи ........... 40 

2.6.2. Особенности формирования сигналов цифровых систем радиовещания 

и радиосвязи....................................................................................... 44 

2.6.3. Особенности формирования сигнала цифрового  эфирного 

телевизионного вещания .................................................................. 45 

2.6.4. Особенности формирования сигналов телефонии GSM ............... 46 

2.6.5. Особенности формирования сигналов цифровых систем управления 

радиодоступом ................................................................................... 47 

2.7. Электромагнитная совместимость и нелинейные искажения, 

возникающие в линейном тракте радиоприёмника ............................. 49 

3. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА 

РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ ....................................................... 53 

3.1. Обобщённая структурная схема радиоприёмных устройств .............. 53 

3.2. Радиоприёмники детекторного типа и прямого усиления .................. 54 

3.3. Сверхрегенеративные радиоприёмные устройства ............................. 55 

3.4. Супергетеродинные радиоприёмные устройства ................................ 56 

3.5. Радиоприёмные устройства прямого преобразования ........................ 59 

3.6. Инфрадинные радиоприёмные устройства ........................................... 61 

3.7. Приёмо-передающие устройства радиотехнических систем .............. 61 

4. ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ ............ 63 

4.1. Входные цепи радиоприёмных устройств ............................................ 63 

4.1.1. Общие сведения, классификация и структура входной цепи ....... 63 

4.1.2. Антенны и эквиваленты антенн радиоприёмных устройств ........ 64 

4.1.3. Основные определения и соотношения из теории  колебательных 

контуров в радиоприёмных устройствах ........................................ 69 

4.1.4. Входные цепи диапазонных радиоприёмных устройств при различных 

связях с ненастроенной антенной и нагрузкой .............................. 75 

4.1.5. Входная цепь с магнитной антенной ............................................... 86 

4.1.6. Входные цепи с настроенной антенной .......................................... 88 

4.1.7. Входные цепи с электронной перестройкой по частоте ................ 92 

4.1.8. Шумовые свойства антенно-фидерной системы ............................ 95 

4.2. Селективные усилители радиосигналов радиоприёмников .............. 100 

4.2.1. Общие сведения и структура селективных усилителей .............. 100 

4.2.2. Усилители радиочастоты ................................................................ 102 

4.2.3. Усилители промежуточной частоты ............................................. 105 

4.2.4. Шумовые свойства усилителей радиочастоты ............................. 108 

4.3. Преобразователи частоты радиоприёмных устройств ...................... 111 

4.3.1. Общие сведения о преобразовании частоты................................. 111 

4.3.2. Анализ передаточных свойств преобразователя частоты ........... 114 

4.3.3. Шумовые свойства преобразователей частоты ............................ 116 

4.4. Детекторы радиоприёмных устройств ................................................ 118 

4.4.1. Общие сведения и структура детекторов радиосигналов ........... 118 

4.4.2. Детектор АМ – сигналов ................................................................. 119 

4.4.3. Детектор радиоимпульсных сигналов ........................................... 124 

4.4.4. Синхронный детектор ..................................................................... 125 

4.4.5. Корреляционный детектор ............................................................. 126 

4.4.6. Детектор частотно-модулированных сигналов ............................ 126 

4.4.7. Фазовые детекторы радиосигналов ............................................... 130 

5. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ В 

РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВАХ ............................................... 132 

5.1. Общие сведения о системах регулирования ....................................... 132 

5.2. Ручные регулировки усиления ............................................................. 132 

5.3. Система автоматической регулировки усиления ............................... 134 

5.4. Система автоматической подстройки частоты ................................... 139 

5.5. Система фазовой автоподстройки частоты ........................................ 142 

5.6. Оценка устойчивости автоматических регулировок в радиоприёмных 

устройствах ............................................................................................ 145 

6. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ  

РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ ..................................................... 148 

6.1. Общие сведения по построению схем радиоприёмников ................. 148 

6.2. Особенности построения радиоприёмников АМ-сигналов систем 

звукового вещания ................................................................................ 153 

6.3. Особенности построения приёмников УКВ ЧМ-сигналов  систем 

монофонического радиовещания ........................................................ 153 

6.4. Особенности построения радиоприёмников ЧМ-сигналов систем 

стереофонического звукового вещания .............................................. 156 

6.4.1. Особенности восприятия человеком объёмного звука ................... 156 

6.4.2. Требования к системе стереофонического вещания ....................... 157 

6.4.3. Особенности построения структурных схем стереофонических 

радиоприёмников УКВ ЧМ-сигналов ................................................. 159 

6.4.4. Шумы и чувствительность стереофонических радиоприёмных 

устройств ................................................................................................ 162 

6.5. Особенности построения телевизионного приёмника ...................... 163 

6.6. Особенности построения профессиональных приёмников .............. 166 

6.6.1. Классы радиоизлучений ..................................................................... 166 

6.6.2. Структурные схемы линейного тракта профессиональных 

радиоприёмных устройств ................................................................... 169 

6.6.3. Особенности построения приёмников Си-Би диапазона ............... 170 

6.6.4. Особенности построения радиоприёмных устройств систем связи 

миллиметрового и оптического диапазонов ...................................... 174 

6.6.5. Особенности построения панорамных радиоприёмных устройств

 ................................................................................................................. 178 

6.6.6. Особенности построения радиолокационного приёмника 

импульсных сигналов ........................................................................... 183 

7. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПРИЁМНИКОВ  С ЦИФРОВОЙ 

ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛОВ .................................................................. 188 

7.1. Общие сведения ЦОС в радиоприёмных устройствах ...................... 188 

7.2. Требования к элементам приёмников цифровых сигналов .............. 189 

7.3. Основные элементы цифровых радиоприёмных устройств ............. 191 

7.3.1. Цифровые фильтры ............................................................................ 192 

7.3.2. Преобразователь Гильберта .............................................................. 194 

7.3.3. Цифровые преобразователи частоты ................................................ 195 

7.3.4. Цифровые генераторы ........................................................................ 196 

7.3.5. Цифровые детекторы сигналов ......................................................... 197 

7.3.5.1. Цифровые детекторы АМ сигналов .............................................. 197 

7.3.5.2. Цифровые детекторы сигналов с фазовой модуляцией .............. 199 

7.3.5.3. Цифровые частотные детекторы .................................................... 201 

7.4. Радиоприёмные устройства с додетекторной ЦОС ........................... 205 

7.5. Радиоприёмные устройства с последетекторной цифровой 

обработкой сигналов ............................................................................. 206 

8. ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ  

ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ ............... 209 

8.1. Стандартные условия измерения ......................................................... 209 

8.2. Методы измерения технических характеристик  радиовещательного 

приёмника .............................................................................................. 210 

8.2.1. Метод измерения диапазона принимаемых частот ......................... 210 

8.2.2. Метод измерения реальной чувствительности  радиоприёмного 

устройства .............................................................................................. 211 

8.2.3. Односигнальная методика измерения избирательности  

радиоприёмных устройств ................................................................... 211 

8.2.4. Метод измерения общей низкочастотной характеристики ............ 212 

8.2.5. Метод измерения действия автоматической регулировки  усиления

 ................................................................................................................. 213 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................. 215 

ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................... 216 

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .... 221 

ГЛОССАРИЙ ................................................................................................. 227 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Дисциплина «Радиоприёмные устройства» является одной из важных со
ставляющих профилирующих дисциплин для ряда радиотехнических специаль
ностей. Основной задачей учебного пособия является ознакомление студентов 

радиотехнических специальностей с принципами построения современных ра
диоприёмных устройств различного назначения, предназначенные для приёма 

энергии электромагнитных волн и последующего преобразования их в электри
ческие сигналы с целью выделения полезной информации. 

Радиоприёмные устройства используются в управлении бытовой техникой 

и радиотехнических системах: системах пассивной и активной радиолокации и 

навигации; в системах радиосвязи, телевидения и радиовещания; в системах кос
мической, сотовой и пейджинговой связи, а также в панорамных устройствах и 

системах мониторинга источников радиоизлучения. 

Современное радиоприёмное устройство представляет собой сложную си
стему, характеризуемую большим числом взаимосвязанных параметров, по
этому на всех стадиях его проектирования целесообразно использовать систем
ный подход. Он заключается в применении определённой последовательности 

этапов проектирования и использовании методов синтеза и оптимизации, позво
ляющих получить оптимальную систему при определённых (заданных) крите
риях качества. 

В учебном пособии представлены также основы теории радиоприёма, об
зор методов и способов обработки радиосигналов. Рассмотрены концепции ос
нов построения структурных и электрических принципиальных схем радиопри
ёмных устройств. 

 

1. КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

«... человек, пожелавший переговорить с другом, и не знающий где тот 
находится, позовёт электрическим голосом, который услышит только 
тот, чьё электрическое ухо настроено на этот вызов; он спросит: где ты? 
И прозвучит ответ: я в глубине шахты, на вершине Анд, или в далёком 
океане. Но может быть не будет никакого ответа, и тогда он будет знать, 
что друг его умер» [1]. 

Английский физик Уинстон Эдвард Айртон (1847 – 1908 гг.) 

Создание радио связывают с успешным практическим применением ра
диоволн в регистрации дальних атмосферных грозовых разрядов, осуществлён
ным А.С. Поповым в России в 1895 г., и быстрого развития искрового радиоте
леграфа. Первым, кто отметил распространение электрических процессов в ат
мосфере, является Луиджи Гальвани, который в 1771 году установил, что искро
вые разряды в электрофорной машины действуют на небольшом расстоянии на 

мышцу препарированной лягушки, вызывая вздрагивание при прикосновении 

металлическим предметом. Наилучший эффект был получен при соединении 

мышцы лягушки с проводом, поднятым на крышу дома, а нерв лягушки с прово
дом, опущенным в колодезь. Учёный отметил, что если в окрестностях происхо
дили грозовые разряды, то лапка лягушки вздрагивала. Для обнаружителей про
странственных электрических процессов, позволяющих получить полезную ин
формацию, с XVIII века применяется термин «детекторы». Радиоприёмное 

устройство Гальвани состояло из антенны, приёмника (детектора), заземления и 

детектора. Таким образом, лягушечья лапка, в опытах Гальвани, можно считать 

первым приёмником радиосигналов [1, 2]. 

Эпохальное значение радио приобрело опубликование в 1888 году, откры
тий и изобретений Генриха Герца, благодаря которым открылись перспективы 

создания средств электросвязи с неограниченными ранее возможностями. Невы
сокая чувствительность приёмника принимаемых сигналов позволяли осуществ
лять приём только на расстояния 8...10 м от передатчика, что ограничивало его 

применение за пределами лаборатории. 

Система радиосвязи передатчикприёмник, была продемонстрирована Г. 

Маркони в его первых опытах радиосвязи во второй половине 1895 года и в 1896