Файл: Хмельницкий Е.А. Разнесённый приём и оценка его эффективности.pdf

на выход тот приёмник, который в данный момент имеет сигнал с наибольшей амплитудой. Таким образом, аппаратура разне­

сённого приёма должна содержать элементы, приведённые на

Рис. 13. Элементы устройства автовыбора

рис. 13. Устройство для сравнения амплитуд сигналов совмест­ но с управляющим устройством и выходной ступенью образует устройство автовыбора. Схемные особенности отдельных эле­

ментов устройства автовыбора изложены ниже.

Управляющее устройство может быть выполнено таким об­ разом, что при равных амплитудах сигналов оба приёмных уст­ ройства в равной степени будут участвовать в создании выход­ ного сигнала и приёмник с меньшим уровнем исключается по

мере уменьшения его амплитуды. В отличие от этого принципа выбора управляющее устройство иногда выполняется таким образом, что выходной сигнал образуется всегда только одним приёмным устройством.

В дальнейшем будем различать методы выбора большего

сигнала, и схемы, соответствующие этим методам, называть со­

ответственно схемой с неполным выбором и схемой с полным выбором. Такое деление методов выбора можно произвести не­ зависимо от рода работы (телефония или телеграфия).

В схеме разнесённого приёма сигналов частотного телеграфа имеются некоторые особенности [1; 7]. Одна особенность заклю­ чается в том, что амплитудные ограничители должны быть вклю­ чены после устройства сравнения уровней (рис. 14). Другая особенность вытекает из следующего. Если за управляющим устройством расположить частотный дискриминатор и быстро переключать приёмные каналы, то в формировании отдельного.

27

бода могут участвовать поочерёдно фильтры дискриминаторов одного и другого приёмников. Это обстоятельство приведёт к тому, что те боды, на которые пришлось переключение, будут иметь искажённую форму выходного импульса. Поэтому, с точ­ ки зрения уменьшения таких искажений, рационально располо­ жить управляющее устройство за частотным дискриминатором

(рис. 14).

Рис. 14. Блок-схема устройства для приёма на разнесённые антен­ ны (телеграф ЧМ)

Устройство автовыбора чаще всего осуществляется таким образом, что для выбора большего сигнала используются эле­

менты, имеющиеся в приёмных устройствах. Сложение проис­

ходит на общей нагрузке выпрямителей АРУ (автоматическая

регулировка усиления), на общей нагрузке диодных детекторов, а-в случае частотного телеграфа на общей нагрузке амплитуд­ ных ограничителей. Все эти схемы реализуют методы сложения с неполным выбором. Только в последние годы стали широко применяться схемы, содержащие специально сконструирован­ ные элементы автовыбора. В этом случае обычно реализуется

метод полного выбора.

2.Схемы автовыбора

Впростейших схемах использования разнесённого приёма автовыбор осуществляется за счёт объединения цепей АРУ при­ ёмников, участвующих в системе разнесённого приёма. Схема с

объединённой цепью АРУ приведена на рис. 15.

Широкое применение нашли устройства автовыбора, выпол-

28

ценные объединением нагрузок детекторов, при этом одновре­

менно объединяются цепи АРУ.

Рассмотрим работу двух детекторов на общую нагрузку [5]

Рис. 15. Блок-схема приёмного устройства с выбором сигналов е помощью АРУ

в качестве устройства автовыбора (рис. 16). Роль устройства сравнения выполняется нагрузкой RHC, а роль управляющего

устройства — диодами. Больший сигнал одного из приёмников создаёт на нагрузке RhC такое напряжение UQ, которое исклю­ чит прохождение тока через второй диод и тем самым исключит участие второго приёмника в формировании выходного сигнала.

Определим то минимальное различие в уровнях сигналов, которое необходимо для того, чтобы меньший сигнал вообще не участвовал в формировании сигнала на общей нагрузке. На­ зовём предельное соотношение между амплитудами сигналов, при котором воздействие одного из сигналов на выход исклю-

чается, критическим / «1 — ткр \1.

Так как обычно для детектирования используются большие уровни сигналов (несколько вольт), то справедливы уравнения теории детектирования сильных сигналов, поэтому, используя обозначения, приведённые на рис. 16, можно записать:

29

Уравнения (8) и (9) позволяют получить зависимость кри­ тического отношения амплитуд сигналов от отношения сопро-

тивлений —Такая расчётная зависимость

(10)

\“д /

30

приводится на рис. 17. Из графика следует, что выбором вели­ чины нагрузочного сопротивления можно существенно сокра­ тить различие в уровнях сигналов, при котором исключается воздействие на выходное устройство сигнала с меньшим уров-

нем. В обычных условиях — = 100, а это означает, что достаточ­

но заданной величине ткр

но 10% превышения амплитуды одного сигнала над другим,

чтобы меньший сигнал совсем не воздействовал на выходное

устройство.

Расчётные величины достаточно хорошо согласуются с эк­ спериментальными, поэтому можно сделать вывод, что среднее время одновременной работы двух приёмников на выходную ступень в случае включения детекторов на общую нагрузку бу­ дет невелико по сравнению с общим временем работы всего устройства разнесённого приёма.

Другим чрезвычайно простым способом осуществления прин­ ципа неполного автовыбора при разнесённом приёме является

схема сложения сигналов «а общем амплитудном ограничителе.

Такая схема используется в радиотелеграфии.

Принцип сложения на общем ограничителе состоит в том,

что сигналы с выхода двух приёмников на различных несущих

частотах подаются на общий ограничитель, а после этого огра­

31

ниченные сигналы различных приёмников расфильтровывают-

ся. Каждый из сигналов подаётся на свой частотный дискрими­ натор, после чего сигналы окончательно складываются по по­ стоянному току.

Методика расчёта уровня сигнала на выходе амплитудного ограничителя при подаче на его вход двух колебаний различ­ ной частоты предложена В. С. Мельниковым [1]. Согласно этой

тический интеграл II рода.

32

для автовыбора, в частности, требует специального рассмотре­ ния, которое выходит за рамки данной лекции. Здесь следует

заметить, что амплитудный ограничитель в’ схеме автовыбора при частотной радиотелеграфии не увеличивает число ложных знаков.

Хотя в простейших схемах автовыбора принцип полного вы­ бора не осуществляется, тем не менее существенное ухудшение

Рис. 19. Схема полного выбора

работы всей системы разнесённого приёма за счёт использова­ ния схем неполного выбора по сравнению со схемами, исполь­ зующими полный автовыбор, не должно иметь место, посколь­ ку в реальных условиях время, в течение которого имеются при­ мерно равные уровни, по сравнению со всем временем работы радиоустройства, невелико. Однако с целью дальнейшего улуч­ шения работы каналов связи нашли применение системы авто­ выбора, использующие принцип полного выбора [8]. На рис. 19

приведена схема такого устройства. В этой схеме имеются два

мультивибратора на лампах Л3 и Л4, превращающие напряже­ ния сравнения сигналов, снимаемые с нагрузок Ri и /?2, в пря­ моугольное напряжение для коммутации каналов. Время ком­ мутации в устройстве автовыбора в этом случае выбирается

настолько малым (15н20 мксек), что такое устройство ис-

33

пользуется с одинаковым успехом для телефонии и для теле­ графии.

На рис. 20 приведены осциллограммы сигналов на нагруз-

Рис. 20. Осциллограммы изменения уровней сигналов и изменения на­ пряжения переключения приёмников

ках 7?i и /?2 (верхняя часть рисунка) и напряжение переключе­ ния приёмников на выходных лампах (нижняя часть рисунка).

Рассмотрение схем автовыбора показывает, что сравнитель­ но простые схемы получаются в случае использования прин­ ципа неполного выбора. Этим можно объяснить широкое рас­ пространение таких схем.

34

В дальнейшем в примерах по оценке повышения устойчиво­

сти и выигрыша от применения разнесённого приёма расчёты будут проведены для схемы полного автовыбора.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗНЕСЁННОГО ПРИЁМА

1. Принцип работы системы автовыбора и устойчивость

канала связи

За счёт действия системы автоматической регулировки уси­ ления замирание уровня сигнала при одинарном приёме само по себе не сказывалось бы на качестве связи, если при таких замираниях не ухудшалось бы отношение сигнал/помеха. По­ этому к разнесённому приёму обычно прибегают при необходи­

мости улучшить отношение сигнал/помеха. Допустим, что каче­ ство связи зависит только от этого отношения (практически это условие почти всегда выполняется), тогда автовыбор должен

выполняться таким образом, чтобы в любой момент времени к

выходу был бы подключён тот приёмник, который имеет луч­ шее отношение сигнал/помеха. Следовательно, в идеальном слу­ чае автовыбор должен производиться по лучшему отношению сигнал/помеха.

Однако в реальных условиях мы не располагаем мгновенны­ ми значениями отношения сигнал/помеха и вынуждены при ав­ товыборе использовать приёмник с большим значением ампли­ туды суммы сигнала и помехи. Выбор приёмника с большим

значением суммы сигнала и помехи совсем не соответствует

наилучшему выбору, так как автовыбор мог подключить к выхо­ ду приёмник, у которого сумма сигнала и помехи превышает та­ кую же сумму на другом приёмнике только из-за того, что на под­ ключённом к выходу приёмнике вырос уровень помехи.

Очевидно, при равных средних уровнях сигнала и помехи в среднем будет одинаковое число подключений, связанных как с улучшением, так и с ухудшением отношения сигнал/помеха на выходе системы разнесённого приёма. В итоге разнесённый при­ ём при таком отношении сигнал/помеха вообще не даёт улучше­ ния, однако число случаев, приводящих к подключению приём­ ника с худшим отношением сигнал/помеха («ошибки автовы­ бора»), тем меньше, чем менее вероятно превышение одной суммы над другой за счёт возрастания уровня помехи. Поэтому

автовыбор «ошибается» тем реже, чем больше отношение сиг­ нал/помеха.

Таким образом, в реальных условиях автовыбор имеет прин­ ципиальный недостаток, заключающийся в том, что исправное устройство, вообще говоря, не всегда выбирает лучший сигнал потому, что «ошибается» автовыбор. В дальнейшем будет дана оценка эффективности разнесённого приёма с учётом этой осо­ бенности работы устройства автовыбора.

35