Файл: Розов В.М. Измерения и контроль в однополосном радиооборудовании.pdf

мальная девиация частоты, Ут — скорость телеграфирования, т — индекс частотной манипуляции.

Нормы на занимаемую ширину полосы Взан устанавливаются по формулам [3] в зависимости от режима работы. Например, для

F1 при т ^ . 5 0 3ан=0П'± Г м, при т > 5 B3Bn= Bn±2FM (FM— ча­ стота манипуляции, равная 0,5УТ), для АЗА, АЗВ, АЗН, A3J Взан= = ВП(1+АВ), где АВ — допуск на расширение занимаемой полосы, ДВ = 0,15 для АЗА и АЗН (Вн = 300 Гц, Вв = 3400 Гц), для A3J

ДВ = 0,3.

Нормы на спектры внеполосного излучения определяются так­ же в зависимости от режима работы [1], [3].

Удовлетворяя требование согласования характеристик отдель­ ных звеньев в однополосных системах связи, приемные устройства строят с числом независимых телефонных каналов 1—2 при ши­ рине полос этих каналов 300—3400 Гц для внутрисоюзной радио­ связи и с числом независимых телефонных каналов 1—4 при ши­ рине полос этих каналов 250—3000 Гц для международной радио­ связи |[4].

В ряде приемных устройств иностранных фирм реализуются два широких телефонных канала с полосами 100—6000 Гц. В случге использования такого приемника для работы в четырехканаль­ ной системе к нему добавляются дополнительные устройства, раз­ деляющие сигналы, принятые в широких каналах, на два канала с полосами 250—3000 и 3250—6000 Гц и транспонирующие затем сигналы второго канала в полосу 250—3000 Гц.

Размещение всех телефонных каналов и их полосы определя­ ются характеристиками высококачественных разделительных (обычно кварцевых) фильтров. Выделение пилот-сигнала произ­ водится из принятого общего сигнала фильтром пилот-сигнала.

Для того чтобы амплитудно-частотные характеристики всех те­ лефонных каналов приемника не ухудшались из-за недостаточной

25

ширины полосы фильтров в предварительных каскадах приемника (УВЧ, УПЧ), полосы пропускания их выбирают заметно шире полосы, требуемой, например, для передачи по четырем телефон­ ным каналам. Попадая в эти расширенные полосы, шумовые сиг­ налы и сигналы соседних по частоте станций вызывают из-за не­ которой нелинейности характеристик ламп и транзисторов допол­ нительные мешающие сигналы на выходе приемника.

2.3.Нелинейность амплитудной характеристики и нелинейные искажения

При прохождении сигналов, в том числе и однополосных, по групповому тракту радиопередатчиков и радиоприемников нели­ нейность сквозной амплитудной характеристики этих трактов вы­ зывает разнообразные нелинейные эффекты. Интенсивность этих эффектов зависит от степени нелинейности характеристики, кото­ рая, в свою очередь, зависит от типов и режимов работы приме­ ненных ламп и транзисторов, от их загрузки, от внутреннего сопро­ тивления источников питания и др.

Чаще всего нелинейные эффекты рассматривают и оценивают лишь по нелинейным искажениям, поскольку другие проявления этих эффектов (например, изменение амплитуды полезного сигна­ ла), как правило, несущественны. В зависимости от вида ампли­ тудной характеристики нелинейного устройства или, в частности, группового тракта все нелинейные искажения разделяют на искажения из-за одностороннего ограничения, из-за двусторонне­ го ограничения, из-за центральной отсечки и нелинейные частото­ зависимые искажения.

В зависимости от характера входного сигнала (гармонический, амплитудномодулированный, многочастотный и др.) нелинейные ис­ кажения на выходе нелинейного устройства разделяют на гармо­ нические искажения, когда образуются дополнительные состав­ ляющие в спектре выходного сигнала на частотах, кратных частоте выходного сигнала, и комбинационные искажения, когда в спектре выходного сигнала образуются дополнительные составляющие (компоненты, продукты) с частотами m fi± n f2 в случае двухчас­ тотного исходного сигнала или с частотами tnfi<±nf2±,Lf3 в случае трехчастотного исходного сигнала и т. д. Здесь 1/ 1, f2, /з — частоты компонент исходного сигнала, а т, п, I могут принимать любые целые значения: 1; 2; 3 и т. д. Амплитуды нелинейных продуктов определяются не только амплитудами составляющих исходного сигнала и характером нелинейности амплитудной характеристики тракта, но также соотношениями амплитуд составляющих исход­ ного сигнала и порядком рассматриваемой компоненты.

В литературе, пожалуй, одинаково часто встречаются и другие названия для дополнительных составляющих в спектре выходного

26

ионические искажения, нелинейные переходные искажения. В этой книге, ниже, дополнительные составляющие спектров на выходе передатчика будут называться либо составляющими, либо продук­ тами. Для характеристики способа появления их по мере необхо­ димости будут использованы определения: линейные, нелинейные, переходные. Последнее определение будет относиться к тому слу­ чаю, когда изменение одного или нескольких парциальных сигна­ лов (относящихся к одному или нескольким каналам и входящих в групповой сигнал) из-за нелинейности амплитудной характери­ стики группового тракта приводит к появлению каких-то измене­ ний, искажений в остальных, входящих в групповой сигнал, пар­ циальных сигналах, относящихся к другим парциальным каналам. Иногда также для большей определенности расположения рас­ сматриваемой составляющей в спектре выходного сигнала будем показывать также ее порядок: продукт пятого порядка и т. д.

Наконец, термин «искажения» с определениями: нелинейные, гармонические, переходные, й-го порядка и т. д. — будет приме­ няться в основном в тех случаях, когда необходимо отметить изме­ нение первоначальных сигналов (или в исходном групповом сигна­ ле) при прохождении их через нелинейное устройство. Определе­ ния же, которые будут использоваться вместе с термином «иска­ жения», будут подчеркивать либо характер причины появления искажения (нелинейные из-за центральной отсечки и т. д.); либо отличительные признаки составляющих спектра выходного сигна­ ла, которые могут рассматриваться как главное следствие наблю-.

из-за нелинейности этого тракта обогащается дополнительными гармоническими составляющими. Часть этих дополнительных со­ ставляющих остается в полосе канала. Они вместе с полезным

в передатчиках. Эти составляющие находятся вне полосы частот передаваемых сигналов и относятся к группе побочных излуче­ ний. Они создают помехи для приема других радиостанций веща­ ния и телевидения.

Величина гармонических искажений в низкочастотном тракте оценивается среднеквадратичным коэффициентом гармоник (в ли­ тературе встречается еще название коэффициент нелинейных иска­ жений кни), равным отношению среднеквадратичной суммы ам­ плитуд напряжений гармоник к амплитуде напряжения первой гармоники при подаче на вход устройства напряжений одной ча­ стоты. Коэффициент гармоник обычно выражается в процентах:

У и \ + и\ + и\ + ...

1 0 0 % .

27

Применяемые на практике измерители нелинейных искажений (ИНИ) оценивают кни или коэффициент гармоник в соответствии с формулой

(2 . 1)

Различие результатов измерений по приведенным выше фор­ мулам составляет около 1,3% при Яд, = 20% и очень быстро умень­

шается с уменьшением величины Яд.

Коэффициент гармоник в вч устройствах обычно измеряют при помощи измерительных приемников, селективных вольтметров или анализаторов гармоник. При этом, как правило, измеряют порознь амплитуду напряжения основной частоты и амплитуды напряже­ ний второй, третьей гармоник. Коэффициент гармоник рассчиты­ вают по формуле Яд =Uo/Uь поскольку из-за избирательных

свойств нагрузки очень часто имеют место неравенства: £/з<сН2; £/4< t /2 н т. д.

В типовых передатчиках и приемниках коэффициент гармоник нч трактов обычно ниже 1—2%. Коэффициент гармоник на выхо­

интермодуляционные искажения, продукты взаимной модуляции, нелинейные переходы, невнятные искажения).

Комбинационные искажения возникают при наличии двух и более гармонических колебаний во входном сигнале нелинейной системы. Рассмотрим эти искажения на примере нелинейного пре­ образования суммы двух синусоидальных колебаний. Для анали­ за комбинационных продуктов подадим на вход нелинейного уст­ ройства (например, групповой тракт передатчика или приемника) два синусоидальных сигнала с амплитудами напряжения L/i и U2и

Ha выходе нелинейной системы в этом случае появятся состав­ ляющие основных сигналов с частотами ,coi и со2 и богатый спектр комбинационных продуктов с частотами вида пап±та, где п, пг=

= 1. 2 , З...

Часто оказывается удобным аппроксимировать амплитудную характеристику нелинейного устройства y = f(uBX) полиномом Я-й степени:

N

( 2. 2)

й = 0

где аь. — коэффициенты аппроксимирующего полинома.

28

линейного устройства будут иметь место следующие составляю­ щие:

а) исходные составляющие (вторая графа); б) составляющие, появившиеся из-за наличия квадратичного

частоты находятся выше и ниже полосы исходных сигналов. Эти сигналы не будут создавать помех в полосе исходных сигналов, не будут оказывать помехи вне этой полосы (входят в группу так называемых побочных внеполосных излучений). Остальные со­ ставляющие относятся к группе побочных излучений;

в) составляющие, появившиеся из-за наличия в аппроксими­ рующем полиноме члена в третьей степени (2.2) (четвертая гра­ фа).

Составляющие с частотами оц и со? попадут в рабочую полосу и вызовут искажения в виде изменения амплитуды исходных сиг­ налов. Составляющие Зсоь Зшг', 2coi-Ьшг, 2co2+ ,a>i и т . д . ( с м . рис. 2.36) не создадут помех в рабочей полосе.

Составляющие 2coi—шг и 2ш2—соi попадут в рабочую полосу частот и будут вызывать искажения. Они могут попасть в полосы соседних каналов (см. рис. 2.3в). При наличии во входном сигна­ ле трех и более компонент этого вида комбинационные составля­ ющие попадают и в полосу исходных сигналов, вызывая помехи не только в соседних каналах, но и в исходном. В этом случае можно говорить о помехах переходного и непереходного характе­ ра. Эти искажения называют нелинейными искажениями третьего

порядка; г) составляющие, появившиеся из-за наличия в аппроксимирую­

щем полиноме (2.2) члена в четвертой степени (пятая графа), на­ ходятся выше и ниже рабочей полосы и не вызовут искажений

29