Файл: Радиоприемные устройства учебник..pdf

—скорость сдвига может быть легко изменена;

—при «движении» последовательности в регистре сигнал не ос­ лабляется;

—регистр фильтра может быть использован и для выполнения

других операций в промежутки времени, когда он не выполняет основ­ ных функций,

которые определяют перспективность его использования в схемах радиоприемных устройств.

Большой вклад в разработку радиолокационных систем внесли многие ученые различных стран и, в частности, советские ученые Берг А. И., Кобзарев Ю. Б., Котельников В. А., Минц А. Л., Сифоров В. И. и др.

Дополнительные сведения о радиолокационных приемниках можно найти в гл. 12 и в [15, 16].

13.3.Особенности приемников систем радиосвязи

ирадиовещания

Приемники, используемые в системах радиосвязи и радиовещания, по степени согласования структуры схемы со структурой ожидаемых радиосигналов занимают промежуточное положение между радиоло­ кационными и телевизионными приемниками.

При проектировании системы радиосвязи сравнительно большой объем априорной информации о структуре ожидаемых радиосигналов позволяет использовать способы согласования, аналогичные рассмот­ ренным для радиолокационных приемников.

В системах радиовещания в настоящее время согласуют только полосу пропускания приемника с полосой частот, занимаемой ожи­ даемым радиосигналом. Например, для хорошего воспроизведения зву­ чания симфонического оркестра и безупречного воспроизведения речи необходима полоса частот 65-1-10 000 Гц, удовлетворительное вос­ произведение музыки и хорошее качество воспроизведения речи можно обеспечить при полосе пропускания 100-1-6000 Гц, удовлетворитель­ ное качество воспроизведения речи —при полосе пропускания 150 4- 4-2500 Гц. Результирующую полосу пропускания приемника обычно выбирают в соответствии с указанными значениями.

Исследование априорных закономерностей в структуре речи приве­ ло в последние годы к разработке специальных устройств — вокоде­ ров, в которых речь синтезируется на основании приема информации о ее основных характеристиках. Такое согласование структуры речи со структурой схемы вокодера позволяет уменьшить необходимую для передачи речи полосу частот в 10—20 раз, что, в свою очередь, приводит к повышению помехоустойчивости радиосвязи. Несомненно, что априорные закономерности в формировании музыкальных про­ изведений, которые изучают в настоящее время с помощью ЭЦВМ, смогут быть использованы в будущем для более точного согласования структуры радиосигналов со структурой схемы приемника при приеме информации музыкальных произведений.

511

Сигналы в системах радиосвязи и радиовещания

В с и с т е м а х р а д и о с в я з и применяют различные радиосиг­ налы. Ряд десятилетий единственным переносчиком информации являлось гармоническое колебание с различными видами модуляции и манипуляции: амплитудной, частотной, фазовой, относительной фазо­ вой и т. д. Освоение метрового диапазона волн и совершенствование радиолокационной техники привело к использованию в системах радио­ связи периодической последовательности импульсов с гармоническим заполнением. При этом возможен ряд видов модуляции и манипу­ ляции: временная импульсная модуляция, частотная импульсная ма­ нипуляция и т. д.

В последние десять лет в системах радиосвязи все большее распро­ странение получают псевдослучайные (шумоподобные) сигналы с базой В > 1, рассмотренные в § 13.2. В таких системах для переноса инфор­ мации в канале связи применяют несколько различных реализаций этих сигналов, которые разделяют в приемнике с помощью согласован­ ных фильтров, осуществляющих селекцию по их форме [17], Сущест­ венная особенность систем радиосвязи с такими сигналам!) состоит в том, что полоса частот передачи существенно шире полосы переда­ ваемого сообщения. Благодаря этому такие системы могут успешно ра­ ботать при наличии в их полосе ряда частот обычных узкополосных радиостанций.

Важной проблемой, от решения которой в значительной мере за­ висит дальнейшее развитие средств связи, является проблема уста­ новления надежной связи в каналах при наличии многолучевого ха­ рактера распространения радиоволн в ионизированной среде. Нали­ чие многолучевого распространения приводит к искажению прини­ маемых сигналов, в частности на декаметровых волнах к флюктуациям мощности принимаемого сигнала на входе приемника. Применение псевдослучайных сигналов позволяет решить и эту проблему.

Дело в том, нто такие сигналы, как уже отмечалось в § 13.2, об­ ладают хорошими корреляционными свойствами, т. е. при выполнении условия согласования (13.17) в приемнике они могут быть преобразо­ ваны в импульсы, длительность которых обратно пропорциональна ширине используемой полосы частот. На декаметровых волнах наи­ более часто встречающиеся значения времени запаздывания лежат в пределах 0,44—1,4 мс. Для того чтобы разделить лучи с временем запаздывания !зап^0,1 мс, длительность импульса на выходе приемника должна быть !и = тЭфф= l/F ^ O .l мс и, следовательно, в этом случае псевдослучайный сигнал должен занимать полосу частот F ^ 10 КГц. После того как лучи разделены, их можно совместить во времени и сложить. Так как лучи будут складываться арифметически, то можно получить выигрыш в помехоустойчивости, который по отношению мощностей сигнала и помехи может быть порядка 20—30 дБ. Методы

512

В большинстве систем радиовещания применяют AM или ЧМ гармо­ нические радиосигналы.

Совершенствование систем радиовещания привело в последние годы к созданию стереофонического радиовещания [18]. Такие си­ стемы в отличие от монофонических позволяют перенести реальное зву­ ковое поле из места передачи звуковой информации на большие рас­ стояния в место ее приема. В результате слушатель получает возмож­ ность определять положение в пространстве источника звука, что су­ щественно улучшает качество восприятия звуковой информации, осо­ бенно при прослушивании концертов по радио.

Для точного воспроизве­ дения структуры звукового поля в месте приема, вообще говоря, необходимо разме­ стить в различных точках студии или концертного зала на передающем конце большое число микрофонов. Каждый из микрофонов должен быть связан со своим приемником звуковой информации в месте приема отдельным каналом связи. Ввиду сложности и громоздкости такая система стереофонической звукопередачи практического примене­ ния не нашла. Исследования

показали, что существенно улучшить качество при приемлемой слож­ ности аппаратуры можно в двухканальной системе стереофониче­ ского радиовещания. В этой системе в месте передачи на расстоянии 1,5—2 м друг от друга устанавливают два микрофона, одинаковых по чувствительности и характеристикам направленности. Каждый из мик­ рофонов связан со своим усилителем низких частот, выходные сигналы которых модулируют радиосигнал передатчика.

Важнейшая задача при выборе способа модуляции радиосигналов связана с решением проблемы совместимости. Под совместимостью стереофонической звукопередачи с монофонической понимают воз­ можность слушать стереофоническую звукопередачу как полноцен­ ную монофоническую, т. е. возможность принимать стереофонические радиосигналы с помощью обычного монофонического приемника.

Известны различные системы стереофонического радиовещания [18]. В Советском Союзе была предложена и разработана система стереофонического радиовещания с полярной модуляцией. В этой системе сигналы обоих каналов передаются на поднесущей частоте 31,25 кГц так, что положительные полупериоды этого колебания моду­ лируются сигналом А первого канала, а отрицательные — сигналом В второго канала. Таким образом при помощи полярно-модулированного колебания (рис. 13.8, а) можно одновременно передавать звуковую

513

информацию из двух точек помещения на передающем конце. В состав спектра таких колебаний (рис. 13.8, б) входят высокочастотные (надтональные) составляющие стереосигнала, которые представляют собой спектр разности сигналов Л и В, состоящий из поднесущей с боковыми составляющими, и низкочастотные (тональные) составляющие стерео­ сигнала, являющиеся спектром суммы этих сигналов. Полярно-моду- лированная поднесущая сначала преобразуется в передатчике так, что составляющие ее спектра на частоте поднесущей частично подав­ ляются для обеспечения лучшей совместимости стереофонических и мо­ нофонических передач, а затем используется для обычной частотной мо­ дуляции высокочастотного сигнала, который излучает передающая антенна в диапазоне метровых волн.

Система радиовещания с полярной модуляцией позволяет легко переходить со стереофонического радиовещания на двухпрограммное и, в частности, на передачу одной программы одновременно на двух языках, что имеет большое значение для нашей многонациональной страны.

Приемники систем радиосвязи

В зависимости от условий эксплуатации и вида работ связной при­ емник можно отнести к различным классам: приемники для магист­ ральной связи, при которой осуществляется двусторонняя радио­ связь между крупными наземными населенными пунктами; приемники для подвижных объектов; приемники для радиорелейных систем связи; приемники для приема и записи телеграфных сигналов; приемники фототелеграфных сигналов и т. п. Каждый из этих приемников обла­ дает специфическими особенностями, обусловленными структурой принимаемых радиосигналов и требованиями эксплуатации.

Одним из наиболее универсальных приемников системы радиосвязи является приемник магистральной связи. На рис. 13.9 приведена упро­ щенная структурная схема современного приемника этого типа. Такой приемник в диапазоне частот 1,5—29,9999 МГц позволяет принимать гармонические радиосигналы с различными видами модуляции и ма­ нипуляции. В его схеме можно выделить три блока: главный тракт приема, синтезатор частот и систему выходов, которые построены в ос­ новном на полупроводниковых приборах. В целом схема содержит около 1000 транзисторов и более 1000 диодов.

Г л а в н ы й т р а к т п р и е м а — одна из основных функциональ­ ных систем приемника магистральной связи, которая предназначена для предварительной селекции и усиления сигнала. Главный тракт рассматриваемого приемника построен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты принимаемого сигнала. Частота первого гетеродина Гх настраивается на частоту, соответствующую формируемой в синтезаторе частот. Колебание второго гетеродина формируется непосредственно в синтезаторе частот.

Применение синтезаторов частот [19] в схемах приемников систем магистральной радиосвязи позволяет обеспечивать беспоисковое и ус­ тойчивое вхождение в связь на любой частоте рабочего диапазона.

514

Y

г Главный тракт приема

515