Cos'è la vera sensibilità? Misurazione della sensibilità del ricevitore La sensibilità massima del ricevitore.

Il compito più semplice è ricevere stazioni locali i cui segnali siano abbastanza forti da poter essere ricevuti e riprodotti ad alto volume anche da un semplice ricevitore a tubo basso. È molto più difficile ricevere trasmissioni da stazioni radio remote, dalle quali a volte è molto difficile raggiungere il luogo di ricezione. segnali deboli. Allora hai bisogno di un ricevitore più complesso.

La capacità di ricevere segnali deboli è caratterizzata da parametri chiamati sensibilità del ricevitore. Quanto più deboli sono i segnali provenienti da una stazione ricevuta, tanto più sensibile deve essere il ricevitore per riceverli.

La sensibilità del ricevitore è stimata dalla tensione del segnale al suo ingresso, alla quale all'uscita del ricevitore si ottiene la potenza impostata per esso. Quanto più bassa è la tensione del segnale necessaria, tanto più sensibile è il ricevitore. Ma la tensione all'ingresso del ricevitore proviene dall'antenna, in cui la forza elettromotrice (fem) è eccitata dai segnali provenienti dalle stazioni radio. Naturalmente, la tensione fornita dall'antenna all'ingresso del ricevitore è leggermente inferiore a questa, ad es. d.s., poiché parte di e. d.s. viene consumato nell'antenna stessa (questo è simile al fatto che la tensione di una batteria galvanica fornita ad un circuito esterno è sempre inferiore alla fem sviluppata da questa batteria). Pertanto, sotto La sensibilità del ricevitore deve essere intesa come il valore di e. d.s. nell'antenna, alla cui uscita viene ottenuta la potenza impostata.

La sensibilità viene misurata in microvolt (μV). Meno microvolt devono essere applicati all'ingresso del ricevitore per ottenere la potenza di uscita richiesta, migliore o, come spesso si dice, maggiore è la sua sensibilità. Poiché la tensione del segnale che arriva all'ingresso del ricevitore viene amplificata in vari stadi del ricevitore e, raggiunto il valore richiesto, entra nella griglia di controllo della lampada di uscita, la sensibilità del ricevitore è determinata dal guadagno totale di tutti i suoi stadi. Pertanto, quanti più stadi di amplificazione possiede, tanto più sensibile sarà il ricevitore.

La sensibilità del ricevitore non è la stessa nei diversi punti della portata. A seconda del modello e del design, potrebbe essere più o meno uniforme. Nella fig. La Figura 1 mostra come esempio un diagramma che caratterizza la sensibilità di uno dei ricevitori industriali. L'asse orizzontale mostra le frequenze (kHz) alle quali è stata effettuata la misurazione, e l'asse verticale mostra la sensibilità (μV), con i valori di sensibilità tracciati dall'alto verso il basso. Questo metodo di costruzione del diagramma lo rende più visivo (più in alto si trovano i punti della curva, maggiore è la sensibilità del ricevitore).

Se il circuito del ricevitore non viene elaborato con sufficiente attenzione e la sua regolazione non viene eseguita del tutto correttamente, la sensibilità del ricevitore potrebbe risultare molto irregolare su tutta la gamma, ad esempio alta all'estremità delle alte frequenze del sub- banda e diminuisce bruscamente all'estremità delle basse frequenze, o viceversa. Tale disuniformità sarebbe uno svantaggio del ricevitore, poiché in un buon ricevitore la sensibilità all'interno di una sottobanda, e ancor meglio, nell'intera gamma delle frequenze ricevute, dovrebbe rimanere più o meno costante.

Secondo GOST, la sensibilità dei ricevitori di 1a classe non dovrebbe essere inferiore a 50 µV su tutte le gamme, per i ricevitori di 2a classe - non inferiore a 200 µV su onde lunghe e medie e non inferiore a 300 µV su onde corte, per ricevitori di 3a classe rete - non inferiore a 300 µV su onde lunghe e medie e non inferiore a 500 µV su onde corte; per ricevitori con batteria di classe 3 - non inferiore a 400 µV su tutte le bande.

V. Efremov

La rivista "Repair & Service" ha discusso in precedenza le questioni generali della costruzione di scale decibel speciali e i problemi che sorgono quando si passa dai valori assoluti alla scala decibel e viceversa. Come esempio pratico è stata fornita una scala speciale, spesso utilizzata nelle misurazioni dei segnali basse frequenze su un carico con una resistenza di 600 Ohm.

Nella moderna tecnologia ad alta frequenza, la maggior parte dei generatori di segnale progettati per testare la sensibilità dei dispositivi di ricezione radio (RPU) sono progettati per funzionare con un carico adattato di 50 ohm e per collegare un carico di 75 ohm tramite speciali dispositivi adattatori. Il livello di tensione RF all'uscita del generatore è impostato a gradini o in modo uniforme e le scale della tensione di uscita possono avere calibrazioni diverse a seconda del tipo di generatore. La sensibilità dei ricevitori era precedentemente espressa in microvolt e recentemente sono state utilizzate speciali scale di decibel. A questo proposito, in pratica, a volte sorgono difficoltà associate alla rapida traduzione e determinazione di valori numerici specifici su varie scale.

In letteratura si parla di dispositivi universali di alta qualità progettati per testare la sensibilità del radiocomando. Permettono di impostare i livelli di tensione RF in uscita e di convertire automaticamente i loro valori numerici in varie scale. Sfortunatamente, non sono ancora disponibili per la maggior parte delle piccole imprese impegnate nella riparazione di apparecchiature elettroniche. Inoltre, spesso devono utilizzare dispositivi prodotti molto tempo fa, ma che soddisfano ancora i requisiti necessari. requisiti tecnici durante le ispezioni periodiche. Tali dispositivi includono, ad esempio, il generatore di segnali ad alta frequenza ampiamente utilizzato G4-107. La tensione di uscita di questo generatore con un carico adattato di 50 Ohm nelle modalità NG e FM può essere regolata da 1 V a 1 µV e nelle modalità AM e MI da 0,5 V a 0,5 µV. La regolazione viene effettuata in modo discreto e fluido in ogni passaggio. Il passo di regolazione del passo è 1 dB. In questo caso la scala dell'attenuatore a gradino è graduata in decibel volt (dBV). Esso (l'attenuatore) consente di impostare il livello di tensione di uscita RF da 0 a -119 dB. Inoltre, utilizzando un attenuatore esterno, è possibile ridurre ulteriormente il livello di tensione di 20 dB, ovvero portare il livello minimo a -139 dB.

A lavoro pratico con il generatore e determinando la sensibilità dell'RPU, per convertire il livello del segnale di uscita da dBV a μV, è necessario utilizzare due tabelle speciali fornite nella documentazione tecnica. Durante il loro utilizzo sorgono inconvenienti legati alla conversione dei valori numerici da dBV a μV e viceversa, cosa particolarmente evidente nella parte superiore delle tabelle, dove i valori di tensione in μV sono presentati come numeri con potenze. Inoltre, nella pratica è quasi sempre necessario utilizzare un attenuatore esterno, poiché la sensibilità delle moderne RPU può essere superiore a 1 µV. Il livello del segnale di uscita del generatore sarà inferiore a -119 dB. La traduzione diretta dei livelli inferiori a questo valore non è affatto fornita nelle tabelle allegate.

I livelli di uscita in dBV si trovano al centro delle tabelle. Corrispondono ai valori in unità indicati dalle frecce, cioè in mV in alto e in µV in fondo alla tabella. Allo stesso tempo, per chiarezza, le righe corrispondenti hanno la stessa combinazione di colori. Le stesse tabelle possono essere realizzate per altri dispositivi che dispongono di attenuatori a gradino con scale simili. Livelli inferiori a 0,1 µV vengono arrotondati a valori più realistici da un punto di vista pratico.

Come notato sopra, recentemente nella documentazione tecnica e in letteratura il livello del segnale RF è spesso indicato in scale di decibel. Pertanto, la sensibilità dell'RPU è indicata in dBμV. Il livello zero in questo caso corrisponde ad una tensione del segnale RF di 1 μV con una resistenza di carico di 50 Ohm. Il passaggio ai valori del livello del segnale in µV o mV per questa scala può essere effettuato secondo la tabella. 1b.

Una speciale scala dBm è diventata molto diffusa nelle misurazioni della radioingegneria. Il livello zero di questa scala speciale corrisponde a 1 mW di potenza RF dissipata in un carico resistivo da 50 ohm. In questo caso, come nei casi precedenti, i livelli di segnale inferiori a questo valore avranno segno negativo. È possibile esprimere il livello del segnale RF in dBm utilizzando una delle espressioni matematiche:

Quando si eseguono misurazioni di radioingegneria nella pratica, è anche conveniente convertire il livello del segnale RF da μV e mV a dBm utilizzando diagrammi o tabelle speciali. I diagrammi riportati in letteratura danno un'idea chiara dei rapporti tra le diverse scale, ma purtroppo non consentono di determinare l'esatto valore numerico del livello del segnale. Tavolo 3 è progettato per convertire i livelli del segnale RF espressi in mV e μV in dBm o viceversa.

La risoluzione e i valori numerici dei livelli presentati in mV e μV corrispondono alla tabella. 1, cioè adatto per lavorare con il generatore G4-107 e altri dispositivi che hanno una scala di livello simile. Nella parte centrale del tavolo. La tabella 3 mostra i valori dei livelli di segnale in dBm, la cui traduzione viene effettuata allo stesso modo delle tabelle precedenti. Utilizzo pratico delle tabelle fornite, in particolare tabella. 1 e 3, non si limita agli esempi sopra riportati.

Letteratura
1. V. Efremov. Utilizzo pratico di speciali scale decibel. Riparazione e assistenza, 2000, n. 1, p. 55-56.

2. A. Dubinin. Il servizio monitora IFP-7550. Riparazione&Servizio, 1999, n. 11, pag. 55-56.

3. Generatore di segnali ad alta frequenza G4-107. Descrizione tecnica e istruzioni per l'uso.

4. E. Ed. Manuale di riferimento sui circuiti ad alta frequenza, M.: Mir, 1990, p. 171.

Uno degli indicatori più importanti della qualità del percorso di ricezione è la sensibilità del ricevitore. La sensibilità del ricevitore caratterizza la capacità del ricevitore di ricevere segnali deboli. La sensibilità del ricevitore è definita come il livello minimo del segnale di ingresso del dispositivo richiesto per garantire la qualità richiesta delle informazioni ricevute. Se la sensibilità del ricevitore è limitata dal rumore interno, è possibile stimarla in base alla sensibilità effettiva o definitiva del ricevitore, alla cifra di rumore o alla temperatura del rumore.

La sensibilità di un ricevitore a basso guadagno, la cui uscita non presenta praticamente alcun rumore, è determinata dalla fem (o potenza nominale) del segnale nell'antenna (o il suo equivalente), che garantisce la tensione (potenza) specificata di il segnale all'uscita del ricevitore.

La sensibilità del ricevitore è determinata dal suo guadagno KCS. Il ricevitore deve essere in grado di amplificare anche i segnali di ingresso più deboli al livello di uscita necessario per il normale funzionamento del dispositivo, tuttavia all'ingresso del ricevitore sono presenti interferenze e rumori che vengono amplificati anche nel ricevitore e possono comprometterne le prestazioni. Inoltre, all'uscita del ricevitore appare un rumore interno amplificato. Quanto più basso è il rumore interno, tanto più qualità migliore ricevitore, maggiore è la sensibilità del ricevitore.

La sensibilità reale del ricevitore è uguale alla fem. (o potenza nominale) del segnale nell'antenna, alla quale la tensione (potenza) del segnale all'uscita del ricevitore supera la tensione (potenza) dell'interferenza di un numero specificato di volte. La sensibilità massima del ricevitore è uguale alla fem. o potenza nominale RAP segnale nell'antenna, in cui all'uscita della sua parte lineare (cioè all'ingresso del rilevatore), la potenza del segnale è uguale alla potenza del rumore interno.

La massima sensibilità del ricevitore può essere caratterizzata anche dalla figura di rumore N 0 pari al rapporto tra la potenza di rumore creata all'uscita della parte lineare del ricevitore dall'antenna equivalente (a temperatura ambiente T 0 = 300 K) e la parte lineare, alla potenza di rumore creata solo dall'antenna equivalente. Ovviamente,

Dove K= 1.38∙10 –23 J/deg – costante di Boltzmann;

P w- banda di rumore della parte lineare del ricevitore, Hz;

RAP- potenza del segnale, W.

Dalla (3.19) è chiaro che la potenza del segnale corrispondente alla sua massima sensibilità e per unità di banda di frequenza può essere espressa in unità kT 0:

, (3.19)

La sensibilità massima del ricevitore può essere caratterizzata anche dalla temperatura del rumore del ricevitore T pr, per il quale è necessario riscaldare ulteriormente l'equivalente dell'antenna in modo che all'uscita della parte lineare del ricevitore la potenza del rumore che crea sia uguale alla potenza del rumore della parte lineare. Ovviamente,

Dove (3.21)

Una vera antenna è soggetta a rumore esterno la cui potenza nominale è

Dove T A- temperatura di rumore dell'antenna. Pertanto la reale sensibilità del ricevitore è:

Massima sensibilità a

Figura 3.13 – Grafico della temperatura relativa del rumore dell'antenna rispetto alla frequenza

Dalla Figura 3.13 lo vediamo alta frequenza il coefficiente di temperatura del rumore relativo dell'antenna diminuisce e rimane invariato e diminuisce il suo ruolo nell'influenzare la sensibilità del ricevitore.

Utilizzo del pacchetto MultiSim per calcolare il rumore del circuito: fattore di rumore dipendente dalla frequenza utilizzando la formula (inoise^2/(4*k*T*Rг)). Dove il rumore in uscita (onoise), ricalcolato in ingresso (inoise = onoise/K(f), dove K(f) è il coefficiente di trasmissione della rete a quattro terminali) viene ulteriormente diviso per la densità spettrale di potenza del rumore in ingresso , che può essere calcolato in base alla resistenza di uscita del generatore Rg.

In multisim, ciò richiede l'uso della post-elaborazione dei risultati della modellazione del rumore. Il post-processore aggiunge l'elaborazione dei risultati della modellazione del rumore utilizzando la formula (db((inoise_spectrum)/4/1.38e-23/300/50)/2)

La regione a bassa frequenza è molto simile al rumore di sfarfallio di un transistor.

Per ottenere un grafico con la figura di rumore è necessario eseguire innanzitutto: Modellazione – Tipo Analisi – Rumore.

Modellazione – Postprocessore – Tab (Plotter) – Pulsante (Calcola).

Il risultato della simulazione è mostrato nella Figura 3.13.

Figura 3.14 – Risultato del calcolo del rumore interno del ricevitore

Utilizzando il pacchetto MultiSim, stimeremo la figura di rumore dello stadio di ingresso dell'RPR, prevista nelle specifiche tecniche del progetto del corso. Valutiamo la sensibilità del dispositivo.

Soluzione: diamo una definizione di sensibilità, questa è la capacità di un ricevitore radio di ricevere segnali radio di debole intensità e un criterio quantitativo per questa capacità.

Formula per valutare la sensibilità,

dove è la costante di Boltzmann, è la temperatura assoluta (K), è la banda di frequenza del rumore del ricevitore, dB è il fattore di rumore dell'RPR, dB, è la temperatura relativa del rumore dell'antenna alla frequenza del segnale.

Determiniamo la temperatura relativa del rumore dell'antenna alla frequenza f=17,6375 MHz utilizzando la formula:

(3.23)

dove i valori sono in MHz.

Sostituendo i valori numerici otteniamo:

Ora possiamo determinare la sensibilità del ricevitore:

Concludiamo che la figura di rumore del ricevitore, secondo i risultati del calcolo, risulta essere maggiore dei valori del rumore esterno. Questo perché la figura di rumore del ricevitore dipende dalla frequenza. La sensibilità dipende in gran parte dal rumore interno del ricevitore.

Sistema AGC

A seconda dello scopo e del grado di versatilità, il ricevitore radio dispone di vari controlli: per sintonizzarsi sulla frequenza del segnale radio desiderato, per adattare il livello del segnale di uscita e altri parametri ai requisiti del consumatore delle informazioni ricevute. Il controllo può essere manuale o automatico. Il controllo automatico viene eseguito in base ai comandi immessi nel dispositivo di controllo software; In questo caso le funzioni umane vengono escluse o ridotte all'accensione del dispositivo di controllo, ad esempio alla pressione di un tasto, ecc.

Sono necessarie regolazioni automatiche per garantire la ricezione in condizioni in rapido cambiamento quando l'operatore non può operare con sufficiente velocità e precisione utilizzando i controlli manuali. Inoltre, l’automazione consente di semplificare le funzioni dell’operatore o di eliminare completamente la necessità di manutenere le apparecchiature riceventi.

Le funzioni di regolazione diventano più complesse quando è necessario garantire la ricezione di segnali complessi in condizioni di propagazione mutevoli e in ambienti acustici complessi. Adattare il ricevitore a tali situazioni per riprodurre nel modo più accurato le informazioni trasmesse è un compito difficile; l'operatore lo risolve attraverso prove successive, che richiedono tempo e comportano la perdita di alcune informazioni. Elettronico regolatori automatici, basati sull'uso di microprocessori ad alta velocità, risolvono questo problema.

La tendenza principale nello sviluppo di tutti i tipi di tecnologia, comprese le comunicazioni radio e le trasmissioni radiofoniche, è la creazione di sistemi telecomandati e completamente sistemi automatizzati. In questo caso, tutte le regolazioni necessarie per mantenere l'apparecchiatura entro le specifiche devono essere eseguite automaticamente.

Le regolazioni automatiche più comuni per i ricevitori includono il controllo automatico del guadagno (AGC) e il controllo automatico della frequenza (AFC).

Il controllo automatico del guadagno garantisce che l'uscita dell'amplificatore a frequenza intermedia mantenga un livello di segnale sufficientemente alto e stabile per riprodurre messaggi da stazioni radio di varia potenza situate a distanze diverse e nelle mutevoli condizioni di propagazione radio. Per la sua semplicità, l'AGC viene utilizzato in quasi tutti i ricevitori radio.

I circuiti AGC possono includere i seguenti elementi ricevitori:

– amplificatori radio e di frequenza intermedia adattati per

regolazione del guadagno modificando la tensione di regolazione;

– rilevatori per ottenere tensioni di controllo raddrizzando il segnale;

– amplificatori aggiuntivi per aumentare la tensione di regolazione se necessario per aumentare l'efficienza dell'AGC;

– circuiti che forniscono tensione di soglia per ottenere una regolazione ritardata;

– filtri passa-basso per sopprimere i prodotti di modulazione del segnale nei circuiti della tensione di controllo.

I tipici circuiti AGC semplificati sono mostrati nella Figura 3.15. Nella versione in figura - 3.15, UN la tensione di regolazione si forma a seguito del raddrizzamento della tensione segnale amplificato dall'uscita dell'amplificatore. La tensione dal rilevatore D viene fornita attraverso un amplificatore aggiuntivo U e un filtro passa-basso F nella direzione opposta alla direzione del passaggio del segnale nell'amplificatore regolabile. Dal lato dell'output, agisce sul precedente stadi di amplificazione, così viene chiamato questo aggiustamento inversione AGC. L'amplificatore U può anche essere acceso prima del rilevatore D. Se la tensione all'uscita dell'amplificatore regolabile è sufficientemente alta, questo amplificatore non viene utilizzato.

Nel circuito AGC inverso, il guadagno viene regolato modificando la tensione di controllo U reg, che, a sua volta, cambia a seguito di cambiamenti nella tensione del segnale all'uscita dell'amplificatore regolabile. Pertanto, nel circuito AGC inverso, alcuni cambiamenti nella tensione di uscita sono inevitabili e necessari. Con la corretta scelta dei parametri del circuito, questa modifica non supera i limiti accettabili.

Nel diagramma in figura - 3.15, B La tensione di controllo viene prodotta amplificando e raddrizzando la tensione di ingresso e agisce nella stessa direzione "in avanti" del segnale ricevuto nell'amplificatore di controllo. Di conseguenza, viene chiamata una tale catena Dritto AGC. A differenza dell'AGC inverso, qui la tensione di regolazione non dipende dalla tensione all'uscita dell'amplificatore, ad es. esiste una possibilità teorica di completa costanza della tensione di uscita. In pratica, questa possibilità non può essere realizzata. Come è stato scoperto, la condizione per una tensione di uscita costante consiste in una legge di variazione del guadagno rigorosamente definita quando cambia la tensione di ingresso. In condizioni reali, il guadagno è controllato da circuiti le cui proprietà dipendono dalla tensione di controllo. Questa dipendenza è fornita da elementi non lineari, ma le loro caratteristiche sono determinate dalle specificità dei processi complessi che si verificano in essi. processi fisici e la forma di queste caratteristiche può essere controllata solo in misura molto debole.

Figura 3.15 - Schema a blocchi della costruzione di un AGC “inverso” e caratteristiche di ampiezza di un amplificatore senza AGC, con AGC semplice e con AGC con ritardo

Per calcolare l'azione di AGC e RRU, utilizzeremo il pacchetto MultiSim.

Figura 3.16 – Diagramma RRU

Figura 3.17 – Circuito AGC

I risultati della simulazione sono presentati sotto forma di Figure 3.18, 3.19 e 3.20

Figura 3.18 – Oscillogramma del controllo automatico del guadagno

Dall'oscillogramma annotiamo i livelli del segnale: all'ingresso AGC

Uin = 988,077∙10 -6 B, all'uscita AGC U fuori = 1.180 V.

Usandoli, determiniamo l'azione del controllo automatico del guadagno quando il livello del segnale di uscita cambia:

Il valore risultante corrisponde a GOST 5651-89: azione AGC quando il livello del segnale di uscita cambia di non più di 10 dB.

Figura 3.19 - Oscillogramma del controllo automatico del guadagno

Dall'oscillogramma annotiamo i livelli di variazione del segnale di ingresso: Uin1 = 988,077∙10 -6 IN, Uin2 = 9.999∙10 -3V.

Usandoli, determiniamo l'azione del controllo automatico del guadagno quando il livello del segnale di ingresso cambia:

Il valore risultante corrisponde a GOST 5651-89: l'azione AGC quando il livello del segnale in uscita cambia è 46 dB.

Figura 3.20 – Oscillogramma del controllo manuale del guadagno

Dall'oscillogramma annotiamo i livelli del segnale: all'ingresso

Uin = 993.961∙10 -6 V, uscita U fuori = 4.429∙10 -3 V.

Usandoli, calcoliamo la profondità della regolazione manuale del guadagno in decibel:

Il valore risultante corrisponde alla profondità della RRU secondo le specifiche tecniche.

Blocco ADC

Il secondo amplificatore a frequenza intermedia, che sopprime le frequenze del canale adiacente, nonché i successivi blocchi ricevitori di elaborazione del segnale sono costruiti su dispositivi digitali.

I vantaggi di tale elaborazione combinata del segnale sono molti. Questi vantaggi includono la selezione del segnale utile. Poiché il canale adiacente è molto vicino al canale principale, la selettività deve essere precisa. Quando si costruiscono dispositivi di ricezione radio analogici, ottenere il risultato richiesto è estremamente importante e in alcuni casi addirittura impossibile.

L’uso di dispositivi digitali risolve facilmente questo problema.

La conversione di un segnale continuo in forma digitale è possibile solo utilizzando analogico-digitale convertitore (ADC).

I requisiti per questi dispositivi sono altrettanto elevati quanto per gli altri dispositivi. C'è anche un enorme requisito per la capacità dell'ADC. Maggiore è la profondità di bit dell'ADC, maggiore è la qualità di ricezione, ma necessaria per l'elaborazione del segnale potente processore, che a sua volta porta ad un aumento del consumo energetico. Pertanto, per ottenere il risultato desiderato, viene utilizzato un certo compromesso tra la capacità in bit dell'ADC e quella del processore.

Ma affinché l'ADC funzioni, è necessario un determinato valore di tensione, che rappresenta la soglia. Questo valore la tensione è descritta dai requisiti dell'ADC come LSB(bit meno significativo (LSB)) che ciascun ADC ha il proprio.

Di norma, i moderni dispositivi di ricezione radio utilizzano ADC da 8-14 (o anche più) bit. Quando si progetta un ricevitore infradin con una classe di precisione elevata con tecnologia radio definita dal software, vengono solitamente utilizzati ADC a bit elevato. Uno dei convertitori analogico-digitali più diffusi è l'AD9644, prodotto da Analog Devices. La larghezza di bit di questo ADC è 14 e il valore MSR è 1,8 V.

Il processo di conversione del segnale viene eseguito in due fasi. La prima fase è il campionamento temporale di un segnale continuo u(t). Si ottiene così una sequenza di conteggi-impulsi, seguita da un passo Δ T.

La seconda fase è la digitalizzazione di ogni lettura. Gamma di possibili valori di tensione ( umin, umax)diviso per M intervalli di lunghezza

Δ u=(u massimo - u min)/M(2.24)

ogni. Valore Δ tu chiamato passo di quantizzazione del livello . Successivamente, gli intervalli sono numerati M- in numeri dal basso verso l'alto, iniziando dal numero 0.

Determiniamo la frequenza di campionamento utilizzando il teorema di Kotelnikov:

Fk = 2∙F dentro, (2.25)

Fk = 2∙17,725∙10 6 = 35,45∙10 6 conta/s.

Troviamo ora la quantizzazione passo per livello utilizzando i valori U max =4.249∙10 -3 V, U min = -4.249∙10 -3 V.

u max - u min = (4.249∙10 -3 + 4.249∙10 -3 V) = 8,5∙10 -3 V,

Scegliamo il valore di M pari a 16384, poiché 2 14 = 16384:

Δu=8,5∙10 -3 / 16384= 5,19∙10 -7.

Secondo le specifiche tecniche di questo convertitore analogico-digitale determiniamo il valore della cifra meno significativa. L'MRR per questo ADC è pari a 1,8 V. Cioè, per il normale funzionamento sia dell'ADC che dell'intero sistema nel suo insieme, è necessario amplificare la tensione all'ingresso dell'antenna almeno al livello MRR.

Il budget di guadagno dell'ADC è la tensione di risoluzione minima all'ingresso dell'ADC, che viene amplificata nel preselettore e nell'amplificatore. Il valore della tensione all'ingresso del preselettore è 1 mV. Calcoliamo il budget di guadagno dell'ADC:

K=1,8 /1∙10 -3 =1330 volte=31,55 dB.

Conclusione

In questo lavoro è stato eseguito un calcolo che ha permesso di selezionare e giustificare lo schema a blocchi progettato di un ricevitore radio sulla base dei dati iniziali delle specifiche tecniche. L'energia elettrica è stata calcolata diagramma schematico SE del dispositivo ricevente e del ricevitore stesso.

Questo ricevitore supereterodina di segnali modulati in ampiezza nei risultati della simulazione soddisfa i requisiti specificati nelle specifiche tecniche del progetto del corso.

Bibliografia

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2. Bakeev D.A., Durov A.A., Ilyushko S.G., Markov V.A., Parfyonkin A.I. Ricezione ed elaborazione delle informazioni. Corso di progettazione di dispositivi per la ricezione e l'elaborazione delle informazioni: libro di testo. – Petropavlovsk-Kamchatsky: KamchatSTU, 2007. – 151 p.

3. Rumyantsev K.E. Ricezione ed elaborazione dei segnali: libro di testo per gli studenti. più alto istituzioni educative/ - M.: Centro Editoriale “Academy”, 2004. – 528 p.

4. Podlesny S.A. - libro di testo elettronico / Dispositivi per la ricezione e l'elaborazione dei segnali - Krasnoyarsk: IPK SFU, 2008

5. GOST 5651-89 Apparecchiature radioriceventi domestiche

La sensibilità di un ricevitore radio caratterizza la sua capacità di ricevere segnali deboli su uno sfondo di rumore. È definito quantitativamente come il livello minimo del segnale ricevuto U min, al quale è garantita una qualità soddisfacente della riproduzione delle informazioni. Nelle trasmissioni radiofoniche il criterio di qualità è il rapporto segnale-rumore (in termini di potenza o tensione) all'uscita del ricevitore. Deve essere almeno 20 dB quando si ricevono segnali nelle bande DV, SV e KB e almeno 26 dB quando si ricevono segnali VHF in modalità stereo. Si ritiene che più basso è il valore di U min, maggiore è la sensibilità.

La sensibilità del ricevitore può essere limitata non solo dal basso rapporto segnale-rumore in uscita, ma anche da un guadagno insufficiente dell'intero percorso di ricezione. Pertanto, viene fatta una distinzione tra sensibilità reale e massima. La sensibilità reale è definita come il livello minimo del segnale di ingresso che fornisce la potenza di uscita standard (test) P st a un dato rapporto segnale/rumore di uscita. La sensibilità massima viene determinata senza tenere conto del rapporto segnale-rumore in uscita; è uguale al livello minimo del segnale di ingresso alla potenza di uscita standard quando tutti i controlli del guadagno radio sono impostati sulla posizione massima. Per i modelli domestici si assume il valore di Pst pari a 5 mW (per ricevitori con potenza nominale in uscita inferiore a 150 mW) oppure 50 mW (per ricevitori con potenza nominale in uscita superiore a 150 mW). Nella documentazione tecnica dei modelli di fabbricazione estera con una potenza di uscita superiore a 10 W, si consiglia spesso di utilizzare il valore P st = 0,5 W.

La sensibilità alla tensione del ricevitore quando si utilizzano antenne esterne è espressa in microvolt (μV) o millivolt (mV). Quando si lavora con un'antenna interna (incorporata), la sensibilità non significa la tensione di uscita antenna ricevente e l'intensità del campo elettrico nel punto di ricezione, che viene misurata in microvolt per metro (μV/m) o millivolt per metro (mV/m).

A volte il valore della sensibilità è indicato in unità relative di dB/μV (dB/mV). Per convertire questo valore in microvolt, puoi utilizzare una semplice formula:

Ciò significa che il valore di 1 µV (1mV) deve essere incrementato del numero di volte corrispondente al valore indicato in decibel, ad esempio una sensibilità di 6 dB/μV equivale a 2 µV.

Le moderne radio domestiche hanno una sensibilità molto elevata. Ad esempio, nelle bande VHF e FM il suo valore può essere inferiore a 1 µV. Nelle gamme LW, SW e KB la sensibilità è solitamente peggiore. Ciò è dovuto al fatto che c'è molto di più alto livello interferenze esterne, quindi non ha senso sviluppare un aumento del guadagno del percorso di ricezione radio.

La sensibilità di un ricevitore radio è la sua capacità di fornire una ricezione normale con una bassa EMF o potenza del segnale nell'antenna. Per ricezione normale intendiamo quella che fornisce modalità impostata funzionamento del dispositivo terminale.

La sensibilità è stimata dal valore minimo di fem o potenza del segnale nell'antenna al quale avviene la ricezione normale e viene misurata in microvolt o milliwatt. Di conseguenza, minore è l'EMF del segnale utile nell'antenna, alla quale si ottiene la ricezione normale, maggiore è la sensibilità.

A seconda dello scopo del ricevitore, il valore della sensibilità può variare da decimi di microvolt a unità di millivolt o entro l'intervallo di 10 -9 - 10 -19 W. A volte la sensibilità è espressa in decibel rispetto a un watt o milliwatt.

L'ottenimento di un'elevata sensibilità è associato principalmente alle proprietà di amplificazione del ricevitore e può essere realizzato praticamente solo a condizione che il livello di rumore intrinseco all'uscita del ricevitore sia inferiore al livello del segnale.

La quantità di eccesso consentito del livello del segnale rispetto al livello del rumore viene impostata in base alla natura dei segnali ricevuti.

Presentiamo lo schema a blocchi dell'RPU sotto forma di Fig. 7

L'antenna si presenta sotto forma di un generatore equivalente con EMF E A indotto dal campo del segnale ricevuto e la resistenza interna del generatore R A è uguale alla somma della resistenza alle radiazioni e delle perdite dell'antenna. Il ricevitore radio stesso è diviso in due parti: lineare e non lineare. La parte lineare comprende tutti gli elementi amplificatori e selettivi posti a monte del rivelatore.

Figura 7 – Schema a blocchi del pannello di controllo

Questa parte è chiamata lineare perché l'ampiezza del segnale qui è piccola e la variazione dei suoi valori istantanei avviene all'interno di un'area così piccola della caratteristica che la sua non linearità non appare.

La parte non lineare comprende un rilevatore e un amplificatore segnale elettrico con i suoi filtri. Qui l'ampiezza del segnale è solitamente molto maggiore che nella parte pre-rivelatore. Pertanto è necessario tenere conto della non linearità delle caratteristiche degli elementi corrispondenti.

All'uscita del ricevitore c'è un carico R n, equivalente alla resistenza di ingresso del dispositivo di riproduzione.

Vera sensibilitàè stimato dalla forza elettromagnetica più bassa del segnale nell'antenna E Aop (o potenza P sor) alla quale è assicurata la normale potenza di uscita P N con un dato rapporto segnale-rumore all'uscita del ricevitore.

Sotto potenza di uscita normale intendere un valore pari al 10% della potenza nominale. A volte viene specificata una tensione normale, il cui valore corrisponde alla potenza normale a una determinata resistenza di carico:

Il rapporto segnale-rumore specificato all'uscita del ricevitore è determinato dal tipo di segnale ricevuto. Per alcuni casi, il rapporto richiesto tra potenza del segnale e potenza del rumore è riportato nella Tabella 1.

Tabella 1

A volte il rapporto segnale-rumore è specificato dalla tensione.

dove U s, U sh, R s e R sh sono rispettivamente la tensione e la potenza del segnale e del rumore all'uscita del ricevitore radio.

La reale sensibilità di E Aop (o P sor) è scomoda per confrontare ricevitori radio con diversi percorsi di amplificazione del segnale elettrico e dispositivi di riproduzione. Inoltre la sensibilità effettiva dipende dalla modalità operativa del rilevatore e dalle proprietà soggettive dell'operatore che percepisce il segnale all'uscita del ricevitore. Pertanto, introdotto sensibilità estrema E Aop (o R sop), che caratterizza solo la parte lineare del ricevitore radio. Determinato sensibilità estrema l'EMF più basso del segnale radio E Aop nell'antenna o potenza P sop, al quale il rapporto segnale-rumore all'uscita della parte lineare è uguale all'unità

Proprio come i campi elettromagnetici, la potenza del segnale nell'antenna deve essere indipendente dal carico e caratterizzare solo la sorgente del segnale.

Potenza nominale della sorgente EMF– la potenza massima che la sorgente può fornire al carico (a volte chiamata potenza disponibile, la potenza di cui dispone la sorgente). La potenza nominale è fornita dalla sorgente al carico a accordo– uguaglianza dei componenti attivi e compensazione dei componenti reattivi della resistenza interna della sorgente EMF e della resistenza di carico.

Determinando la potenza fornita dalla sorgente EMF al carico in R e =R n, è facile dimostrare che la potenza nominale della sorgente è .

Quindi,

In tutte le altre condizioni, la potenza fornita al carico sarà inferiore al valore nominale.

Utilizzando la potenza nominale del segnale sull'antenna per stimare la sensibilità del ricevitore è possibile tenere conto non solo del guadagno dall'ingresso del ricevitore all'uscita, ma anche dell'effetto di come la potenza viene trasferita dall'antenna all'ingresso del ricevitore.

Dalla definizione di potenza nominale segue la definizione del guadagno di potenza nominale K np - il rapporto tra la potenza nominale all'uscita del ricevitore (o qualsiasi rete a quattro terminali) e la potenza nominale della sorgente del segnale.

Nel caso in cui i segnali radio all'ingresso RPU siano sufficientemente grandi e la loro amplificazione non sia richiesta, la sensibilità del ricevitore è limitata dall'amplificazione del suo percorso lineare.

Affinché il processo di rilevamento proceda normalmente, è necessario fornire all'ingresso del rilevatore un segnale di una certa ampiezza U mc =U m input det. Se è noto il valore del guadagno della parte lineare del percorso del ricevitore K o, sintonizzato su una frequenza ¦ o uguale alla frequenza portante del segnale ricevuto ¦ c, quindi la fem minima del segnale nell'antenna corrispondente alla sensibilità di il ricevitore è

Di solito E Ao è specificato in valori effettivi e Uin det - in valori di ampiezza. Questo spiega l'introduzione del coefficiente al denominatore della formula.