9.5.2. Интермодуляция в радиоприемных устройствах. Параметры, связанные с эффектом интермодуляции

Интермодуляция в радиоприемном устройстве – возникновение отклика на выходе радиоприемного устройства при действии на входе приемника двух или большего числа радиопомех, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема. Теоретически интермодуляция может иметь место в любом каскаде РПУ. На практике интермодуляция обычно происходит в усилителе высокой частоты (УВЧ) или в первом смесителе РПУ. Эффект интермодуляции в РПУ может быть охарактеризован коэффициентом интермодуляции, а приемник описан уровнем восприимчивости к интермодуляции, характеристикой частотной избирательности по интермодуляции и динамическим диапазоном по интермодуляции.

Коэффициент интермодуляции – отношение отклика, возникающего в результате интермодуляции в радиоприемном устройстве, к заданному отклику на полезный радиосигнал [2], т. е.

k_инт = U_{инт вых}/U_{с вых},

где k_инт – коэффициент интермодуляции; U_{инт вых} – уровень сигнала, возникшего в результате интермодуляции в приемнике, на выходе РПУ; U_{с вых} – уровень полезного сигнала на выходе РПУ.

Уровень восприимчивости к интермодуляции – минимальный уровень двух одинаковых по значению радиопомех на входе радиоприемного устройства, при котором коэффициент интермодуляции равен заданному значению [2]. Измерение уровня восприимчивости для средств гражданского применения обычно производится для уровня полезного сигнала на входе приемника равного его чувствительности и для коэффициента интермодуляции k_инт=1. Уровень восприимчивости зависит от расстановки частот мешающих сигналов и порядка интермодуляции. Эта зависимость определяет характеристику частотной избирательности по интермодуляции.

Характеристика частотной избирательности по интермодуляции – это зависимость уровня восприимчивости к интермодуляции от частоты одного испытательного сигнала при частоте второго испытательного сигнала, при которой возникает интермодуляция в радиоприемном устройстве [2]. Характеристику снимают двухсигнальным методом по схеме, приведенной на рис. 9.5. При измерении характеристики частотной избирательности по интермодуляции один из сигналов (обычно наиболее удаленный от частоты настройки РПУ) должен быть модулирован по частоте или амплитуде в зависимости от того на прием какой модуляции настроен приемник. Характеристика частотной избирательности по интермодуляции имеет вид, представленный на рис. 9.14, где использованы следующие обозначения: I – уровень восприимчивости приемника к интермодуляции; f – расстройка ближайшего мешающего сигнала относительно частоты настройки РПУ; B_R – полоса пропускания приемника.

По форме эта характеристика похожа на характеристику частотной избирательности по блокированию. Характеристика является параметрической. Параметром служит коэффициент интермодуляции k_инт. По оси частот (ось абсцисс) обычно откладывают расстройку испытательного сигнала ближайшего к частоте настройки приемника. Задаваясь порядком и видом интермодуляции, для которой снимается характеристика частотной избирательности, и отстройкой частоты одного из генераторов от частоты настройки РПУ, легко рассчитать частоту второго генератора. Так, например, если снимают характеристику частотной избирательности по интермодуляции 3-го порядка вида f_им= 2f₁  f₂, то, принимая во внимание, что частота интермодуляции при измерениях должна совпадать с частотой настройки приемника f₀, т. е. f_им = f₀, можно найти, что должно выполняться равенство f₀  f₁ = f₁  f₂, или f₀₁ = f₁₂, т. е. отстройка по частоте испытательного сигнала, ближайшего к частоте настройки приемника, и разнос частот между испытательными сигналами должны совпадать.

Интермодуляция в РПУ по своей природе является трехсигнальной (два мешающих сигнала и полезный). Поэтому в ряде случаев избирательность радиостанций подвижных служб по интермодуляции измеряют трехсигнальным методом [10]. В этом случае в схему, изображенную на рис. 9.5, вводят еще один генератор, имитирующий полезный сигнал, который, как и мешающие сигналы, поступает на сумматор . При снятии характеристики трехсигнальным методом фиксируют (и откладывают на оси ординат графика характеристики избирательности по интермодуляции) уровень мешающих сигналов на входе приемника, который на выходе РПУ снижает отношение сигнал/шум на заданную величину, обычно на 3…6 дБ. Параметром такой характеристики является величина снижения отношения сигнал/ шум.

Динамический диапазон по интермодуляции определяется как отношение уровня восприимчивости к интермодуляции к чувствительности радиоприемного устройства [2].

Из определения динамического диапазона по интермодуляции следует, что, располагая частотной характеристикой избирательности по интермодуляции, снятой двухсигнальным методом, легко установить, как изменяется динамический диапазон по интермодуляции радиоприемного устройства в зависимости от расстановки мешающих частот для того вида и порядка интермодуляции, для которого снята характеристика частотной избирательности по интермодуляции. Для этого достаточно на оси ординат графика, представляющего характеристику частотной избирательности РПУ по интермодуляции (например, рис. 9.14), заменить уровень восприимчивости приемника к интермодуляции на отношение уровня восприимчивости к чувствительности приемника.

Еще одним параметром, характеризующим нелинейные свойства радиоэлектронной аппаратуры и широко используемым в международных документах и, особенно в спецификациях зарубежной аппаратуры на радиоприемные устройства, анализаторы спектра, усилители, смесители, является точка пересечения. Точка пересечения связана с порядком интермодуляции. В связи с этим различают точки пересечения 2-го, 3-го и т. д. порядков. Точка пересечения позволяет оценить не только динамический диапазон по интермодуляции, но и уровень интермодуляционных продуктов, возникающих на нелинейностях приборов. Однако, прежде, чем рассмотреть этот параметр, скажем несколько слов о явлении интермодуляции в радиопередатчиках.