Управление РЧС Bihovskiy

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС	61

V2 = (Хк – Х0)/lg(Вк/Вн) = –30/lg1,15 = –500 дБ/дек.

С учетом (2.6) уравнение огибающей на втором участке имеет вид

Р( f) = –500lg( f /Вн) при Вн ≤ f ≤ 1,15Вн.

Участок 3 огибающей (см. рис. 2.4) ограничен точками с координатами Хк = –30 дБ, Вк = 1,15 Вн и Х1 = – 35 дБ, В–35 = 1,25 Вн. Крутизна наклона огибающей на этом участке

V3 = (Х1 – Хк)/lg(В–35/Вк) = –135 дБ/дек.

Уравнение для огибающей участка 3 будет

Р( f) = Р(Вк) + V3lg( f/Вк) = –30 – 135lg( f/1,15Вн) = –22 – 135lg( f/Вн) при

1,15Вн ≤ f ≤1,25 Вн.

Выполняя аналогичные вычисления для участков 4, 5 и 6 огибающей и объединяя уравнения отдельных участков, получаем модель спектра мощности основного и внеполосного излучений класса J3E, представленную на рис. 2.4:

0					при f	≤ Bн;
					при Bн		f	≤1,15Bн;
−500lg( f Bн )						≤
	−135lg(	f	Bн )		при 1,15Bн ≤			f	≤1,25Bн;
−22
Р( f ) =			f	Bн )	при 1,25Bн ≤			f	≤1,6Bн;
−30,6 −47lg(
−32	−39lg(	f	B	)	при 1,6B		≤	f	≤ 2,9B ;
			н			н			н
−33	−37lg(	f	B	)	при 2,9B		≤	f	≤ 5,4B .
			н			н			н

Побочные излучения — нежелательные радиоизлучения, возникающие в результате любых нелинейных процессов в тракте формирования высокочастотных сигналов РПДУ, кроме процесса модуляции. К ним относятся все показанные на рис. 2.2 радиоизлучения, кроме основного, внеполосного и шумового. Интенсивность подобных излучений зависит от диапазона рабочих частот радиопередатчика, типа и режима работы активных элементов и др. [2, 3]. Уровень побочных излучений определяется по отношению к основному излучению в децибелах и должен соответствовать нормам РР [1] и другим директивным документам [2,7]. Например, средняя мощность любого побочного колебания на выходе телевизионного передатчика, работающего в I–III диапазонах, не должна превышать 1 мВт и –60 дБ от его номинальной пиковой мощности [2].

Радиоизлучения на гармониках — побочные излучения на частотах fn, в целое число раз больших частоты fo основного излучения: fn = nfо, n = 2, 3, …. Причинами появления гармоник являются: 1) работа усилителя мощности передатчика с отсечкой анодного (коллекторного) тока; 2) нелинейность характеристик элементов радиотракта передатчика. Уровень гармоник на выходе зависит от многих факторов: особенностей схемы передатчика, качества фильтрации выходных цепей, рабочего режима активных приборов и др. [2, 3]. Амплитуды гармоник связаны со степенью нелинейности и обычно убывают с увеличением номера гармоники. Уровни гармонических составляющих имеют значительный разброс даже для однотипных передатчиков (до 10…20 дБ). При расчетах радиопомех, создаваемых гармониками, полагают, что уровни мощности помех распределены по нормальному закону около своего среднего значения и среднеквадратическое отклонение не зависит от номера гармоники.

Среднее значение уровня мощности излучения на частоте n-й гармоники, дБВт, можно выразить в виде [3]

Pг(fn) = Po (fо) + Vгlgfn + Aг, n ≥ 2,

(2.8)

где Pо(fо) — уровень средней мощности основного излучения, дБВт; Vг — коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра, дБ/дек; Аг — ослабление излучения на гармонике по отношению к основному, дБ.

62 ГЛАВА 2

Коэффициенты Aг, Vг, можно рассчитать по статистическим данным измерений. В табл. 2.2 представлены усредненные экспериментальные результаты измерений для радиопередатчиков различных диапазонов волн [2, 3].

Таблица 2.2. Экспериментальные результаты измерений

Диапазон частот, МГц	Vг, дБ/дек	Aг, дБ
Менее 30	–70	–20
30…300	–80	–30
Более 300	–60	–40

Выражение (2.8) и данные табл. 2.2 позволяют рассчитать ожидаемый уровень средней мощности излучения радиопередатчика на определенной гармонике.

Например, в передатчике с выходной мощностью Р = 10 Вт (10 дБВт), работающего на частоте 150 МГц, ожидаемый уровень средней мощности излучения на частоте второй гармоники

Рг(f2) = 10 – 80lg2 – 30 = 10 – 24 – 30 = – 44 дБВт.

Ослабление уровня мощности второй гармоники относительно уровня основного излучения составляет 54 дБ.

На рис. 2.5 представлены рекомендованные МСЭ нормы на допустимые уровни радиоизлучений на гармониках в зависимости от средней мощности основного излучения Po в диапазоне частот 10 кГц…960 МГц [2, 3].

Рис. 2.5. Нормы излучения радиопередатчиков на гармониках:

1 — диапазон 10 кГц…30 МГц; 2 — 30…235 МГц; 3 — 235…960 МГц

Ослабление уровня гармоник в диапазоне ниже 30 МГц должно быть не менее 40 дБ относительно уровня основного излучения, а в диапазоне 30…960 МГц не менее 40…60 дБ (в зависимости от мощности основного излучения).

Радиоизлучения на субгармониках — побочное излучение на частотах fcг, в целое число раз меньших частоты основного излучения: fсг = fо/n, n = 2, 3, 4, …. Эти излучения характерны для радиопередатчиков, в которых выходные радиосигналы формируются с помощью умножителей частоты. Хотя на выходе умножителей обычно стоит фильтр, выделяющий основное колебание с частотой fо, но вследствие недостаточного ослабления колебаний с частотами fn = fо/n, 2fо/n, 3fо/n, … они попадают на вход усилителя мощности и с его выхода

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС	63

поступают в антенно-фидерную систему. Оценку уровня излучения на субгармониках в диапазонах частот, указанных в табл. 2.2, можно осуществлять с помощью выражения (2.8) с использованием следующих значений: Vcг = –20 дБ/дек, Асг = –80 дБ [3].

Комбинационное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результате взаимодействия на нелинейных элементах РПДУ колебаний на частотах несущей или формирующих несущую частоту, а также гармоник этих колебаний [2, 3]. Они образуются в возбудителе или синтезаторе частоты передатчика, когда рабочая частота формируется из одной или нескольких частот автогенератора или опорного кварцевого генератора. В синтезаторе сетка рабочих частот создается путем нелинейных преобразований нескольких колебаний с частотами f1, f2, f3, …, находящихся обычно в декадном соотношении: f2 = 10f1, f3 = 10f2, …. В результате их смешивания появляются различные комбинационные составляющие с частотами fк = pf1 ± qf2 ± mf3 (p, q, m = 1, 2, 3, …), которые присутствуют на выходе синтезатора вместе с полезным колебанием рабочей частоты. Уровни комбинационных составляющих излучения на выходе радиопередающего устройства имеют наибольшее значение в полосе частот оконечного усилителя мощности и быстро убывают за ее пределами.

Оценку уровня средней мощности комбинационного излучения, дБВт, дает выражение [3]

Pк(f) = Po (fо) + Vкlg(fк/fо) + Aк,

(2.9)

где Po (fо) — уровень средней мощности основного излучения, дБВт; fк — частота комбинационного излучения, Гц; Vк — коэффициент, характеризующий скорость убывания спектра, дБ/дек.; Ак — величина ослабления комбинационного излучения, дБ.

Для коротковолновых передатчиков при 1,001 < fк/fо <1,1, Vк = –160 дБ/дек, Ак = –39 дБ, вычисление по (2.9) дает общее ослабление уровня комбинационного излучения –(40…46) дБ

[3].Уровни комбинационных излучений обычно меньше уровней излучений на гармониках. Интермодуляционное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результа-

те воздействия на нелинейные элементы высокочастотного тракта радиопередающего устройства генерируемых колебаний и внешнего электромагнитного поля (от других передатчиков). Такая ситуация возможна при близком расположении антенн соседних радиостанций на ограниченной территории либо при работе передатчиков на общую диапазонную антенну. В [2, 3] отмечены две причины возникновения интермодуляционных колебаний: 1) мешающий сигнал поступает на оконечный каскад передатчика и усиливается вместе с полезным сигналом; 2) сигнал на частоте помехи изменяет параметры активного элемента во времени, что приводит к модуляции полезного сигнала на рабочей частоте и к появлению в спектре выходного сигнала передатчика интермодуляционных составляющих. При взаимодействии двух передатчиков с рабочими частотами f1 и f2 интермодуляционные составляющие возникают на частотах fи = pf1 + nf2, p, n = ± 1, 2, 3, …. Их число быстро увеличивается с ростом порядка интермодуляции N = |p| + |n|. Значения некоторых интермодуляционных частот приведены в табл. 2.3 [2].

Таблица 2.3. Интермодуляционные частоты

	Порядок интермодуляции	2		3		5		7
	Сочетание частот	| f1 ± f2	|	2f1 – f2	3f1	– 2f2	4f1	– 3f2
				2f2 – f1	3f2 – 2f1

Мощность интермодуляционного колебания зависит от мощности мешающего передатчика, типа активных элементов в выходных каскадах, степени связи между передатчиками и от разности рабочих частот f1 и f2. Интермодуляционные частоты четного порядка имеют

64	ГЛАВА 2

значительную расстройку относительно рабочей частоты передатчика, и поэтому их уровни сильно ослаблены фильтрующими системами. Составляющие 3-го порядка по частоте наиболее близки к частоте основного излучения и могут попадать в полосу пропускания выходного каскада. Они мало ослабляются избирательными цепями каждого передатчика и поэтому оказывают наибольшее мешающее действие. Составляющие 5-го и 7-го порядков также могут находится в полосе усиления оконечных каскадов, но их мощность значительно меньше составляющих 3-го порядка. Основные меры по уменьшению интермодуляционных излучений состоят в улучшении фильтрации и уменьшении степени связи между передающими антеннами путем их рационального размещения.

Паразитное излучение — побочное радиоизлучение, возникающее в результате самовозбуждения радиопередатчика из-за паразитных связей в его каскадах. Паразитные колебания в усилительных и генераторных каскадах появляются, если выполняются условия самовозбуждения на частотах, определяемых параметрами цепи паразитной связи. Паразитные излучения могут возникать на частотах как ниже, так и выше частоты основного радиоизлучения. Их особенностью являются отсутствия кратности частоте основного радиоколебания. Мощность и значение частоты паразитного излучения трудно прогнозируемы и могут иметь значительный разброс даже в группе однотипных передатчиков.

Уровни побочных радиоизлучений нормируются РР и другими нормативными документами [1, 2]. За нормируемую величину мощности побочного излучения принимается средняя мощность, передаваемая от передатчика в антенно-фидерный тракт на частоте побочного излучения, выраженная в абсолютных и относительных единицах (по отношению к средней мощности передатчика в пределах необходимой ширины полосы). Приведенные в табл. 2.4 нормы установлены в зависимости от мощности передатчиков и от диапазона рабочих частот и должны выполнятся для любой из рассмотренных выше составляющих побочных излучений [1, 2].

Таблица 2.4. Нормируемые уровни побочных излучений

	Полоса частот	Средняя мощность	Нормируемые уровни
			побочных излучений
	9 кГц…30 МГц	25 Вт и менее	–40 дБ; 50 мВт
	30….235 МГц	Более 25 Вт	–60 дБ; 1 мВт
	235…960 МГц	25 Вт и менее	–40 дБ; 25 мкВт
		Более 25 Вт	–60 дБ; 20мВт
	960 МГц…17,7 ГГц	10 Вт и менее	100 мкВт
		Более 10 Вт	–50 дБ; 100 мкВт

Шумовое излучение — нежелательное радиоизлучение, обусловленное собственными шумами элементов передатчика и паразитной модуляцией несущей шумовыми процессами. Шумовые излучения характеризуются спектральной плотностью мощности (абсолютной или по отношению к уровню основного излучения) и шириной занимаемой полосы частот. Интенсивность шумовых излучений зависит от схемы передатчика, его назначения, диапазона частот применяемой элементной базы и отстройки f от частоты fо основного излучения. Для количественного описания шумовых излучений можно использовать выражение,

аналогичное (2.8), (2.9) [3]:

Pш(	f) = Po (fо) + Vшlg(2 f/Взн) + Aш,	(2.10)
где Pш(	f) — уровень мощности шумового излучения при отстройке на	f от частоты ос-

новного излучения, дБВт; Vш — скорость убывания уровня шумового излучения, дБ/дек;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС	65

Aш — ослабление мощности шумового излучения в занимаемой полосе Взн относительно основного, дБ.

Для широко- и узкодиапазонных радиопередатчиков коэффициент Vш равен соответственно –3 и –15 дБ/дек, а Aш = –60…–80 дБ [3]. В основной полосе частот уровень шумов на 60…80 дБ ниже уровня основного излучения, и поэтому шумы не влияют на качество принимаемого сигнала. Однако за пределами этой полосы, даже при расстройке на ±(5…10) МГц, шумовое излучение передатчика может создавать ощутимые помехи близко расположенным приемным устройствам других РЭС, работающим в соседних частотных каналах [2, 3]. Уменьшить эти помехи можно, удалив приемники на достаточно большое расстояние.

2.2.Характеристики радиоприемных устройств, влияющие на ЭМС, и их нормирование

Радиоприемные устройства (РПУ) предназначены для выделения сигналов из радиоизлучений. Идеальный с точки зрения ЭМС радиоприемник должен иметь только один основной канал приема (рис. 2.6) — полосу частот, находящуюся в полосе пропускания приемника и предназначенную для приема основного излучения нужной радиостанции [2, 3]. В реальных приемниках, кроме основного, имеются также нежелательные неосновные каналы приема, расположенные за пределами полосы основного канала в широком диапазоне частот (2…5 на рис. 2.6 и др.). Через основной и неосновные каналы на выход приемника могут поступать по-

мехи, ухудшающие ЭМС РЭС. Восприимчивость приемника к радиопомехам оценивается по отношению к излучаемым помехам, воздействующим через антенну РПУ, а также помимо нее, например, через корпус по цепям питания, управления и др. Восприимчивость является мерой способности радиоприемника реагировать на непреднамеренные помехи и зависит от его чувствительности и избирательности по основному и неосновным каналам приема.

Рис. 2.6. Характеристика восприимчивости к помехам супергетеродинного приемника:

1 — основной канал приема на частоте настройки fо = fг – fпр; 2 — побочный канал приема на промежуточной частоте fпр; 3 — побочный канал приема на зеркальной частоте fг + fпр; 4 — побочные каналы приема на комбинационных частотах 0,5(fг ± fпр) и 2fг ± fпр;

5 — побочные каналы приема на субгармониках частоты настройки приемника 0,5fо = 0,5(fг – fпр) и зеркальной частоты 0,5(fг + fпр)

Неосновные каналы приема помеховых радиосигналов подразделяются на побочные и внеполосные. К побочным относятся нежелательные канала приема, номинальные частоты которых имеют фиксированное значение для данного приемника при его фиксированной

66	ГЛАВА 2

настройке на частоту сигнала fо. Расположение основного и побочных каналов приема на характеристике восприимчивости супергетеродинного приемника показано на рис. 2.6.

Вотличие от побочных, нежелательные внеполосные каналы приема появляются на частотах, которые при фиксированной частоте настройки приемника могут иметь различные значения в зависимости от частоты мешающего сигнала. Частота радиопомехи при этом не совпадает с частотами основного или побочных каналов приема, а ее уровень может достигать таких значений, при котором в приемнике возникают нелинейные эффекты блокирования, перекрестной модуляции и интермодуляции.

Избирательные свойства приемной антенны и приемника позволяют отличать и выделять полезный радиосигнал на фоне мешающих излучений за счет разности в направлении прихода радиоволн и (или) их поляризации, по занимаемой полосе частот, структуре сигналов и др. Полезный сигнал по частотному признаку выделяется за счет частотной избирательности приемника, которая характеризует его способность ослаблять помехи, отличающиеся по частоте от частоты настройки. Различают односигнальную и многосигнальную частотные избирательности приемника. При малых уровнях полезного и мешающего сигналов радиочастотный тракт приемника работает в линейном режиме, и его избирательные свойства характеризует односигнальная частотная избирательность. Она определяется отношением уровня входного сигнала на заданной частоте к его заданному уровню на частоте настройки при неизменном уровне сигнала на выходе радиоприемника и измеряется с помощью одного сигнала, подаваемого на вход приемника, с уровнем, не вызывающем нелинейных эффектов в тракте приема [2, 3]. Методом односигнальной избирательности измеряют параметры (полосу пропускания, коэффициент прямоугольности и др.) основного и побочных каналов приема при работе приемника в линейном или близком к линейному режиме.

Вреальных условиях на вход радиоприемника наряду с полезным могут поступать интенсивные мешающие радиосигналы от нескольких радиостанций, что приводит к появлению нелинейных эффектов в тракте приема. В этом случае оценка ЭМС радиоприемника и измерение его параметров (в частности, избирательности), должна производиться при совместном действии на входе двух (или трех) колебаний, соответствующих сигналу и поме-

хам. Многосигнальная избирательность радиоприемника определяется отношением уров-

ней одновременно поступающих на вход сигналов на одной или нескольких заданных частотах и на частоте настройки приемника при заданном отношении на его выходе суммарной мощности составляющих помехи к мощности полезного сигнала [2, 3]. Она характеризует способность приемника ослаблять действие помех в зависимости от их расстройки в присутствии полезного радиосигнала. Многосигнальные методы измерений параметров приемника позволяют более полно оценить его работу в условиях действия сильных мешающих сигналов, влияние которых приводит к появлению нелинейных эффектов блокирования, перекрестной модуляции и интермодуляции, т.е. к появлению соответствующих нежелательных внеполосных каналов приема.

2.2.1.Характеристики и параметры радиоприемника при односигнальном воздействии

С помощью односигнальных методов оценивают параметры основного и побочных каналов приема, влияющие на ЭМС радиоприемников при их работе в линейном режиме. Основной канал приема занимает полосу частот, находящуюся в полосе пропускания приемника и предназначенную для приема полезного радиосигнала [2]. К параметрам основного канала относятся: чувствительность, динамический диапазон, частотная избирательность, полоса

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС	67

пропускания, коэффициент прямоугольности, частота настройки, нестабильность частоты гетеродина, отношение сигнал/шум на выходе. Побочные каналы на промежуточной частоте, на зеркальной частоте, на комбинационных частотах, на субгармониках характеризуются уровнем восприимчивости и частотой.

Чувствительность радиоприемника характеризует его способность обеспечивать прием полезного радиосигнала на фоне собственных шумов при отсутствии радиопомех и воспроизводить его на выходе с заданным качеством. Количественно этот параметр определяется минимально необходимой мощностью (или ЭДС) сигнала в антенне, при которой обеспечивается номинальное значение напряжения или мощности на выходе приемника, при заданных параметрах модуляции радиосигнала и отношении сигнал/шум на выходе [2, 4]. Например, при измерении чувствительности вещательных радиоприемников, предназначенных для приема АМ сигналов, глубина модуляции радиосигнала устанавливается равной 30% (коэффициент модуляции m = 0,3), а частота модуляции — 1 кГц [2]. При этом мощность выходного сигнала приемника составляет примерно 10% от своего номинального зна-

чения (Рвых = m2 Pном ≈ 0,1Рном).

Различают пороговую и реальную чувствительность радиоприемника.

Пороговая чувствительность приемника определяется минимальным уровнем радиосигнала на его входе при равных уровнях полезного сигнала и собственных шумов на его

выходе, т.е. при отношении сигнал/шум по мощности на выходе Qвых = Рс/Рш = 1 (0 дБ). За порог восприимчивости приемника к помеховым радиоизлучениям в основном канале прие-

ма также принимается уровень собственных шумов, т.е. его пороговая чувствительность

Рпор (см. рис. 2.6) [2, 3].

Реальная чувствительность радиоприемника определяется минимальным уровнем радиосигнала на его входе, при котором обеспечивается номинальная мощность полезного сигнала на его выходе и заданное превышение уровня мощности сигнала над уровнем шу-

мов, т.е. отношение сигнал/шум на выходе должно быть Qвых = Рс/Рш > 1. Например, для вещательных АМ приемников в диапазонах ДВ, СВ и КВ выходное отношение сигнал/шум

должно быть не менее 20 дБ, а в диапазоне УКВ при частотной модуляции несущей — не ниже 50 дБ [2].

Реальная чувствительность приемника, ограниченная его собственными шумами, может быть рассчитана по формуле [3]

Pсмин = kБТo Вш(Ta /To + Nш – 1)Qвых,

(2.11)

где kБ = 1,38·10–23 — постоянная Больцмана, Дж/К; Тo — абсолютная температура окружающей среды, К; Та — эффективная шумовая температура антенны, К; Вш — ширина эффективной полосы шумов приемника, Гц; Nш — коэффициент шума приемника; Qвых – требуемое отношение сигнал/шум на выходе.

В диапазоне 30…120 МГц при комнатной температуре (To = 293 К) отношение Ta /To = 1,8 106/f 3, где f в мегагерцах [3]. На более высоких частотах (f > 120 МГц) отношение Ta /To ≈ 1. В этом случае реальная чувствительность

Рc мин = kБTo BшNшQвых,	(2.12)
а пороговая чувствительность (и порог восприимчивости)
Pспор = kБTo BшNш.	(2.13)

Чувствительность приемников в зависимости от их назначения изменяется в широких пределах. Например, чувствительность радиовещательных АМ приемников (при отношении сигнал/шум на выходе не менее 20 дБ) находятся в пределах 50…300 мкВ в зависимости от их класса качества, а в диапазоне УКВ — 2…15 мкВ [2].

68 ГЛАВА 2

Мерой линейности основного канала приема в отсутствие радиопомех является его динамический диапазон Dок, численно равный отношению максимальной амплитуды радиосигнала Емакс(fо) на входе приемника, при которой нелинейные искажения Кни равны допустимому значению, к его минимальной амплитуде Емин(fо) при которой отношение сигнал/шум (Qвых) на выходе равно заданной величине [3]:

Dок(fо) = Емакс(fо)/Емин(fо) при Кни, Qвых = const.

Динамический диапазон характеризует допустимые пределы изменения амплитуды входного радиосигнала, внутри которых обеспечивается требуемое качество выходного сигнала. Максимальная амплитуда сигнала ограничивается сверху нелинейностью вольт-ам- перной характеристики активных элементов (диодов, транзисторов и др.) усилительных и преобразовательных каскадов приемника. Минимальная амплитуда входного радиосигнала ограничивается снизу уровнем собственных шумов приемника, т.е. его чувствительностью. Динамический диапазон приемников зависит от их назначения и класса и может иметь значение 100…120 дБ и более.

Частотная избирательность радиоприемника обеспечивает возможность выделения полезного сигнала на фоне помеховых радиоизлучений благодаря различиям в их спектральных характеристиках. График односигнальной частотной избирательности (рис. 2.7) характеризует способность приемника ослаблять действие помехи в зависимости от величины отклонения ее частоты f по отношению к частоте настройки приемника (к частоте сиг-

нала) fо. На графике по оси абсцисс откладывают величину расстройки (		f), а по оси орди-
нат — величину ослабления S( f), дБ,
S( f) = 20lg[K(fо)/K( f)],		(2.14)
где K(fо), K(	f) — коэффициенты усиления приемника на частоте настройки (fо) и при рас-
стройке на (	f).

Рис. 2.7. Характеристика частотной избирательности приемника

Основной канал приема РПУ. Полоса пропускания приемника по основному каналу В3 ограничена двумя частотами (f1 и f2 на рис. 2.7), на которых ослабление уровня сигнала равно 3 дБ. Ширину полосы пропускания В3 обычно выбирают равной необходимой ширине частот Вн с учетом допустимого отклонения частоты радиолинии fрл в обе стороны от присвоенной частоты:

B3 = Bн + 2	fрл,	(2.15)
где величина частотного рассогласования
fрл = fпр +	fпд	(2.16)

зависит от нестабильности частот настройки передатчика fпд и приемника fпр [2].

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА ЭМС РЭС	69

Идеальная характеристика избирательности, в отличие от показанной на рис. 2.7, должна быть прямоугольной. При такой форме характеристики составляющие спектра сигнала в пределах полосы пропускания В3 поступают на выход приемника без искажений и ослабления (S = 0 дБ), а шумы и помехи за пределами полосы полностью подавляются (S = ∞). Представление о степени близости реальной (рис. 2.7) и идеальной прямоугольной характеристик избирательности дает коэффициент прямоугольности КХ, равный отношению ширины полосы частот ВХ на уровне Х дБ, к ширине полосы пропускания В3 на уровне 3 дБ:

КХ = ВХ/В3.

(2.17)

Для радиовещательных приемников Х = 60 дБ, для приемников фиксированной службы X = 30 дБ. У идеальной характеристики избирательности коэффициент прямоугольности КХ = 1. В реальных приемниках избирательность считается хорошей при К60 = 2…4 и пло-

хой при K60 ≥ 8 [2, 3].

Недостаточная крутизна склонов характеристики избирательности приемника является причиной появления в основном канале приема помех от радиопередатчиков, работающих на частотах соседних каналов, смещенных на величину ±Δfcк относительно частоты основного канала f0. На рис. 2.7 пунктирной линией показана характеристика избирательности одного из соседних каналов на частоте fск.

Величина ослабления помех, проникающих из соседних каналов, нормируются. При АМ вещании в диапазоне ДВ, СВ несущие соседних по частоте каналов разнесены на 9 кГц, что соответствует ширине необходимой полосы частоты Вн с учетом допустимого отклонения присвоенной частоты в обе стороны от ее номинального значения.

Установленные для бытовых радиовещательных приемников нормы требуют, чтобы односигнальная избирательность по соседнему каналу, определяющая ослабление помехи, при расстройке fск = ±9 кГцсоставляланеменее26…56 дБвзависимостиоткласса приемника[2].

Математическая модель характеристики частотной избирательности может быть представлена в виде кусочно-линейной функции от логарифма расстройки по частоте [3]:

S(	f) = S(fi) + Vi lg(	f/ fi) для fi < f < fi + 1,	(2.18)
где S(	f) — величина ослабления сигнала при расстройке на		f относительно центральной
частоты УПЧ, дБ; fi,		fi + 1 — расстройка в начале и в конце i-го участка аппроксимации ха-

рактеристики избирательности, Гц; Vi — наклон i-го участка характеристики избирательности, дБ/дек,

Vi = [S( fi + 1) – S( fi)]/lg( fi + 1/ fi).

(2.19)

В случае, если известны (или измерены) полосы частот на уровнях 3, Х и 60 дБ (В3, ВХ, В60 на рис. 2.7), модель характеристики избирательности приемника включает три участка линейной аппроксимации (0, 1, 2), показанные на рис. 2.8.

Наклон характеристики на участках 1 и 2 описывается выражениями:

V1	= S(0,5B3)/lg(BX /B3) = X/lgKX;
V2	= [S(0,5B3) – S(0,5BX)]/lg(B60/BX) = (60 – Х)lg[K60/KX],	(2.20)

где KX и K60 — коэффициенты прямоугольности характеристики избирательности.

В случае, если известен коэффициент прямоугольности характеристики К60, ее модель состоит из двух участков аппроксимации (0 и 3 на рис. 2.8) и с учетом формул (2.18), (2.19), (2.20) может быть представлена в виде

0		при		f		≤ 0,5В	;
						3
S( f ) =	f B60 ) lg K60	при 0,5В3 ≤ f					(2.21)
60lg (							≤ 0,5В60 .

70	ГЛАВА 2

Рис. 2.8. Аппроксимация характеристики частотной избирательности приемника

Например, для модели характеристики избирательности радиовещательного АМ приемника с полосой пропускания 9 кГц и коэффициентом прямоугольности К60 = 5 из (2.21) получаем

0	при	f	≤ 4,5	кГц;	(2.21)
S( f ) =	при	f	≥ 4,5	кГц.
86lg( f 4,5)

Расчеты по (2.22) ослабления помех, смещенных по частоте относительно несущей на 9 кГц (помеха по соседнему каналу) или ±15 кГц, дают значения, равные соответственно

26 и 44,7 дБ.

Если коэффициенты прямоугольности не известны, то принято использовать аппроксимацию характеристики избирательности с наклоном V = 100 дБ/дек, показанную на рис. 2.8 линией 4. При этом К60 = 4, К20 = (К60)1/3 = 1,6. Уравнение характеристики 4 имеет вид

S[ f] = 100lg[f/4,5]/lgK60 = 166lg(f/4,5) при | f| ≥ 4,5 кГц.

В этом случае ослабление помеховых сигналов, расстроенных относительно частоты настройки приемника на ±9 и ±15 кГц, составят соответственно 33 и 86 дБ.

Побочным каналом приема называется полоса частот, находящаяся за пределами полосы пропускания основного канала, в которой мешающий сигнал может проходить на выход радиоприемника [2]. Мешающие сигналы могут проникать на выход приемника по побочным каналам приема, номинальные частоты которых имеют фиксированное значение при настройке приемника на частоту сигнала fо (как это показано на рис. 2.6). Побочные каналы образуются в смесителях супергетеродинных приемников. Их появление обусловлено недостаточной избирательностью преселектора приемника и нелинейностью процесса преобразования частоты в смесителе, на выходе которого образуются колебания гармоник и комбинационных частот полезного сигнала, гетеродина и помех. Поступающий на вход смесителя сигнал (полезный или помеховый) попадает в полосу пропускания тракта УПЧ приемника Впч и проходит на его выход, если выполняется условие [2, 3]

|pfc ± mfг| = fпч ± 0,5Впч,

(2.23)

где fc — частота входного воздействующего сигнала; fг — частота гетеродина; fпч — промежуточная частота; p, m = 0, 1, 2, … — номера гармоник сигнала и гетеродина.

Величина N = |p| + |m| называется порядком побочного канала. Из (2.23) средние (центральные) частоты побочных каналов

fпк = |(mfг ± fпч)/р|.

(2.24)