Управление устройствами приёма и обработки сигналов осуществляется с помощью различных настроек и регулировок и направлено на обеспечение наилучшего качества приёма.
Настройки и регулировки УП и ОС подразделяют на два класса – заводские и эксплуатационные.
Заводские настройки и регулировки проводятся на заводе-изготовителе с помощью соответствующего оборудования.
Эксплуатационные настройки и регулировки осуществляются во время эксплуатации УП и ОС пользователем с помощью соответствующих органов (ручек, кнопок), расположенных снаружи изделия.
Все имеющиеся в УП и ОС настройки и регулировки можно классифицировать по способу их осуществления на ручные, автоматические и автоматизированные.
Соответственно, если речь идёт об управлении УП и ОС, различают системы ручного, автоматического и автоматизированного управления.
Радиоприёмник имеет различные органы управления:
- для настройки на частоту радиосигнала;
- поддержания на выходе УП и ОС относительно постоянного уровня сигнала (согласования уровня выходного сигнала с требованиями оконечного устройства и потребителя принимаемой информации);
- регулировки полосы пропускания по низкой частоте (тембр в вещательных РПрУ).
Одним из условий нормальной работы радиоприёмника является постоянство напряжений или мощностей сигналов, подводимых ко входу оконечного устройства (прибора).
Необходимость применения органов управления в РПрУ вызвана рядом внешних и внутренних факторов.
Внешние факторы оказывают то или иное воздействие на радиосигнал на пути его распространения и их действие не зависит от работы радиоприёмника.
Действие внутренних факторов непосредственно связано с работой узлов и каскадов самого радиоприёмника.
Влияние внешних факторов проявляется преимущественно в непостоянстве величины напряжения сигнала на входе РПрУ. Уровни сигналов, действующих на вход приёмника, меняются в чрезвычайно больших пределах – от нескольких раз до десятков и сотен тысяч раз.
Это, прежде всего, обусловлено:
- различным расстоянием до радиостанций;
- различной мощностью радиостанций;
- различными коэффициентами усиления антенн;
- различными условиями распространения радиоволн;
- стабильностью частоты передатчика.
Вот эти изменения величины сигнала на входе РПрУ и призвана компенсировать система регулировки усиления как ручная, так и автоматическая (система АРУ – система автоматической регулировки усиления).
Отношение максимально допустимого напряжения входного сигнала приёмника Uвх max к минимальному входному напряжению (чувствительности приёмника) Uвх min определяет его динамический диапазон Д:
Для вещательных приёмников Д = 40...60 дБ,
для специализированных Д = 60...100 дБ.
Существенное значение имеет не только степень изменения уровня сигнала, но также и скорость, с которой эти изменения происходят.
Так, замирания сигнала могут быть:
- медленными (в течение нескольких секунд и минут),
быстрыми (в течение десятых и сотых долей секунды).
В редких случаях, когда несущая частота радиопередатчика не стабилизирована, возможно изменение частоты принимаемого сигнала (так называемое «плавание» частоты радиопередатчика). Если такое изменение частоты происходит медленно, то подстройку на приёмнике можно осуществлять в ручном режиме. При высокой скорости изменения частоты радиосигнала следует применять систему АПЧ – систему автоматической подстройки частоты.
Внутренние факторы также могут приводить к изменению уровня сигнала на выходе РПрУ или к «уходу» с частоты принимаемой радиостанции.
К внутренним факторам, вызывающим изменение выходного напряжения радиоприёмника, прежде всего, можно отнести:
- непостоянство коэффициента передачи входной цепи;
- неравномерность коэффициентов усиления каскадов УВЧ по диапазону и при переходе от одного поддиапазона к другому;
- неточность сопряжения контура гетеродина с контурами, настроенными на частоту сигнала;
- уход частоты гетеродина в процессе работы приёмника;
непостоянство напряжений источников питания.
Следовательно, для обеспечения нормальной работы РПрУ в условиях воздействия внутренних факторов необходимо предусмотреть регулирование усиления (оно напрямую связано с чувствительностью) приёмника, полосы пропускания и частоты гетеродина.
Таким образом, в РПрУ очень часто применяют одновременно и автоматическое, и ручное регулирование. Автоматическое регулирование обычно применяют в первых каскадах, а ручное – в последующих. Осуществление автоматического регулирования после ручного нецелесообразно, так как результаты ручного регулирования в предыдущих каскадах будут ухудшаться автоматическим регулированием в последующих каскадах РПрУ
К системам регулирования, применяемым в УП и ОС, применяются следующие основные требования:
- точность регулирования;
- направленность регулирования;
- диапазон регулирования;
- скорость регулирования.
Точность регулирования. Система автоматической подстройки частоты (АПЧ) должна непрерывно обеспечивать равенство промежуточной частоты сигнала fпч факт с частотой настройки избирательных систем тракта промежуточной частоты fпч ном при любых флуктуациях частоты сигнала на входе приёмника и нестабильности частоты гетеродина.
Критерием регулирования является минимизация величины
Следовательно, система АПЧ с точки зрения теории автоматического управления может рассматриваться как система стабилизации (т.е. система, в которой задающее воздействие является постоянной величиной, и предназначенная для поддержания постоянного значения одной или нескольких регулируемых величин при произвольно меняющихся внешних воздействиях).
К этим же системам может быть отнесена и система автоматической регулировки усиления (АРУ), стабилизирующая уровень сигнала на входе демодулятора.
Направленность регулирования. Изменение одного параметра не должно приводить к существенному изменению (особенно, ухудшению) других параметров. Это требование вытекает из независимости изменения параметров сигналов и помех друг от друга. Процесс регулирования не должен вносить искажений в принимаемый сигнал.
Диапазон регулирования. Этот параметр должен быть не меньше диапазона изменения параметра сигнала.
Коэффициент (глубина) регулирования рассчитывается по формуле:
Требуемый коэффициент регулирования оценивается отношением изменения напряжения на входе радиоприёмника к изменению напряжения на входе демодулятора.
Скорость регулирования. Скорость регулирования должна соответствовать скорости изменения параметров сигнала. В то же время система регулирования должна обладать «памятью», быть инерционной. Так, система АПЧ в приёмниках ЧМ сигналов должна отслеживать медленные флуктуации частоты сигнала, возникающие за счёт нестабильности частоты гетеродина приёмника и частоты передатчика, эффекта Доплера, но не должна следить за быстрыми изменениями частоты сигнала, вызванными полезной модуляцией. Система не должна существенно изменять частоту настройки приёмника при исчезновении сигнала вследствие замираний.
Выбор количества и вида регулировок определяются классом приёмника и особенностями его эксплуатации.
При воспроизведении приведенной информации не забудьте указать ссылку на канал или на первоисточник:
Бокова О.И., Жайворонок Д.А., Хохлов Н.С., Медведев И.И. Устройства приёма и обработки сигналов: учебное пособие — 2-е изд. перераб. и доп. — Воронеж: ВИ МВД России, 2013.— 228 с.
Медведев И.И. Устройства приёма и обработки сигналов: курс лекций – Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2014. – 124 с.