ID: 6925

Название работы: Блокирование, перекрестные искажения и интермодуляция

Категория: Лекция

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Блокирование, перекрестные искажения и интермодуляция. Воздействие помехи, значительно превышающей по уровню полезный сигнал, возможно помимо основного и побочного каналов приема. Влияние проявляется в виде: блокирование - изменение уровн...

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-01-10

Размер файла: 64.5 KB

Работу скачали: 63 чел.

Блокирование, перекрестные искажения и интермодуляция.

Воздействие помехи, значительно превышающей по уровню полезный сигнал, возможно помимо основного и побочного каналов приема.

Влияние проявляется в виде:

•  блокирование – изменение уровня сигнала или отношения с/ш на выходе ПРМ при действии радиопомехи, частота которой не совпадает с частотами основного и побочных каналов приема ПРМ.
•  Перекрестные искажения – изменение структуры спектра сигнала на выходе ПРМ при одновременном действии сигнала и модулированной радиопомехи, частота которой не совпадает с частотами основного и побочных каналов приема.

Явления обусловлены нелинейными свойствами активных элементов.

При наличии интенсивной помехи суммарный уровень сигнала и помехи не соответствует линейному участку характеристики усилителя или квадратичному участку характеристики смесителя.

Сигнал на выходе смесителя или усилителя при совместном действии сигнала и помехи не равен сумме выходных сигналов соответствующих действию помехи и сигнала по отдельности.

В отсутствии сигнала прием помехи отсутствует, так как частота помехи после преобразования не попадает в полосу пропускания УПЧ.

Коэффициент блокирования – отношение разности уровней сигнала на выходе ПРМ при отсутствии и при наличии радиопомехи на его входе к уровню этого сигнала при отсутствии радиопомехи.

Uс и Uп – входные напряжения сигнала и помехи.

Динамический диапазон по блокированию – отношение значения характеристики частотной избирательности по блокированию при заданной частотно расстройке относительно основного канала приема к чувствительности ПРМ.

Уровень восприимчивости по блокированию – минимальный уровень мешающего сигнала на входе ПРМ, при котором коэффициент блокирования равен заданному значению.

Коэффициент перекрестных искажений – отношение уровня спектральных составляющих сигнала, возникших в результате перекрестных искажений в ПРМ, к уровню сигнала на выходе ПРМ при заданных параметрах радиопомехи и сигнала.

U’вых(Uс + Uп) и U’вых(Uс) – напряжения некоторой спектральной составляющей выходного сигнала при наличии и отсутствии помехи; Uвых(Uс) – напряжение выходного сигнала при отсутствии помехи.

Динамический диапазон по перекрестным искажениям – определяется отношением значения частотной избирательности по перекрестным искажениям в ПРМ при заданной частотной расстройке относительно основного канала приема к чувствительности ПРМ.

Уровень восприимчивости к перекрестным искажениям – при заданном коэффициенте перекрестных искажений определяется по снятой характеристике частотной избирательности ПРМ.

Эффекты проявляются тем сильнее, чем выше амплитуды помех и степень нелинейности амплитудных и фазовых характеристик активных элементов.

При более сильных помехах:

1.  помеха смещает рабочую точку, это приводи к уменьшению усиления.
2.  Изменяется комплексное входное сопротивление активных элементов – это приводит к уменьшению коэффициента передачи из-за рассогласования, появляется перекрестная АМ и ФМ.
3.  Изменяется значение емкости диодов, транзисторов, варикапов – это приводит к изменению частоты настройки контуров, при этом уменьшается усиление ПРМ и вызывает преобразование амплитудно-модулированной помехи в угловую.

Последействие помехи – происходит из-за инерционности цепей питания, смещения, АРУ. Действие помехи не прекращается сразу после ее окончания.

Особенно существенно при воздействии прерывистой или импульсной помехи, после окончания которой имеется временное снижение КУ ПРМ.

Интермодуляция – возникновение помех на выходе ПРМ при действии на его входе двух и более радиопомех, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочных каналов приема ПРМ.

Обусловлена нелинейными эффектами преобразования колебаний двух и более помех в смесителе или в каскадах перед ним.

В цепях до смесителя – возникает при действии интенсивных радиопомех, амплитуды которых соответствуют нелинейному участку характеристики активного элемента и сигнала.

В результате биения fб = |m1fc + m2fп1 + m3fп2+ …|

Число и интенсивность зависят от степени нелинейности и амплитуд входных колебаний.

Если частоты преобразованных колебаний попадают в полосу пропускания ПРМ, будет происходить прием этого колебания.

Наиболее опасны помехи нечетных порядков 3: 2fп1 – fп2; 5: 3fп1 – 2fп2; 7: 4fп1 – 3fп2

Так как значения биений ближе к частоте настройки.

В смесителе аналогичные явления fб = |m1fc + m2fг + mifпi|

Условие возникновения

|m1fc + mifпi|  |fc – B/2 ; fc + B/2|

|m2fг + mifпi|  |fпч – Bпч/2 ; fпч + Bпч/2| , m1, m2, … = 0, 1, 2, …

Коэффициент интермодуляции – отношение уровня радиопомехи, возникающей в результате интермодуляции в ПРМ, к уровню сигнала, соответствующего чувствительности ПРМ, определенных на выходе ПРМ.

, при Uc = Uпор 

Uвых(Uс + Uпi) и Uвых(Uс) – выходные напряжения при наличии и отсутствии помех; Uпор – входное напряжение, соответствующее чувствительности ПРМ.

Динамический диапазон интермодуляции – определяется отношением частотной избирательности по интермодуляции  в ПРМ при заданной частотной расстройке относительно основного канала приема к чувствительности ПРМ.

Уровень восприимчивости по интермодуляции определяется при заданной частотной отстройке мешающих сигналов, создающих интермодуляцию, относительно частоты основного канала приема и коэффициенте интермодуляции.

Характеристики частотной избирательности

Частотной избирательностью называют способность ПРМ выделить заданную полосу частот из спектра электромагнитных колебаний, поступающих на его вход.

Односигнальная избирательность – это частотная избирательность, определяемая отношением уровня сигнала на заданной частоте к его заданному уровню на частоте настройки при неизменном уровне сигнала на выходе радиоприемника и измеряемая посредством одного входного сигнала с уровнем, не вызывающим нелинейных эффектов в тракте приема.

Многосигнальная избирательность – частотная избирательность, определяемая отношением уровней одновременно поступающих на вход радиоприемника сигналов на одной или нескольких заданных частотах и частоте настойки радиоприемника при заданном отношении на его выходе суммарной мощности составляющих помехи к мощности полезного сигнала или при заданном изменении уровня полезного сигнала.

Рис.1. Характеристики избирательности радиоприемника.

На рис.1. представлено семейство кривых соответствующих различным уровням помех. 1,2 – односигнальная избирательность; 3 – 5 – многосигнальная избирательность.

При низком уровне нелинейные эффекты отсутствуют и ослабление действия помех в зависимости от частотной расстройки (кривая 5) почти повторяет кривую 1. При более интенсивных помехах их действие проявляется при больших частотных расстройках из-за явлений интермодуляции, блокирования, перекрестных искажений. Отсюда отклонение от 1 кривых 3,4.

Дальнейшие увеличение интенсивности кривые приближаются к кривой избирательности входных каскадов приемника (кривая 2).

Для упрощения оговаривается уровень сигнала и помех. При этом появляется однозначность характеристики частотной избирательности.

Например: Uп = 1 В; Uс = U чувствительности.

Рис. 2. Характеристики избирательности приемника: 1 – измеренная односигнальным методом; 2 – измеренная многосигнальным методом.

На рис.2. В3 и В60 – ширина полосы пропускания приемника, определенные на уровне 3 и 60 дБ. fп – частота помехи, fпоб – частота побочного канала приема, 2Δ fвн – полоса частот в которой возможны явления блокирования, перекрестных искажений и интермодуляции, 2Δ fск – полоса в которой контролируется ослабление приема по соседнему каналу. а – ослабление по соседнему каналу; б – динамический диапазон Dинт (Dблок, DПИ); в – уровень восприимчивости по побочному каналу.

Измерение динамического диапазона

Оговаривают частотную расстройку Δf равную минимальной разности частот для  использования РЭС. Уровень сигнала выбирают равной чувствительности приемника.

Критерий: влияние помехи – определенное значение коэффициента kбл, kПИ или kинт.

Находят уровень помехи при котором достигается оговоренное значение коэффициента. Отношение мощности помехи к мощности полезного сигнала есть динамический диапазон.

Избирательность по соседнему каналу – ослабление мешающего сигнала с учетом всех механизмов действия помех при частотной расстройке Δfск помехи относительно основного канала, равной стандартному частотному промежутку между РЭС, принятого в конкретной радиослужбе.

Модели частотной избирательности приемника

1.  Простейшая модель по основному каналу – кусочно-линейная аппроксимация характеристики избирательности, измеренной одно или многосигнальным методом.

S(Δf) = S(Δfi) + Si lg 

где S(Δf) – избирательность приемника при отстройке Δf относительно центральной частоты в дБ; S(Δfi) и Si – ее значение на границе полосы частот Δfi и крутизна соответственно.

1.  Модель избирательности по побочным каналам приема.

S(fп) = I lg  + J 

Где I и J – коэффициенты линейной аппроксимации частотной избирательности дБ.

Статистические данные

Частота, МГц	I, дБ/декада	J, дБ	σ, дБ
< 30	25	85	15
30 – 300	35	85	15
> 300	40	60	15
среднее	35	75	20

1.  Грубая оценка

Частота, МГц	Δfвн/fc, %	σ, %
< 30	30	20
30 – 300	20	13
> 300	5	10

S(Δf) =

Δf – разность частот сигнала и помехи

Δfвн – полоса частот в которой возможно блокирование, перекрестные помехи или интермодуляция

Считается, что взаимодействие помехи из-за нелинейных эффектов маловероятно, если разность частот сигнала и помехи превышает Δfвн/2.

Если Δf < Δfвн/2 и разность между мощностью помехи и сигнала (на уровне чувствительности) не превышает динамический диапазон, то действие помехи маловероятно.