Галочкин В.А. Устройства приема и обработки сигналов

Учебное пособие (конспект лекций). — Самара: Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015. — 425 с. — ISBN 978-5-904029-40-1.Учебное издание по учебной дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» состоит из учебного пособия — «Конспект лекций» и учебного пособия — «Методическая разработка к лабораторным работам». В конспекте лекций изложены основы теории и построения устройств приема и обработки сигналов (УПОС). В первом разделе конспекта лекций приведены краткие сведения о работе основных узлов УПОС додетекторного тракта (входных цепей, усилителей радиочастоты, преобразователей частоты, амплитудных и частотных детекторов, устройств автоматической регулировки усиления, устройств автоматической подстройки частоты в УПОС). Во втором разделе конспекта лекций рассмотрены вопросы радиоприема и обработки непрерывных, дискретных и широкополосных сигналов. В учебном пособии — «Методическая разработка к лабораторным работам» по каждому теоретическому разделу конспекта лекций приведены методические разработки по выполнению соответствующих лабораторных работ.
Учебное издание предназначено для студентов радиотехнических и телекоммуникационных специальностей дневной и заочной форм обучения, а также инженеров, изучающих радиотехнические системы и устройства.Список сокращений и обозначений.
Предисловие.
Введение. Составные части и функции устройств приема и обработки сигналов.
Назначение и классификация УПОС.
Структурная электрическая схема приемника прямого усиления.
Структурная электрическая схема и принцип работы супергетеродинного приемника.
Способы ослабления побочных каналов приема.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Введение».
Показатели качества устройств приема и обработки сигналов.
Чувствительность.
Коэффициент шума и шумовая температура приемника.
Определения коэффициента шума.
Определение шумовой мощности, поступающей на вход приемника от антенны.
Связь коэффициента шума приемника с параметрами его отдельных каскадов.
Шумовая температура приемника.
Связь коэффициента шума и чувствительности.
Селективность.
Стабильность характеристик приемника.
Искажения сигнала в приемнике. Динамический диапазон.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Показатели качества устройств приема и обработки сигналов».
Входные цепи радиоприемника.
Назначение, структура и классификация входных цепей.
Варианты схем входных цепей.
Одноконтурная входная цепь с внешнеемкостной связью с антенной.
Входная цепь с двухконтурным полосовым фильтром и трансформаторной связью с антенной.
Входная цепь с дискретным конденсатором.
Входная цепь с варикапной настройкой.
Примеры схем входных цепей.
Способы перекрытия диапазона частот.
Коэффициент передачи, селективность и полоса пропускания одиночного колебательного контура входной цепи.
Определение затухания и емкости, вносимых в контур следующим каскадом.
Входная цепь при связи с настроенной антенной.
Входная цепь при связи с ненастроенной антенной.
Емкостная связь с антенной.
Индуктивная связь с антенной.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Входные цепи радиоприемника».
Резонансные усилители радиочастоты.
Назначение, классификация и требования к резонансным усилителям.
Варианты схем резонансных усилителей на невзаимных усилительных элементах.
Эквивалентная схема невзаимного усилительного элемента.
Анализ одноконтурного резонансного усилителя с автотрансформаторным включением колебательного контура.
Резонансный усилитель в диапазоне частот.
Влияние внутренней обратной связи через усилительный прибор на устойчивость работы резонансного усилителя.
Способы повышения устойчивости усилителей.
Нелинейные явления в УРЧ.
Полосовые усилители.
Двухкаскадный усилитель с одиночными взаимно расстроенными контурами (расстроенная пара).
Усилитель с двухконтурным полосовым фильтром.
Усилитель с электромеханическим фильтром.
Усилитель с кварцевым фильтром.
Усилитель с фильтром на поверхностных акустических волнах.
Параметрические усилители СВЧ диапазона.
Регенеративный усилитель.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Резонансные усилители радиочастоты».
Преобразователи частоты.
Назначение, основные требования и классификация преобразователей частоты.
Варианты схем преобразователей частоты.
Общая теория преобразователей частоты на безынерционных преобразующих элементах.
Частотная характеристика ПЧ.
Свисты в преобразователях.
Одноручечная настройка приемника. Сопряженная настройка.
Диодные преобразователи.
Диодный резистивный преобразователь частоты.
Диодный емкостный преобразователь частоты.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Преобразователи частоты».
Амплитудные детекторы.
Назначение, требования и классификация амплитудных детекторов.
Параметрические АД (синхронные).
Диодные амплитудные детекторы.
Варианты построения аналоговых амплитудных детекторов.
Последовательный амплитудный диодный детектор в режиме детектирования сильного сигнала.
Последовательный диодный детектор в режиме детектирования слабых сигналов.
Эмиттерный детектор.
Диодный детектор с удвоением напряжения.
Синхронный амплитудный детектор на операционном усилителе.
Входное сопротивление последовательного диодного АД.
Параллельный диодный детектор.
Нелинейные искажения при детектировании АМ колебаний.
Искажения из-за нелинейности ВАХ.
Искажения из-за большой постоянной времени нагрузки.
Искажения из-за соизмеримости частоты модуляции и частоты несущей.
Искажения из-за разделительного конденсатора.
Искажения, обусловленные различием сопротивлений нагрузки амплитудного детектора по постоянному и переменному току.
Работа амплитудного детектора при воздействии двух колебаний.
Детектирование радиоимпульсов.
Пиковый детектор.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Амплитудные детекторы».
Амплитудные ограничители.
Амплитудные ограничители (АО). Назначение. Виды ограничителей.
Варианты построения амплитудных ограничителей.
Амплитудный ограничитель с односторонним ограничением и переменной отсечкой.
Двусторонний амплитудный ограничитель.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Амплитудные ограничители».
Детекторы угловой модуляции.
Аналоговые фазовые детекторы. Балансный диодный фазовый детектор.
Кольцевой фазовый детектор.
Ключевой фазовый детектор.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Детекторы угловой модуляции».
Частотные детекторы.
Назначение, основные характеристики частотных детекторов.
Принципы частотного детектирования.
Частотный детектор с использованием преобразователя частотно-модулированного сигнала в АЧМ сигнал.
Частный детектор с использованием фазосдвигающей цепи.
Варианты построения аналоговых частотных детекторов.
Балансный детектор со связанными контурами.
Балансный диодный частотный детектор с взаимно расстроенными контурами.
Дробный частотный детектор (детектор отношений).
Мультипликативный частотный детектор.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Частотные детекторы».
Регулировки в радиоприемнике.
Назначение и виды регулировок в РПУ.
Принцип действия, классификация систем автоматической регулировки усиления(АРУ).
Структурные электрические схемы АРУ.
Обратная АРУ.
Прямая АРУ.
Смешанная (комбинированная) АРУ.
Режимная АРУ.
Варианты схем электронных регуляторов усиления.
Регулятор усиления на полевом транзисторе.
Регулятор усиления на основе трехтранзисторного дифференциального каскада.
Регулятор усиления изменением глубины отрицательной обратной связи.
Регулятор усиления на операционном усилителе с дискретной коммутацией резисторов, включенных в цепь обратной связи.
Регулятор усиления на основе делителя напряжения с регулируемым коэффициентом усиления.
Характеристика регулирования простой обратной АРУ.
Регулировка полосы пропускания.
Частотная автоматическая подстройка частоты.
Классификация устройства автоматической подстройки частоты.
Характеристика регулирования системы АПЧ.
Фазовая автоматическая автоподстройка частоты.
Структурная схема додетекторного тракта приемника с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ). Фазовый портрет.
Характеристика регулирования системы ФАПЧ.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела по теме раздела «Регулировки в радиоприемнике».
Радиоприем непрерывных сигналов.
Область применения и виды приемников.
Радиоприем сигналов амплитудной модуляции.
Прохождение АМ сигнала через частотно-избирательную систему радиоприемника. Влияние АЧХ и ФЧХ на искажения сигнала.
Взаимодействие сигнала и синусоидальной помехи при детектировании.
Взаимодействие сигнала и шума в амплитудном детекторе.
Радиоприем однополосных сигналов.
Радиоприем ЧМ сигналов.
Прохождение ЧМ сигнала через селективный тракт приемника.
Нелинейные искажения сигнала в частотном детекторе.
Действие синусоидальной помехи на приемник частотной модуляции.
Действие флуктуационной помехи на приемник частотной модуляции.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Радиоприем непрерывных сигналов».
Радиоприем дискретных сигналов.
Радиоприем сигналов частотной манипуляции.
Радиоприем сигналов минимальной частотной манипуляции.
Радиоприем сигналов фазовой манипуляции.
Радиоприем сигналов фазоразностной манипуляции.
Автокорреляционный демодулятор сигнала ФРМ.
Когерентный демодулятор сигнала ФРМ.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Радиоприем дискретных сигналов».
Радиоприём широкополосных (шумоподобных) сигналов.
Сущность широкополосной связи.
Структурные схемы передатчика и приёмника в системе с расширением спектра методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum — DSSS).
Структурные схемы передатчика и приёмника в системе с расширением спектра методом скачкообразного изменения частоты.
Особенности использования РПУ в системах приёма ШПС.
Широкополосные входные каскады.
Требования к системе АРУ.
Выводы по теме.
Контрольные вопросы по теме раздела «Радиоприём широкополосных (шумоподобных) сигналов».
Заключение. Пути развития устройств приема и обработки сигналов.
Краткая историческая справка по развитию УПОС. Современная техника УПОС.
Перспективы развития устройств приема и обработки сигналов.
Ответы на контрольные вопросы по темам.
Литература.
Глоссарий по темам.