Материал: Ю.Е.СЕДЕЛЬНИКОВ - Электромагнитная совместимость

лебания выходное напряжение можно представить как

^вых « a2CZBX + «4^вХ, причем а4 < 0. Квадратическая характерис­ тика смесителя соответствует его функциональному значению: сум­

ма колебаний t/BX(z) = L''ccosfficf + t/rcos®IT после квадратическо­

го преобразования содержит вторые гармоники 2®с, 2®г, посто­ янную составляющую и частоты биений I ®с ± ®r I с амплитуда­

ми a2UcUv, одна из которых используется далее в приемнике. Ос­ тальные частотные составляющие отфильтровываются линейны­ ми частотно-избирательными цепями. При воздействии только

помехи с частотой ®п^ ®с возникают аналогичные составляющие с частотами 2®г, 2®п, I ®п ± ®г |, которые также отфильтровыва­

ются и не проявляются на выходе.

Если на смесительный каскад действует сумма колебаний, соответствующих сигналу, помехе и колебаниям гетеродина, а ам­ плитуда помехи превышает диапазон квадратической характерис­

тики, в выходном колебании будут присутствовать соответствую­ щие четВертмМгармоникам сигнала, гетеродина и помехи частот­

частот | ®с - ®г |, будут отфильтрованы линейными частотно-из­ бирательными цепями. Однцко амплитуда «полезной» составляю­ щей | ®с - ®г | будет равна a2UcUr + a„UclJr (UnUr + UcUn + ) ■

Поскольку a4<0> при больших амплитудах помехи будет наблю­ даться уменьшение уровня сигнала, т.е. блокирование, а при нали­ чии амплитудной модуляции помехи - эффекты перекрестных ис­ кажений.

Возможна еще одна причина, вызывающая реакцию приемни­ ка на действие мощной помехи, близкой к эффектам блокирования

в УРЧ и смесителе - преобразование шумов гетеродина, проявляю­ щееся в увеличении уровня собственных шумов приемника. Этот

процесс можно представить следующим образом. Колебание гете­ родина содержит составляющие его шумового энергетического спек­ тра, занимающие достаточно широкую полосу частот. Биения некоторых из этих составляющих с колебаниями, соответствующи­ ми сигналу и помехе, могут попасть в полосу пропускания УПЧ.

101

При наличии только сигнала их спектральная плотность пропор­

вого напряжения гетеродина. При наличии помехи возникают до­ полнительные составляющие с амплитудами, пропорциональными

ЦгЦпгТаким образом, достаточно интенсивная помеха [7П» Uc,

не соответствующая основному или побочным каналам приема, вызывает рост шумов преобразования, которые приводят к сни­ жению отношения сигнал-шум в приемнике.

Интермодуляция в приемнике

Интермодуляцией называется возникновение помех на выхо­

де приемника при действии на его входе двух и более радиопомех, частоты которых не совпадают с частотами основного и побочно­ го каналов приема радиоприемника. Интермодуляция - одна из

наиболее важных причин несовместимости радиоэлектронной ап­

паратуры. Так, в системах связи метрового диапазона на долю

интермодуляции приходится до 70% случаев нарушения ЭМС

непреднамеренными помехами. Интермодуляция обусловлена не­ линейными эффектами преобразования колебаний двух или более помех в смесителе или в каскадах, предшествующих смесителю.

Интермодуляция в цепях до смесителя возникает при воздей­ ствии интенсивных радиопомех, амплитуды которых соответству­ ют нелинейному участку характеристики активного элемента. На нелинейном элементе происходит преобразование частот двух или более помех и полезного сигнала. В результате образуются ко­ лебания биений с частотами вида | mxfc + m2fm + т3 fm +... I. Их число и интенсивность зависят от степени нелинейности и ампли­

туд входных колебаний так же, как и при образовании комбина­

ционных каналов приема. Поскольку нелинейный режим усили­ тельных элементов практически возможен только при интенсив­ ной помехе, наибольшее значение имеют биения частот помех

баний попадают в полосу пропускания приемника, будет проис­ ходить прием этого колебания. Наибольшее значение имеют та­ кие интермодуляционные частоты, значения которых ближе к ча­

стоте настройки приемника. Поэтому наиболее опасными счита-

102

ются помехи нечетных порядков, главным образом 3-го | | и | 2/п, -fm |. При интенсивных помехах не исключено образова­

ние интермодуляционных явлений более высокого порядка, напри­ мер 5-го: | ЗУгП - 2/ц | и 7-го: 14fm - 3fm |. Иногда таким же обра­

зом происходит интермодуляция в первых каскадах УПЧ. Аналогичные явления имеют место в смесителе. Колебания

помех, не полностью отфильтрованные предшествующими каска­ дами, действуют в смесителе, образуя биения частот сиг­ нала, гетеродина и двух или более помех на частотах

/б ~ |WJi/c + +2Lmz/n/| ■ Если хотя бы одна из частот биений

попадает в полосу пропускания УПЧ, она не может быть отфиль­ трована последующими цепями и действует в приемнике как адди­ тивная помеха. Если амплитуды помех на входе смесителя значи­

тельны. преобладают их биения между собой: /6 = |^>4./ib| или

биения частот помех и гетеродина: /6 = |от2/г + zLm<7nJ - Таким

образом, явление интермодуляции происходит, если выполнено

одно из следующих условий: |w,/c + mtfni|е^/с -B/^fc

а интенсивность преобразованной составляющей превышает уро­

вень собственных шумов приемника.

Следует обратить внимание на одну важную особенность проявления эффектов интермодуляции. Допустим, что интермо­ дуляция происходит в УРЧ приемника, обладающего нелинейной

характеристикой вида [7ВЫХ и a}UBX + ■ В этом случае при воз­

действии двух мешающих колебаний возможно возникновение продуктов преобразования частот помех 3-го порядка, т.е. состав­ ляющих с частотами 2/ф ± fm и 2fni ± fm. Наибольшую потенци­ альную опасность представляют колебания с частотами 2fm -fm и 2fm -fnv При нелинейности 5-го порядка такими составляющи­ ми будут - 2fm и 3_/ц2 - 2/П1. Амплитуды продуктов преобра-

103

зования 3-го порядка пропорциональны коэффициенту а3, а 5-го по­ рядка - коэффициенту а5 в представлении амплитудной характерис­

тики согласно выражению (2.28). При малых уровнях входного сиг­ нала, соответствующих линейному участку зависимости 17вьк (£/вх)

можно считать, что 2-й и 3-й члены в выражении (2.28) практически равены нулю. Это означает, что при амплитудах помех, не превосходящих диапазон линейности УРЧ, интермодуляция в нем не происходит. Аналогично, при нескольких больших уровнях помех присутствует 3-й член в выражении (2.28), а остальные - практически равны нулю. Следовательно, при более высоком уровне помех имеет

место явление интермодуляции 3-го порядка на частотах 2fm - fn2

и 2fm -fm. При еще больших уровнях помех необходимо считаться с третьим членом выражения (2.28), приводящим к появлению эффек­ та интермодуляции пятого порядка, т.е. на частотах 3/П1 — 2/П2 и ~ %!• Из приведенных рассуждений следует, что увеличение амп­ литуд помех приводит не только к усилению их влияния на радио­ приемник, но и к увеличению числа частотных каналов, соответству­

ющих нежелательному приему вследствие интермодуляции.

2.5.3. Восприимчивость радиоприемников к НЭМП и характеристики частотной избирательности

Основной и побочный каналы приема

Колебания на входе приемника (с амплитудой Uc вх), соответ­ ствующие полосе пропускания (основного канала), приводят к по­ явлению электрических колебаний на его выходе, характеризуемых

значением выходного напряжения Uc вых. Минимальный уровень входного сигнала, при котором Uc вых превышает значение, соот­

ветствующее его отсутствию, определяет чувствительность прием­ ника Uc П1Ш. Как правило, Uc min соответствует превышению выход­

ного сигнала над уровнем собственных шумов в 2 раза. При измене­ нии частоты входного сигнала для поддержания прежнего соотно­ шения сигнал/шум на выходе необходимо увеличивать уровень вход­ ного сигнала. Построенная таким образом зависимость

соответствующая условию фиксированного уровня сигнала на вы­

ходе, представляет характеристику частотной избирательности приемника, определенную односигналънымметодом (см. рис. 2.39). Эта

104

характеристика описывает ослабление приема сигнала при частот­ ной расстройке. Характеристика частотной избирательности, оп­ ределенная односигнальным методом (характеристика односигналь­ ной частотной избирательности), зависит только от частотно-изби­ рательных свойств линейных цепей радиоприемника. Таким обра­ зом, кривая, соответствующая односигнальной частотной избира­ тельности, полностью определяет свойства приемника в отношении механизма прямого происхождения помех.

При воздействии помех по побочным каналам приема реак­

ция приемника оказывается сходной со случаем воздействия сиг­ нала. Помеха в виде электрических колебаний с амплитудой £7ПВХ

и частотой^, действующая на входе, проявляется на выходе в виде электрических колебаний с напряжением Z7nBbK. Уровень входной

помехи на частоте побочного канала приема 17пвх, вызывающий стандартный отклик на выходе (например, превышающий в 2 раза

отклик в отсутствие входного воздействия), называется восприим­ чивостью приемника по побочному каналу приема. Частотная зави­ симость C/nBX(/)3 соответствующая стандартной выходной реак­

ции приемника, называется характеристикой частотной избира­ тельности приемника по побочным каналам приема, определенной односигналъным методом - односигнальной частотной избиратель­ ностью по побочным каналам приема (рис. 2.39).

односигнальной частотной избирательности приемника

105