Рис. 2.3 Временные и спектральные диаграммы амплитудной модуляции при более сложном управляющем сигнале: а) модулирующий сигнал; б) АМ-сигнал
Верхняя составляющая спектра речевого сигнала 3,4 кГц [4]. Поэтому, на выходе передатчика ширина спектра амплитудно-модулированного сигнала 6,8 кГц (по 3,4 кГц влево-вправо от несущей f н).
Рассмотрим работу приемника. Простейший приемник (прямого усиления) (рис. 2.1) включает в себя входную цепь или входной контур ВЦ, усилитель высокой частоты УВЧ, амплитудный детектор АД и усилитель низкой частоты УНЧ.
Входная цепь ВЦ и усилитель УВЧ составляют высокочастотную часть приемника и содержат резонансные контуры, которые служат для выделения из множества Э.Д.С., наводимых в антенне, сигналов частоты принимаемой станции. Резонансным или колебательным контуром называется электрическая цепь, в простейшем случае, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора. На рис. 2.4 приведена возможная схема входной цепи ВЦ приемника. Настройка на частоту радиостанции производится изменением емкости C вх конденсатора.
Рис. 2.4 Входная цепь приемника и ее резонансная характеристика
Резонансная характеристика колебательного контура имеет колоколообразную форму (рис. 2.4). Сигнал принимаемой радиостанции, частота которой fC, совпадает с резонансной частотой f 0 колебательного контура, проходит без ослабления, т.е. K ( fC) = K 0 = 1. Сигналы других радиостанций ослабляются.
После усиления в усилителе УВЧ, сигнал принимаемой радиостанции поступает на амплитудный детектор АД. Детектор АД осуществляет процесс, обратный модуляции, т.е. выделяет из принятого и усиленного высокочастотного АМ сигнала огибающую – аналог первичного или модулирующего сигнала (рис. 2.3,а). С нагрузки детектора АД снимается сигнал звуковой частоты, который после усиления в УНЧ, прослушивается в оконечном устройстве (телефон, динамик).
Приемник прямого усиления имеет, кроме прочего, два существенных недостатка, из-за которых, применение его в радиосвязи ограничено.
1) Слабая или низкая частотная избирательность. Избирательностью приемника называется его способность принимать сигналы только одной радиостанции и не пропускать сигналы других радиостанций.
При оценке частотной избирательности рассматривают избирательность по соседнему каналу. Соседним каналом или соседней станцией называется радиостанция, частота которой, отличается от частоты принимаемой станции на 10 кГц. Количественно избирательность приемника оценивается отношением его коэффициента усиления на резонансной частоте K 0 к коэффициенту усиления на частоте соседнего канала.
Предположим (рис. 2.4), радиостанция, частота которой f 2, является соседней по отношению к принимаемой радиостанции fC. При такой форме резонансной характеристики, на выходе контура ВЦ сигнал от соседней станции будет меньшего уровня, чем от принимаемой станции, и, тем не менее, будет прослушиваться в телефонах. Как видим, для того, чтобы соседняя станция не прошла на выход приемника, избирательность должна быть более высокой, т.е. ветви резонансной характеристики должны быть круче.
Избирательность приемника прямого усиления зависит также от полосы пропускания 2Δ f резонансных контуров входной цепи ВЦ и усилителя УВЧ:
2Δ f = f с / Q , (2.2)
где: f с – рабочая частота станции;
Q - добротность резонансных контуров ВЦ или УВЧ.
Полосу пропускания обычно отсчитывают на уровне 0,707 от максимального значения коэффициента усиления K ( f )= U вых( f )/ U вх( f ).
По полосе пропускания приемника можно судить о его возможности пропускать сигналы определенной ширины частотного спектра. Например, верхняя составляющая спектра тонального (речевого) сигнала 3,4 кГц. Следовательно, для неискаженного приема такого сигнала, полоса пропускания приемника должна быть не меньше 6,8 кГц.
Для обеспечения такой полосы пропускания, например при приеме радиостанции, частота которой fC = 1000 кГц, добротность резонансных контуров должна быть не меньше Q = f с /2Δ f = 1000/6,8 = 147 единиц. Обычно, значение добротности колебательного контура в пределах 10…30 единиц. Следовательно, в реальном случае, через полосу пропускания приемника прямого усиления может проходить несколько соседних станций.
2) Слабая или низкая чувствительность. Чувствительностью приемника называется его способность принимать слабые сигналы. Чем меньше входное напряжение, необходимое для нормальной работы приемника, тем выше его чувствительность. Как правило, в паспортных данных приемника указывается реальная чувствительность. Реальной чувствительностью называется наименьшее напряжение на входе приемника, при котором соотношение сигнал/шум на выходе приемника равно трем. Например, чувствительность приемника радиостанции «БАКЛАН» 2,5 мкВ. Это означает, что при таком уровне напряжения на входе приемника и, предположим, уровне шума на его выходе в 2 В, сигнал, поступающий на телефоны гарнитуры, будет равен 2 · 3 = 6 В.
В приемнике прямого усиления высокую чувствительность нельзя получить, так как при увеличении коэффициента усиления усилителя УВЧ, приемник может перейти в режим генерации из-за паразитной обратной связи (например, через источники питания или паразитные емкости).