ЧТО ТАКОЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ РАДИОПРИЕМНИКА?

В. ВАСИЛЬЕВ, Радио №4/1966, ст.47

Чувствительность характеризует способность приемника воспри­нимать энергию слабых радио­сигналов, усиливать ее и воспроиз­водить передаваемые сообщения с определенной громкостью. Величина энергии полезного сигнала, посту­пающего на вход приемника, зависит от напряженности электромагнитно­го поля радиостанции, создаваемого на месте приема, и параметров при­емной антенны.

Напряженность является основной характеристикой поля и зависит от мощности передатчика, длины волны, электромагнитных свойств почвы, удаленности от радиостанции, от вре­мени дня и года. Единицей напряжен­ности поля является вольт на метр, сокращенно в/м. Чтобы представить себе величину напряженности поля 1 в/м, необходимо приложить напря­жение в 1 в к двум взаимно парал­лельным пластинам, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга. Тогда напряженность поля в любой точке пространства между пласти­нами будет равна 1 в/м.

Напряженность поля может изме­ряться единицами в/м только в не­посредственной близости от передаю­щей аптенны. По мере удаления от нее напряженность поля умень­шается и уже на расстоянии несколь­ких километров составляет несколь­ко десятков или сотен тысячных до­лей в/м-, при дальнейшем удалении — миллионные доли в/м. Поэтому на практике обычно пользуются более мелкими, тысячными и миллионными, долями основной единицы напряжен­ности, обозначаемыми соответственг по мв/м и мкв/м.

Свойства антенны воспринимать энергию радиоволн зависят от ее типа и геометрических размеров и оцениваются действующей длиной антенны. Действующая длина ан­тенны обозначается h_d и выражается в метрах. Величина электродвижу­щей силы, наводимой полем в прием­ной антенне, е_А, равна произведению напряженности поля Е на действую­щую длину:             ‘

^еА = E*h_d

Например, если напряженность поля Е=1 мв/м, действующая длина h_d=5 м, то тогда величина наведен­ной эдс будет равна е_А =1 мв/м • 5 м =5 мв.

Но как определить действующую длину антенны?                                ’

Имеется два типа приемных антенн: электрические и магнитные. Как из­вестно, радиоволны, распространяю­щиеся в пространстве со скоростью света, представляют собой совокуп­ность изменяющихся с очень боль­шой частотой электрического и маг­нитного полей. Антенны, реагирую­щие на электрическую составляю­щую поля радиоволн, называются электрическими; антенны, воспри­нимающие магнитную составляющую поля,— магнитными антеннами. Ха­рактерными примерами электриче­ских антенн являются вертикальные штыревые антенны, а также широко распространенные проволочные ан­тенны Т- и Г-образной формы. В диапазонах длинных, средних и коротких волн (сокращенно ДВ, СВ и КВ), где геометрические размеры антенны обычно много меньше длины волны, действующая длина назван­ных типов антенн при наличии хо­рошего заземления примерно в 1,5— 2 раза меньше их высоты подвеса над поверхностью земли или метал­лической крышей здания. Например, если высота подвеса Т-образной ан­тенны h=5 м, то действующая длина h_d=2,5—3 м. Действующая длина комнатных антенн обычно не более 1,0—1,5 м.

Примером антенны магнитного ти­па может служить обычная рамочная антенна, представляющая собой ка­тушку индуктивности, содержащую определенное количество витков про­вода, намотанного на изолированном каркасе. Действующая длина рамоч­ной антенны прямо пропорциональ­на площади поперечного сечения катушки, количеству витков, магнит­ной проницаемости среды внутри ка­тушки и обратно пропорциональна длине волны. Поэтому с целью улуч­шения приемных свойств рамочной антенны увеличивают ее размеры, количество витков, либо вводят внутрь катушки сердечник магнит­ная проницаемость которого в де­сятки и сотни раз больше проница­емости воздуха. Сердечники обычно делаются из феррита, вследствие чего такие антенны часто называют фер­ритовыми.

Собственная действующая длина рамочных и ферритовых антенн не­велика и исчисляется несколькими миллиметрами. Значительно повы­сить величину h_d магнитных антенн можно за счет настройки их в резо­нанс с частотой принимаемого сигна­ла, что обычно делается с помощью конденсатора переменной емкости, подключаемого параллельно катушке магнитной антенны. Для примера укажем, что собственная действующая длина ненастроенной магнитной ан­тенны, используемой в любительских карманных приемниках, находится в пределах 3—8 мм. При точной на­стройке на принимаемую волну дей­ствующая длина увеличивается в среднем в 50—100 раз и становится равной h_d=0,15—0,8 м, причем ниж­ний предел соответствует длинно­волновой части диапазона ДВ, верх­ний — коротковолновому участку диапазона СВ. Поскольку длина стержня магнитной антенны состав­ляет около 0,1 м, то становится очевидным, что действующая длина ферритовой антенны в несколько раз превосходит ее геометрические раз­меры, а это делает ее весьма удобной для применения в портативных при­емниках.

Величина эдс сигнала, наведенной в приемной антенне, обычно исчис­ляется тысячными, а нередко и мил­лионными долями вольта, что недо­статочно для обеспечения неискажен­ной работы детектора. Поэтому при­нятые сигналы, прежде чем попасть на вход детектора, предварительно усиливаются. В приемниках прямого усиления это осуществляется на частоте принимаемого сигнала; в при­емниках супергетеродинного типа — на промежуточной частоте. При этом необходимо учитывать, что за счет потерь на вход первого усилитель­ного каскада поступает напряжение сигнала несколько меньше наведен­ной эдс. Особенно заметно это про­является в транзисторных приемни­ках, когда входное сопротивление усилителя оказывается в сотни раз меньше резонансного сопротивления контура, и поэтому снимаемое напря­жение составляет всего несколько процентов от наведенной эдс. По этой причине напряжение на входе уси­лителя численно в 100—-200 раз меньше напряженности поля. Исхо­дя из сказанного можно определить напряжение на входе транзисторного приемника по известной напряжен­ности поля. Например, если E= мв/м, то U_BX=5—10 мкв.

Чувствительность стационарного приемника, работающего от внешней антенны, характеризуется величи­ной напряжения на его входе, при ко­торой выходная мощность приемника составляет 50 мва. Чувствительность портативных и карманных приемни­ков, снабженных магнитными антен­нами, обычно оценивается величиной напряженности поля, требующей для получения на выходе приемника 5 мва.

Согласно существующим стандар­там все выпускаемые в нашей стране радиовещательные приемники могут быть одного из пяти классов. Мини­мальные значения чувствительности стационарных и портативных прием­ников различных классов в диапа­зонах ДВ и СВ приведены в таблице.

Согласно данным таблицы чув­ствительность стационарных прием­ников колеблется в пределах от 50 до 300 мкв. Если учесть, что мини­мальное напряжение на входе де­тектора таких приемников должно быть не менее 300—500 мв, то усиление сигнала от антенного гнезда до детектора, в зависимости от клас­са, должно составлять величину К=1000—10000

В приемниках высшего и I клас­сов необходимое усиление обеспечи­вается каскадом усиления ВЧ, пре­образователем частоты и двумя кас­кадами усиления ПЧ. В приемниках II — IV классов имеется, как правило, преобразователь частоты и один каскад усиления ПЧ.

Чувствительность по полю ста­ционарных приемников может быть определена по формуле:

­где Uвх— напряжение, снимаемое с гнезда внешней антенны. Например, имеется приемник III класса, для которого Uвх=300 мкв, а применя­емая антенна имеет h_d=3 м. Тогда чувствительность по полю составит 100мкВ/м

Чувствительность портативных приемников по данным таблицы должна быть не хуже 0,7—3,0 мв/м. Для обеспечения нормальной работы детектора транзисторного приемника напряжение на входе детектора долж­но быть не менее 30—50 мв. Поэтому усиление сигнала до детектора долж­но составлять не менее К=5000— 30 000, так как напряжение сиг­нала на входе усилителя составляет всего 3—15 мкв.

Промышленные и любительские приемники, собранные по супергете­родинной схеме и содержащие пре­образователь частоты и два каскада усиления ПЧ, имеют К=5000—20000. Для получения большего усиления потребуется добавление каскада уси­ления ВЧ или еще одного каскада ПЧ. Любительские приемники пря­мого усиления имеют К=300—2000, что позволяет получить чувствитель­ность порядка 5—50 мв/м