10 го }о

. S/fj,/iB

fuc 34 Разборчивость речевого сигнала в шуме

S/fJ hix PS

W -10

W 20

s/N Ix ле

Рис 35 Отношение сигнал-шум в приемниках AM, ЧМ и SSB сигналов

Тем не менее, подобные задачи успешно решаются, и нам остается лишь познакомиться с полученными результатами.

На графике рис 35 показаны зависимости, связывающие отношение сигнал-шум на входе и выходе приемника при различных видах модуляции. Чтобы сравнение было объективным, по горизонтальной оси отложено отношение пиковой мощности сигнала к мощности шума в полосе 3 кГц на входе приемника. При построении графиков предполагалось, что для AM и узкополосной ЧМ с индексом р=1 полоса пропускания додетекторно-го тракта приемника равна 6 кГц, а для широкополосной ЧМ с р = 5 (девиация частоты ±15 кГц)-30 кГц. Термин ЧМ здесь в равной степени относится и к ФМ

с таким же индексом, поскольку, как уже упоминалось, при модуляции синусоидальным сигналом они неразличимы.

Рассмотрение графиков показывает, что порог (перегиб кривой) для узкополосной ЧМ наблюдается при отношенни сигнал-шум на входе детектора 5...7 дБ, а для широкополосной ЧМ - около 20 дБ. Физически это сбъ ясняется просто: когда мощность шума на входе детектора становится сравнимой с мощностью сигнала, начинается подавление сигнала шумом Напомним, что мощность шума на входе детектора пропорциональна полосе пропускания додетекторного тракта (см. формулу 11), поэтому мощность шума в полосе 30 кГц в 10 раз (на 10 дБ) больше мощности шума в полосе 3 кГц. Соответственно и порог при широкополосной ЧМ наблюдается при больших уровнях сигнала, чем для узкополосной ЧМ. Из рис. 35 видно также, что минимальный уровень сигнала, необходимый для получения отношения сигнал-шум на выходе приемника порядка 5... 10 дБ, обеспечивают два вида модуляции - SSB и узкополосная ЧМ. При других видах модуляции для получения такого же (минимально необходимого для разборчивого приема речи) отношения сигнал-шум на выходе требуется значительно большая величина сигнала на входе. SSB превосходит ЧМ при самых малых отношениях сигнал-шум, на пределе разборчивости, зато ЧМ оказывается немного лучше при работе выше порога

Теперь остановимся на вопросе о том, какой индекс модуляции, девиацию частоты и полосу пропускания приемника нужно выбрать для достижения максимальной дальности связи с угловой модуляцией. Увеличение девиации частоты свыше 3 кГц при ЧМ и индекса модуляции свыше 1 при ФМ расширяет спектр излучения за счет подъема боковых полос второго порядка (см. рис. 33). Помимо нежелательного расширения полосы частот, зани.маемой радиостанцией в эфире, это заставляет расширять и полосу пропускания приемника, чтобы пропустить сигнал без ослабления и без искажений. В результате повышается пороговое отношение сигнал-шум и дальность связи неизбежно падает, поскольку требуется увеличение мощности сигнала на входе приемника Таким образом, девиация частоты при ЧМ не должна превосходить 3 кГц, а индекс модуляции

при ФМ -единицы. Полоса модулирующих частот в обоих случаях полагается равной 3 кГц и расширение ее нежелательно Более того, в микрофонном усилителе полезно установить ФНЧ с частотой среза 3 кГц, чтобы подавить более высокие частоты и предотвратить расширение спектра излучения.

Полосу пропускания приемника нецелесообразно делать шире 6 кГц, чтобы не увеличивать уровень шума на входе детектора. Потеря мощности сигнала с р=1 и F = 3 кГц за счет отсеивания боковых полос второго порядка не превзойдет 2,5%, а для более низких частот модуляции будет еще меньше. Таким образом, практически весь ЧМ или ФМ сигнал в этих условиях пройдет через додетекторный тракт приемника Сужать полосу пропускания далее нельзя, поскольку это пркведет к ослаблению высших частот звукового спектра. Итак, оптимальным значением оказывается 6 кГц.

Выбор между ЧМ и ФМ однозначно решается в пользу ФМ, и практика работы с ЧМ радиостанциями это подтверждает. Для приема ЧМ сигналов нужен специальный частотный детектор. Их известно великое множество: дискриминатор на расстроенных контурах с ограничителем, детектор отношений, счетно-импульсный детектор и т. д. Не будем останавливаться на их описании, так как это выходит за пределы тематики книги. К тому же частотные детекторы практически не использовались радиолюбителями даже в период широкого распространения ЧМ в 60-х годах на диапазоне 28 МГц. Тогда широко использовался способ приема ЧМ сигнала на AM приемник, имеющий достаточно пологие скаты кривой селективности. При настройке приемника так, чтобы несущая попала на середину одного из скатов, ЧМ преобразуется в AM, и затем полученный AM сигнал детектируется обычным образом. Надо отметить, что при этом теряются все преимущества ЧМ, следующие из графиков рис. 35. Процесс детектирования ЧМ сигнала AM детектором связан со значительными нелинейными искажениями, возрастающими при увеличении крутизны скатов кривой селективности. Нелинейные искажения сильно зависят от расстройки приемника, значительно возрастая при центральной настройке и при слишком больших расстройках. Последние сопровождаются и общим ухудшением приема из-за ослабления сигнала.