Радіоприйом - це виділення сигналів з радіовипромінювання. У тому місці, де ведеться радиоприем, одночасно існують радіовипромінювання від безлічі природних і штучних джерел. Потужність корисного радіосигналу становить дуже малу частку потужності загального радіовипромінювання в місці радиоприема. Завдання радіоприймального пристрою зводиться до виділення корисного радіосигналу з безлічі інших сигналів і можливих перешкод, а також до відтворення (відновлення) переданого повідомлення.
Основними (в сенсі універсальності) показниками радіоприймальних пристроїв є діапазон робочих частот, чутливість, вибірковість і стійкість перед перешкодами.
Діапазон робочих частот визначається діапазоном можливих частот настройки. Іншими словами, це область частот настройки, в межах якої радіоприймальний пристрій може плавно або стрибкоподібно перебудовуватися з однієї частоти на іншу.
Чутливість є мірою здатності радіоприймального пристрою забезпечувати прийом слабких радіосигналів. Кількісно оцінюється мінімальним значенням ЕРС сигналу на вході радіоприймального пристрою, при якому має місце необхідне відношення сигнал-шум на виході при відсутності зовнішніх перешкод.
Властивість радіоприймального пристрою, що дозволяє відрізняти корисний радіосигнал від радіоперешкоди за певними ознаками, властивим радіосигналу, називається вибірковістю. Інакше, це здатність радіоприймального пристрою виділяти потрібний радіосигнал з спектра електромагнітних коливань в місці прийому, знижуючи заважають радіосигнали.
Розрізняють просторову і частотну вибірковість. Просторова вибірковість досягається за рахунок використання антени, що забезпечує прийом потрібних радіосигналів з одного напрямку і ослаблення радіосигналів з інших напрямків від сторонніх джерел. Частотна вибірковість кількісно характеризує здатність радіоприймального пристрою виділяти з усіх радіочастотних сигналів і радіоперешкод, що діють на його вході, сигнал, відповідний частоті настройки радіоприймача.
Перешкодостійкістю радіоприймального пристрою називається його здатність протидіяти заважає дії перешкод. Кількісно стійкість оцінюється тим максимальним значенням рівня перешкоди в антені, при якому ще забезпечується прийом радіосигналів.
Радіоприймальні пристрої можна класифікувати за різними ознаками. Наприклад, по схемним рішенням радіоприймальні пристрої можуть бути прямого посилення і супергетеродинні. За призначенням можна виділити радіомовні (зазвичай звані як радіоприймачі або приймачі), телевізійні (телевізори), професійні, спеціальні радіоприймальні пристрої. До професійних належать магістральні радіоприймальні пристрої декаметрового діапазону, радіорелейних і супутникових ЛЗ. Серед радіоприймальних пристроїв спеціального призначення слід назвати, наприклад, радіолокаційні, радіонавігаційні, літакові і т.д.
Антена є елемент сполучення між передавальним або прийомним устаткуванням і середовищем поширення радіохвиль. Антени, які мають вигляд проводів або поверхонь, забезпечують випромінювання електромагнітних коливань при передачі, а при прийомі вони "збирають" падаючу енергію.
Антени, що складаються з проводів невеликого поперечного перерізу в порівнянні з довжиною хвилі і поздовжніми розмірами, називають дротяними. Антени, що випромінюють через свій розкривши - апертуру, називають апертурними. Іноді їх називають дифракційними, рефлекторними, дзеркальними. Електричні струми таких антен протікають по проводять поверхонь, які мають розміри, співмірні або багато більше в порівнянні з довжиною хвилі.
Порівнювати і оцінювати властивості антен будь-яких типів можна по їх параметрами. Найголовнішим визначальним параметром передавальної антени як навантаження для генератора або фідера є її вхідний опір. Параметром антени як випромінювача електромагнітних хвиль є коефіцієнт корисної дії, а також амплітудна характеристика спрямованості.
Вхідний опір антени визначається відношенням напруги високої частоти на її затисках до току харчування.
Не вся потужність, що підводиться до антени, випромінюється в навколишній простір. Частина її витрачається не на випромінювання, а втрачається на нагрівання як самої антени, так і що знаходяться поблизу предметів. Відношення потужності, що випромінює антеною, до потужності, що підводиться до неї, називають коефіцієнтом корисної дії антени і виражають у відсотках:.
Електромагнітні хвилі випромінюються антеною в різних напрямках нерівномірно. Антен, що випромінюють електромагнітні хвилі рівномірно на всі боки, не існує. Розподіл в просторі напруженості електричного поля, створеного антеною, характеризується амплітудною характеристикою спрямованості. Вона визначається залежністю амплітуди напруженості створюваного антеною поля (або пропорційної їй величини) від напрямку на точку спостереження в просторі. Направлення на точку спостереження визначається азимутним j і меридіональним q кутами сферичної системи координат, як показано на Рис. 6.58. При цьому амплітуда напруженості електричного поля вимірюється на одному і тому ж (досить великому) відстані r від антени. Графічне зображення характеристики спрямованості називають діаграмою спрямованості. Просторова діаграма спрямованості зображується у вигляді поверхні f (j, q). Побудова такої діаграми незручно, тому на практиці зазвичай будують діаграму спрямованості в якій-небудь одній площині, в якій вона зображується плоскої кривої f (j) або f (q) в полярній або декартовій системі координат.
На Рис. 6.58 на початку координат показана найпростіша дротова антена - диполь Герца, просторова діаграма спрямованості якої приведена на Рис. 6.59, а. Діаграми спрямованості в азимутальной і меридіональної площинах, побудовані в полярній системі координат, представлені на Рис. 6.59, б і в.
Мал. 6.58. Сферична система координат
Мал. 6.59. Діаграми спрямованості: а - об'ємна, б, в - в азимутальной і меридианальной площинах
Крім розглянутих основних електричних параметрів антен існує цілий ряд додаткових специфічних параметрів як електричних, так і економічних, конструктивних, експлуатаційних.
Що стосується прийомних антен, то виявляється, що кількісно електричні параметри передавальних і приймальних антен одні і ті ж, хоча фізичне пояснення дається з точки зору прийому.
Приймальна антена має такі ж значення вхідного опору, коефіцієнта корисної дії і таку ж діаграму спрямованості, які вона мала б при роботі в якості передавальної. Істотною відмінністю в роботі передавальної і приймальні антен є те, що в передавальної антени використовуються великі струми і напруги, а в приймальні - дуже незначні.
Особливості передавальних антен різних діапазонів. Кілометрові і гектометрові радіохвилі широко використовуються для організації мережі звукового радіомовлення. Передавальні антени, як правило, встановлюються в центрі зон обслуговування, і тому повинні створювати ненаправленої випромінювання уздовж поверхні Землі, тобто мати діаграму спрямованості в горизонтальній площині у вигляді кола. Таким умовам відповідають антени-щогли і антени-башти. Їх висота зазвичай 150. 250 м, а деякі антени мають висоту до 350 і навіть 500 м.
Для радіозв'язку і радіомовлення на значні відстані (тисячі кілометрів) використовуються декаметрові радіохвилі. Особливості їх поширення такі, що антени повинні формувати направлене випромінювання з максимумом випромінювання під деяким кутом до поверхні Землі. Найпоширенішими типами передавальних антен, що відповідають цим вимогам, є дротяні антени: вібраторні, ромбічні і синфазних у вигляді решітки з вібраторів, збуджених певним чином. Найпростіша з цих антен - горизонтальний симетричний вібратор - показана на Рис. 6.60.
Мал. 6.60. Дротова антена - вібратор горизонтальний діапазонний
На місцевих радіолініях протяжністю 50. 100 км також використовуються в основному декаметрові радіохвилі і прості антени у вигляді вертикально підвішеного дроти (Т- і Г-образні).
Діапазон метрових радіохвиль використовується головним чином для організації телевізійного і звукового мовлення, а також для зв'язку з рухомими об'єктами в межах визначеної зони обслуговування. Передавальні антени, як правило, повинні створювати ненаправленої випромінювання в горизонтальній площині.
Діапазони дециметрових, сантиметрових і коротших радіохвиль застосовуються для організації радіорелейного зв'язку. Антени, встановлювані на радіорелейних лініях, повинні мати високу спрямованістю, їх діаграми спрямованості повинні мати "игольчатую форму" (Рис. 6.61). Найбільш поширені апертурні (дзеркальні) антени. Схема найпростішої з них - параболічної антени - приведена на Рис. 6.62. Особливість поширення метрових, дециметрових, сантиметрових і коротших радіохвиль така, що антени необхідно розміщувати на спеціальних опорах висотою десятки і навіть сотні метрів.
Мал. 6.61. Діаграма спрямованості "голчастою форми"
Мал. 6.62. Принцип побудови однозеркальная параболічної антени
В якості прийомних антен в кілометровому і гектометрові діапазонах використовується рамкова антена. У декаметровом діапазоні найбільш поширена антена "хвиля, що біжить". Антена "хвильовий канал" є типовою для діапазону метрових хвиль, зокрема для прийому телевізійних сигналів. В діапазоні дециметрових і сантиметрових хвиль антени є зазвичай приймально-передавального. Характерна схема однієї з таких антен показана на Рис. 6.62.
Електричне коло і допоміжні пристрої, за допомогою яких енергія радіочастотного сигналу підводиться від радіопередавача до антени або від антени до радіоприймача, називається фідером. Передавальні антени, що використовуються в кілометровому і гектометрові діапазонах радіохвиль, з'єднуються з радіопередавачем за допомогою багатопровідних коаксіальних фідерів. У декаметровом діапазоні фідери зазвичай виконуються у вигляді дротяних дво- або чотирьох провідних ліній.
До антен метрових радіохвиль енергія зазвичай підводиться за допомогою коаксіального кабелю. На більш коротких хвилях, зокрема в сантиметровому діапазоні, фідер виконується у вигляді порожнистої металевої труби - хвилеводу прямокутного, еліптичного або круглого перетину.
У зв'язку з що спостерігається тенденцією умощнения передавальних радіостанцій, які працюють в діапазонах кілометрових, гектометрових і декаметрових радіохвиль, дуже важливим представляються питання конструювання антен і фідерів з підвищеною електричною міцністю, тобто розробка конструкцій, здатних працювати з надпотужними радіопередавачами.
Значний інтерес представляє розробка механізмів, які забезпечують можливість підключення до однієї антени декількох потужних радіопередавачів, які працюють на різних частотах.
Для радиоприема на декаметрових хвилях перспективним є створення пристроїв, що дозволяють управляти діаграмою спрямованості приймальних антен відповідно до зміни напрямку кута приходу радіохвилі. Слід очікувати, що в подальшому антени з електрично керованими характеристиками займуть домінуюче становище у багатьох областях антеною техніки. Антени радіорелейних ліній удосконалюються в частині збільшення концентрації енергії в головному напрямку і зниження випромінювання в напрямках, незбіжних з головним.