Устройства приема и обработки сигналов

УСТРОЙСТВА ПРИЕМА 
И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Е. А. Колосовский

Рекомендовано УМО по образованию в области радиотехники, 
электроники, биомедицинской техники и автоматизации 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных 
заведений, обучающихся по специальности 
«Радиотехника» направления подготовки дипломированных 
специалистов «Радиотехника»

Москва
Горячая линия – Телеком
2012

2-е издание, стереотипное

УДК 621.396.62075.8 
ББК 32.849 
        К61 

Р е ц е н з е н т : канд. техн. наук, доцент  М. Е. Шевченко 

Колосовский Е. А. 

К61         Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие 
для вузов. – 2-е изд. – М: Горячая линия–Телеком, 2012. – 456 с.: 
ил. 

ISBN 978-5-9912-0265-7. 

Систематизированы сведения по всем разделам вузовской программы одноименного курса. Изложены теоретические основы приема сигналов 
на фоне помех, принципы построения трактов сигнальной и промежуточной 
частоты радиоприемных устройств, основные положения теории синтеза 
частот, способы обеспечения регулировок и структуры частных трактов при 
приеме сигналов с различными видами модуляции. Рассмотрены факторы, 
влияющие на качественные показатели радиоприемных устройств. 
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Радиотехника» направления ‹‹Радиотехника››. Может быть использовано для повышения квалификации специалистами. 

ББК 32.849 

 

Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU 

Учебное издание 

Колосовский Евгений Анатольевич 

УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ 

Учебное пособие 

Редактор И. Н. Алексеева 

Художник В. Г. Ситников 

Подготовка оригинал-макета Ю.Н. Рысева 

 
 
Подписано в печать 17.05.2012. Формат 60×88 1/16. 
Усл. печ. л. 28,5. Изд. № 120265. Тираж 100 экз. 
 
 
ISBN 978-5-9912-0265-7                                          ©  Е. А. Колосовский, 2007, 2012 
©  Оформление издательства 
«Горячая линия–Телеком», 2012 
 
 

Предисловие 
 
В современных системах радиосвязи с помощью радиоприемного устройства осуществляется не только прием (в узком смысле), 
но и обработка сигналов. Осуществление такой обработки предъявляет повышенные требования к стабильности частоты, работе 
систем автоматического и ручного управления, структуре частных 
трактов приемника. В связи с этим возросла роль радиоприемника 
как устройства, обеспечивающего как прием слабых радиосигналов, так и преобразование их к виду, необходимому для извлечения содержащейся в них информации. Поэтому радиоприем является не только важнейшей, но одной из наиболее трудных задач 
радиотехники. 
Дисциплина «Устройства приема и обработки сигналов» является базовой для изучения специальных дисциплин и вносит непосредственный вклад в подготовку выпускника по специальности 
«Радиотехника». 
Курс лекций по дисциплине соответствует учебной программе          
и рассчитан на обучаемых всех специализаций. Он имеет целью 
оказать помощь в самостоятельном изучении теоретических основ 
и принципов построения радиоприемных устройств, способов 
обеспечения их качественных показателей. Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении общепрофессиональных 
дисциплин: «Основы теории цепей», «Радиотехнические цепи и 
сигналы», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Радиоматериалы и радиокомпоненты», «Схемотехника аналоговых 
электронных устройств», «Цифровые устройства и микропроцессоры». Вследствие этого ряд вопросов, ранее традиционно рассматривавшихся в учебниках по курсу радиоприемных устройств (усилители, преобразователи частоты, детекторы и др.), данный курс 
лекций не охватывает. 
Учебное пособие условно состоит из двух частей. Первая часть 
посвящена рассмотрению физических основ приема сигналов на 
фоне помех, принципов построения трактов сигнальной и промежуточной частоты радиоприемника супергетеродинного типа различных диапазонов волн, факторов, влияющих на качественные пока

затели РПУ. Вторая часть содержит основные положения по теории синтеза частот, способам обеспечения регулировок и построению частных трактов радиоприемного устройства при приеме сигналов с различными видами модуляции. Поэтому учебное пособие 
призвано обеспечить необходимый объем знаний, достаточный 
для самостоятельного изучения существующих и перспективных 
устройств приема и обработки сигналов. 
Материалы курса лекций представляют собой обобщение и систематизацию теоретических положений из источников, приведенных в списке использованной литературы, их структура соответствует сложившейся на кафедре методике чтения лекций и изучения 
радиоприемных устройств, разработанной и внедренной в учебный 
процесс преподавателями кафедры специальных радиоэлектронных 
средств Череповецкого ВИИРЭ Н.А. Поповым, Н.В. Черепанкиным, 
В.В. Казаковым и другими. 
Автор выражает глубокую благодарность рецензенту рукописи 
канд. техн. наук, доценту кафедры РЭС Санкт-Петербургского 
электротехнического университета «ЛЭТИ» М.Е. Шевченко  за ценные рекомендации, высказанные при рецензировании пособия  
и Е.В. Миськовой  за помощь в подготовке издания в печать. 

Введение 
 
Одним из основных этапов профессиональной подготовки по 
специальности «Радиотехника» является изучение дисциплины 
«Устройства приема и обработки сигналов», закладывающей основание в специальную подготовку выпускников. 
Важность изучаемой дисциплины состоит в ее практической 
значимости. Без преувеличения можно сказать, что не менее 
40% всей радиоэлектронной аппаратуры, находящейся в эксплуатации – радиоприемные устройства. Любой пост в составе комплексов специального приема включает в свой состав от 1 до 4  
и более радиоприемников. Их умелое использование, эксплуатация и ремонт в значительной мере предопределяет выполнение 
поставленных задач. 
Число образцов устройств приема и обработки сигналов, с которыми придется иметь дело, достаточно велико, а их список, в силу 
оперативной необходимости, постоянно расширяется, усложняется 
их структура. 
Для их успешного освоения и применения нужны как фундаментальная теоретическая подготовка, так и навыки практической работы с радиоприемной аппаратурой. 
Таким образом, выпускник института должен в совершенстве 
владеть сложной радиоэлектронной техникой, обеспечивать ее 
безаварийную эксплуатацию, находить наиболее эффективные 
пути использования ее в изменяющихся условиях, уметь в кратчайшие сроки осваивать новые образцы техники. Все эти качества 
призвана дать дисциплина, основные теоретические положения 
которой изложены в данной книге. 

Предмет, цели и задачи дисциплины 

Радиоприемное устройство (РПУ) является основной частью 
системы связи (рис. 1). 
В любой системе связи осуществляется передача информации 
и ее прием. Поэтому система связи состоит из следующих основных 

Введение 

 
6 

 

Рис. 1. Обобщенная схема системы связи 

частей: источника сообщений ИС, передающего устройства ПРДУ, 
радиоприемного устройства РПУ и получателя сообщений ПС. Среда, в которой электромагнитные волны распространяются от передающего устройства к приемному, называется каналом связи. 
Радиоприемное устройство как элемент системы связи содержит антенно-фидерную систему АФС, собственно радиоприемник 
РПМ и оконечное устройство ОУ (рис. 2). Таким образом, под РПУ 
будем понимать АФС, радиоприемник и оконечное устройство, 
объединенные для выделения передаваемой информации с требуемым качеством. 
Антенно-фидерная система преобразует энергию электромагнитных волн в энергию высокочастотных колебаний и подводит их 
ко входу радиоприемника. Современные АФС могут состоять из 
нескольких антенн с устройствами коммутации и фазирования. 
Радиоприемник выделяет из подведенных к его входу колебаний полезные сигналы, усиливает их и преобразует к виду, необходимому для приведения в действие оконечного устройства. 
Оконечное устройство служит для обработки, регистрации, 
воспроизведения сообщения в требуемой форме: визуальной, звуковой, в виде печатного текста, управляющих сигналов и т.д. 
В простейшем случае в вещательных радиоприемниках эти элементы конструктивно выполняются как единое целое (внутренняя 
магнитная антенна – радиоприемник – динамическая головка). 
В сложных профессиональных приемниках эти элементы выполняются конструктивно законченными блоками. Иногда с целью 
повышения качества и надежности приема в состав радиоприемного устройства может входить несколько радиоприемников и антенн. 
 

 

Рис. 2. Обобщенная схема РПУ 

Введение 

 
7 

 

Рис. 3. Место РПУ в составе поста приема 

В профессиональных радиоприемных устройствах специального назначения функции РПУ разнесены по различным аппаратам, 
так, например, используются антенно-фидерные устройства коллективного пользования, демодулирующие устройства для различных видов сигналов и собственно радиоприемники. В общем случае вариант применения РПУ в составе поста приема представлен 
на рис. 3. 
Предметом дисциплины «Устройства приема и обработки сигналов» (УПИОС) являются физические процессы при радиоприеме, принципы построения радиоприемников и теоретические основы их проектирования. 
Основная цель дисциплины УПИОС – изучение общих теоретических принципов и методов анализа, синтеза и оптимизации 
радиоприемных устройств. Сущность задачи анализа заключается в том, что необходимо определить, как влияют структуры и параметры тех или иных функциональных устройств на характеристики радиоприемника, какими способами обеспечиваются TTX 
РПУ. Сущность синтеза заключается в том, что необходимо найти 
такие функциональные узлы и их параметры, так их согласовать, 
чтобы получить законченное устройство – радиоприемник, который обладал бы заданной совокупностью требуемых качественных показателей. 
Четыре-пять десятилетий назад задачи синтеза радиоприемных 
устройств, соответствующих предъявленным к ним техническим 
требованиям, не отличались большой сложностью, они сводились 
к уточнению небольшого числа параметров ряда узлов и компонентов приемника, построенного по более или менее канонической 
схеме. Сравнительная простота этих задач определялась тем, что: 

Введение 

 
8 

– в радиосистемах применялись всего лишь 4–5 сравнительно 
простых видов модуляции сигналов; 
– помехи радиоприему также не отличались сложностью, а интенсивность их была невысокой; 
– уровень развития электронной техники затруднял применение 
тонких и сложных методов обработки радиосигналов в приемнике. 
В последние десятилетия чрезвычайно увеличилось количество 
радиосистем, разнообразие типов применяемых в них сигналов. Соответственно повысились уровни сложности взаимных помех, кроме 
того, 
возросла 
роль 
систем 
электронного 
противодействия  
и радиоэлектронной борьбы (РЭБ). В то же время развитие полупроводниковой электроники и особенно микроэлектроники дало 
возможность усложнить структуры радиоприемных устройств и способы обработки принимаемых сигналов, расширились функции радиоприемников. Радиоприемники получили новое качественное 
развитие, связанное с автоматизацией процессов радиоприема.  
В результате возросли актуальность и сложность задач синтеза 
структур радиоприемных устройств, отвечающих новым требованиям и оптимальных по своим техническим и экономическим показателям. 
Цели изучения дисциплины: 
– получить фундаментальные знания по основам теории построения радиоприемных устройств, позволяющие обучаемым самостоятельно осваивать образцы РПУ, как перспективные, так и 
находящиеся в эксплуатации в настоящее время; 
– приобрести практические навыки в работе на РПУ различных 
диапазонов частот, уметь качественно готовить их к эксплуатации 
и осуществлять помехозащищенный прием передач. 
В результате изучения дисциплины обучаемые должны: 
Знать: 
– основные типы схем радиоприемных устройств; 
– методы обеспечения основных характеристик устройств приема 
и 
обработки 
радиосигналов: 
чувствительности, 
одно-  
и многосигнальной избирательности, динамического диапазона по 
основному и соседнему каналам приема; 
– принципы построения систем автоматического регулирования 
в устройствах приема и обработки радиосигналов; 
– принципы построения усилительно-преобразовательного радиотракта с малым уровнем собственных шумов, высокой частотной избирательностью, низким уровнем перекрестных и интермодуляционных помех; 

Введение 

 
9 

– принципы моделирования и проектирования устройств по заданным показателям качества с использованием современной элементной базы; 
– методы экспериментального исследования основных характеристик радиоприемников и их функциональных узлов; 
– принципы построения частных трактов радиоприемных устройств; 
– ТТД и возможности базовых радиоприемных устройств, их 
структурные схемы. 
Уметь: 
– работать на базовых радиоприемных устройствах специальных комплексов и станций; 
– производить расчет структурных схем основных типов специальных радиоприемных устройств;  
– моделировать и проектировать радиоприемные устройства по 
заданным показателям качества с использованием современной 
элементной базы; 
– измерять основные характеристики специальных радиоприемных устройств; 
– самостоятельно изучать и осваивать новые образцы специальных радиоприемных устройств. 
Иметь представление: 
– о перспективах развития теории радиоприема; 
– о направлениях развития схемотехники радиоприемных устройств, аппаратно-программных средств приема сигналов. 
Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении 
общепрофессиональных дисциплин: «Основы теории цепей», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Радиоматериалы и радиокомпоненты», 
«Схемотехника аналоговых электронных устройств», «Цифровые 
устройства и микропроцессоровы». К ним относятся: 
– свойства электрических колебаний различных видов, главным 
образом модулированных колебаний, импульсов и флуктуационных шумов; 
– методы анализа линейных и нелинейных электрических цепей 
и цепей с периодически изменяющимися параметрами; 
– основы теории усилителей и генераторов, применяемых  
в радиотехнике; 
– принципы преобразования частот, детектирования модулированных колебаний и других преобразований радиосигналов. 
Знания и умения, приобретенные в процессе изучения дисцип

Введение 

 
10 

лины, используются при освоении специальных дисциплин, в ходе 
изучения которых происходит углубление знаний по эксплуатации 
радиоприемных устройств, их сопряжению с другими устройствами 
специальных комплексов. 

Порядок прохождения и методические указания  
по изучению дисциплины 

Изучение дисциплины «Устройства приема и обработки сигналов» осуществляется путем чтения лекций, проведения семинарских, групповых, лабораторных и практических занятий, а также в 
ходе самостоятельной подготовки обучаемых. Обязательным является выполнение курсового проекта по расчету функциональной 
схемы радиоприемного устройства. 
Лекции читаются по наиболее сложным, узловым вопросам 
дисциплины. Они имеют целью концентрированно изложить основные теоретические положения учебной дисциплины, ее эволюцию 
и перспективы развития, дать направление по самостоятельной 
работе над учебным материалом. 
Чтобы быть полноценным участником лекционного процесса, на 
лекцию обучаемый должен приходить внутренне настроенным              
и подготовленным к ее восприятию. Материал предыдущей лекции 
должен быть проработан и освежен в памяти. 
Лекцию нужно уметь слушать и конспектировать. Отвлечение 
посторонним, неаккуратная, небрежная запись приводят к плохому 
усвоению материала. 
При написании конспекта хорошо оставлять свободные места, 
полезно предусматривать поля, так как при проработке материала 
с использованием книги может возникнуть и часто возникает необходимость дополнить, а иногда и скорректировать записи. Важно 
подчеркнуть, что именно такая работа с конспектом приводит к необходимой глубине понимания и освоения предмета. 
Однако конспект не может рассматриваться как главное, а тем 
более единственное пособие. Его скорее следует представлять как 
развернутую программу дисциплины. 
Основным учебным пособием должна оставаться книга. Перечень рекомендуемой литературы приведен в конце книги. 
Однако данный список не исчерпывает всех работ по теории  
и практике построения радиоприемных устройств. Целесообразно 
периодически просматривать статьи в журналах «Радиоэлектроника», 
«Зарубежная электроника», «Специальная радиоэлектроника» и др.