Н.Н.Буга
А.И.Фалько
Н.И.Чистяков
РАДИОПРИЕМНЫЕ
УСТРОЙСТВА
Под общей редакцией Н, И. Чистякова
Допущено
Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебника
для студентов вузов,
обучающихся по специальности
«Радиосвязь и радиовещание»
^^ МОС
v—' 1QRf
Москва
но и связь»
1986

ББК 32.849 AlVaKo 25/08/2019
Б90
УДК 621.397.62(075)
Буга Н. Н. и др. Радиоприемные устройства: Учебник
Б90 для вузов/Н. Н. Буга, А. И. Фалько, Н. И. Чистяков; Под
ред. Н. И. Чистякова. — М.: Радио и связь, 198S. —
320 с: ил.
Изложены принципы построения и теоретические основы работы
приемных устройств, проектирования радиоприемной аппаратуры и ее основных
узлов. Рассмотрены пути совершенствования приемных устройств, внедрения
современной элементной базы и цифровых устройств, микропроцессоров,
устройств автоматизации и адаптации.
Для студентов вузов связи.
2402020000—161
Б 04В(01)-86 90"86 ББК 32.849
Р е ц^ н з е н т ы: кафедра радиоприемных устройств
Одесского электротехнического института связи им. А. С. Попова;
доктор техн. наук, проф. Б. М. Богданович
Редакция литературы по радиотехнике
Учебник
НИКОЛАЙ НИКИТИЧБУГА
АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ ФАЛЬКО
НИКОЛАЙ ИОСАФОВИЧ ЧИСТЯКОВ
РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
Заведующий редакцией В. Л. Стерлигов
Редактор Э. М. Горелик
Переплет художника Ю. В. Архангельского
Художественный редактор Т. В. Бусарова
Технический редактор И. Л. Ткаченко
Корректор Т. В. Дземидович
ИБ № 740
Сдано в набор 22.01.86 Подписано в печать 14.05.86
Т-09318 Формат 60x90/i6 Бумага кн.-журн. № 2 Гарнитура литературная
Печать высокая Усл. печ. л. 20,0 Усл. кр.-отт. 20,0 Уч.-изд. л. 21,71 Тираж 30 0©0 экз.
Изд. № 20626 Зак. № 12 Цена 1 р.
Издательство «Радио и связь». 101000 Москва, Почтамт, а/я 693
г *—* ■ ' ■ 1 ■ '
Московская типография № 5 ВГО «Союзучетиздат»
.401000 Москва, ул. Кирова, д. 40
© Издательство «Радио и связь», 1986

ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый учебник содержит материал по курсу
«Радиоприемные устройства», общему для всех студентов, обучающихся в
вузах по специальности «Радиосвязь и радиовещание». В
соответствии с действующим учебным планом этой специальности для
студентов, готовящихся работать по окончании института в
области техники радиоприема, дополнительно предусмотрен курс
углубленной подготовки такого же объема, посвященный
проектированию и эксплуатации радиоприемных устройств. По этой
причине данный общий курс содержит преимущественно изложение
фундаментальных принципов радиоприема и теоретических основ
синтеза приемной аппаратуры без детализации конструктивных,
решений многих ее узлов и цепей.
План учебника согласован с действующей программой
учебного курса. Авторы усилили, в частности, по сравнению с
учебниками и пособиями, изданными при их участии ранее, системный
подход к радиоприемному устройству. Поэтому значительное
внимание уделено влиянию на структуру и характеристики приемной
аппаратуры назначения и свойств радиосистемы в целом,
особенностей распространения радиоволн, а также взаимодействия
частей приемного тракта в условиях адаптации к условиям приема.
С учетом проявляющихся тенденций большее место уделено
схемотехническим решениям, характерным для интегрального
исполнения узлов приемников, цифровым устройствам и, в частности*
электронной настройке, применениям синтезаторов частот,
микропроцессоров и др.
При изложении теоретических вопросов в основном
используются сведения, изучаемые студентами в предшествующих и
смежных учебных курсах, в особенности из общей теории
передачи сигналов, систем радиосвязи и радиовещания.
В учебнике нашёл отражение опыт работы кафедр радиоприем^
ных устройств Ленинградского, Московского и Новосибирского
институтов связи.
Материал учебника распределен между авторами следующим
образом: Н. Н. Буга написал введение, гл. 1 (кроме § 1.7) к
7, §9.5; 10.9; А. И. Фалько — § 1.7, гл. 2, 3 (кроме § 2.4 и § 3.13),
5, а также § 8.4, 8.11, 9.6 и 9.7; Н. И. Чистяков — §2.4, 3.13, гл. 4,
6, 8 (кроме § 8.4, 8.11), 9 (кроме § 9.5—9.7), 10 (кроме § 10.9),
заключение.
Авторы и издательство будут благодарны за все замечания
и пожелания, которые могут способствовать совершенствованию
курса радиоприемных устройств. Их следует направлять по
адресу: 101000, г. Москва, Почтамт, а/я 693, издательство «Радио
и связь».
3

ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим функциональным элементом радиотехнических
систем является радиоприемное устройство, способное воспринимать
слабые радиосигналы и преобразовывать их к виду,
обеспечивающему использование содержащейся в них информации. В состав
радиоприемного устройства входят собственно радиоприемник (в
дальнейшем просто приемник), антенна и оконечное устройство.
Антенна воспринимает энергию электромагнитного поля и
преобразует ее в радиочастотное напряжение. Приемник выделяет из
спектра входных колебаний полезные сигналы; усиливает их за
счет энергии местного источника питания; осуществляет
обработку, ослабляя действие помех, присутствующих во входном
колебании; детектирует радиочастотные сигналы, формируя
колебания, соответствующие передаваемому сообщению. В оконечном
устройстве энергия выделяемых сигналов используется для
получения требуемого выходного эффекта — звукового
(громкоговоритель или телефон), визуального (кинескоп), механического
(телеграфный аппарат) и т. д. Оконечное устройство может быть
совмещено с приемником или представлять собой отдельное
устройство.
Задачей курса радиоприемных устройств является изучение
физических основ приема сигналов на фоне радиопомех (в
дальнейшем просто помеха), принципов построения приемников
различного назначения и их основных функциональных элементов,
теории и основ расчета их параметров. При этом учитывается,
что из предшествующих и параллельно читаемых дисциплин
студентам известны математические модели и свойства сигналов и
помех; методы анализа линейных и нелинейных электрических
цепей и каналов связи с постоянными и изменяющимися
параметрами; теория и свойства антенно-фидерных устройств; процессы
распространения радиоволн; принципы усиления, генерирования
и обработки электрических колебаний, модуляции,
детектирования, преобразования частоты, ограничения амплитуды и др., а
также основные положения теории электромагнитной
совместимости радиотехнических систем и устройств; принципы интегрально-
4

го исполнения узлов радиотехнических устройств, применения
микропроцессоров.
Структура приемника и его основные функции определяются
условиями приема сигналов. От антенны на вход приемника
поступает смесь сигнала и помех. Помехи могут создаваться
посторонними радиостанциями, промышленными источниками,
электромагнитными процессами в атмосфере, космическими излучениями,
тепловым излучением Земли; по интенсивности они могут в
антенне во много раз превышать принимаемые сигналы. Сами
сигналы могут претерпевать амплитудные и фазовые искажения из-
за изменений условий распространения радиоволн. Приемник
должен обладать способностью отделять полезные сигналы от помех
по иризнакам, присущим сигналам. Это свойство называется
селективностью или избирательностью.
Различают следующие виды селективности:
частотная. Реализуется с помощью частотно-селективных
цепей. Поскольку принято государственное и международное
регулирование распределения частот между службами радиосвязи ч
радиосистемами, входящими в каждую службу, частотной
селективностью должны обладать все радиоприемные устройства;
пространственная. Реализуется с помощью направленных
антенн;
поляризационная. Реализуется с помощью антенн,
принимающих волны с определенной поляризацией;
амплитудная. Используется главным образом при приеме им-
яульсных сигналов с помощью пороговых цепей — амплитудных
селекторов;
временная. Реализуется отпиранием приемника на время,
соответствующее ожидаемому поступлению полезного сигнала;
по форме сигнала, например по его кодовой структуре.
Соответственно изложенному структурная схема приемника
может быть представлена в виде рис. В.1, где детектор Д разделяет
весь приемный тракт на две части: тракт радиочастоты (ТРЧ) и
иоследовательный тракт частот модуляции (ТЧМ). В ТРЧ
осуществляются частотная селекция и усиление; здесь возможно также
преобразование частоты, амплитудная и временная селекция,
специальные преобразования сигналов для уменьшения
искажающего влияния помех. В ТЧМ осуществляется последетекторная
обработка сигналов: усиление и дополнительные преобразования их
для ослабления действия помех, например интегрирование, а
также декодирование и разделение сообщений в многоканальных
линиях связи. В последнем случае приемник (рис. В.2) содержит
общий тракт, образованный ТРЧ, детектором Д и ТЧМ в виде
группового усилителя частот
модуляции (ГУЧМ). Далее
следуют устройства
разделения каналов (УРК),
демодуляторы (ДМ) и усилители частот
модуляции (УЧМ). Рис. в.1
^ ТРЧ Д ТЧМ
>
>
5

УРК ДИ, УЧМ,
т
Т
ТРЧ
°° Г> ~
оо U^" оо
А
ГУЧМ
>
>
—>
—
и
ДМ,
/
7
3"
ьчм„
Ы-
Рис. В.2
Классификацию приемников можно проводить по различным
признакам, определяющим их технико-эксплуатационные
характеристики.
По функциональному назначению приемники делят на
профессиональные и вещательные (бытовые). К профессиональным
относят приемники связные (магистральной, радиорелейной,
зоновой, местной связи и др.), радиоастрономические,
радиолокационные, радионавигационные и т. п. Вещательные приемники
обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания. Это
самые массовые радиотехнические устройства: ежегодный выпуск
их в мире составляет десятки миллионов.
Приемники различают также по виду сигналов, например, по
виду модуляции (AM, ЧМ и др.).
По диапазону частот в соответствии с существующей
классификацией длин волн или частот электромагнитных колебаний
различают приемники диапазонов НЧ, СЧ, ВЧ, ОВЧ, УВЧ, СВЧ
и др.; имеются также «всеволновые» приемники, обеспечивающие
прием в нескольких диапазонах частот.
Звуковое вещание осуществляется в СССР в диапазонах ДВ
(километровые и гектометровые волны), СВ (гектометровые
волны), KB (декаметровые волны), УКВ (метровые волны) и ДМВ;
при этом в диапазонах ДВ, СВ и KB используется амплитудная
модуляция (AM) с шагом сетки рабочих частот порядка 10 кГц,
а на УКВ для моно- и стереофонического вещания —
широкополосная частотная модуляция (ЧМ) с шагом сетки рабочих частот
250 кГц. Телевизионное вещание осуществляется в диапазонах
частот 48,5... 100 и 174... 230 МГц, при этом в канале изображения
используется AM с частично подавленной боковой полосой
частот, а в канале звукового сопровождения — ЧМ.
По роду принимаемой информации приемники разделяют на
радиотелефонные, радиотелеграфные, фототелеграфные (прием
неподвижных изображений), телевизионные (прием подвижных
изображений) и др.; существуют универсальные приемники,
принимающие информацию нескольких видов.
По месту установки приемники делят на стационарные,
переносные, автомобильные, бортовые (судовые, самолетные,
космических аппаратов) и др. По способу управления и коммутации
различают приемники с ручным, дистанционным и
автоматическим управлением. По виду питания приемники могут быть
сетевые, батарейные или универсального питания.
€

Приоритет в создании приемника, положившего начало
развитию радио как области техники, принадлежит А. С. Попову,
лродемонстрировавшему 7 мая 1895 г. свой первый приемник,
вскоре примененный для практических целей, вначале в
качестве грозоотметчика, а затем и для радиосвязи.
Интенсивное развитие сетей радиосвязи в нашей стране
началось после Великой Октябрьской социалистической революции.
О большом народнохозяйственном и социальном значении радио
свидетельствуют декреты Советского Правительства. Первым'из
них был декрет от 19 июля 1918 г. «О централизации
радиотехнического дела», открывший дорогу плановой радиофикации
страны.
В 1922 г. был организован Государственный
электротехнический трест заводов слабого тока, что стало началом строительства
отечественной радиопромышленности. В 1923 г. была создана
Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), ставшая первым научно-
исследовательским центром страны в области радиотехники. В
составе ЦРЛ имелся отдел радиоприемников. Вскоре начался
серийный выпуск вещательных приемников. Дальнейшее
совершенствование приемников связано с освоением в 1930—1933 гг. новых
типов электронных ламп.
С целью развития радиодела 28 июля 1924 г. постановлением
Советского Правительства были разрешены частные приемные
радиостанции, что положило начало широкой радиофикации
страны.
Наряду с радиовещанием в эти годы происходило быстрое
развитие радиосвязи между промышленными и культурными
центрами страны и с другими государствами. Было организовано
производство профессиональных радиоприемников.
Во второй половине 40-х гг. были разработаны новые типы
электронных приборов и методы построения приемников СВЧ.
В 50-е гг. начался новый этап развития радиоприема на
основе полупроводниковой электроники. Использование транзисторов
позволило обеспечить выпуск портативных приемников, прочно
вошедших в быт.
Достижения и тенденции техники радиоприема в последние
годы обусловлены взаимосвязанными процессами развития
интегральной микроэлектроники, внедрения методов и средств
цифровой обработки сигналов и вычислительной техники и дальнейшего
освоения микроволновых диапазонов. Цифровые интегральные
модули средней и большой степени интеграции обеспечивают
повышение технических и эргономических показателей приемников.
Внедрение микропроцессоров позволяет автоматизировать
радиоприемные устройства; реализовать эффективные методы
обработки сигналов, анализ помеховой обстановки с использованием
результатов для адаптивного регулирования приемника и др. Все
это расширяет функциональные возможности приемников,
упрощает технологию изготовления, обеспечивает удобство эксплуатации.

Развитие в 60-е гг. спутниковой связи привело к
совершенствованию приемников СВЧ, в частности к внедрению малешумя-
щих квантовых и параметрических усилителей. Последние
десятилетия характеризуются освоением миллиметровых волн и волн
оптического диапазона.
Сегодня одной из важнейших задач является обеспечение
электромагнитной совместимости радиотехнических средств
(ЭМС). Особенно остро эта проблема проявляется в системах
радиосвязи и радиовещания декаметрового диапазона.
Интенсивное использование СВЧ приводит к тому, что усложняется
радиосвязь и в этом диапазоне частот.
Обеспечение ЭМС предполагает борьбу с помехами как в их
источниках, так и в приемниках. Поэтому большое место в теории
радиоприемных устройств занимают методы снижения уровня
помех в приемнике, оценки помехоустойчивости приемника,
компенсации помех в приемнике, оптимальной обработки сигналов
и т. д.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 4
Глава 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРУКТУРА
РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ 9
1.1. Радиоприемное устройство как часть сложной системы , . . . 9
1.2. Структурные схемы радиоприемников 11
1.3. Диапазон рабочих частот 15
1.4. Помехоустойчивость приема радиосигналов 16
1.5. Чувствительность радиоприемника 18
1.6. Восприимчивость приемника к внешним воздействиям .... 20
1.7. Внутренние шумы радиоприемников 22
1.8. Частотная селективность радиоприемников 27
1.9. Учет влияния статистических характеристик помех на параметры
радиоприемника 30
1.10. Динамический диапазон радиоприемника 31
1.11. Верность воспроизведения сообщений 31
1.12. Регулировки в радиоприемнике 33
1.13. Конструктивно-эксплуатационные характеристики радиоприемника . 34
Глава 2. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ РАДИОПРИЕМНИКОВ 36
2.1. Назначение и характеристики входных цепей 36
2.2. Эквиваленты приемных антенн 38
2.3. Способы перекрытия диапазона частот . 39
2.4. Электронная настройка 41
2.5. Анализ одноконтурной входной цепи . 43
2.6. Входные цепи при работе с ненастроенными антеннами .... 48
2.7. Входные цепи при работе с настроенными антеннами 53
2.8. Особенности конструкций входных цепей различных диапазонов волн 57
Глава 3. УСИЛИТЕЛИ РАДИОСИГНАЛОВ 59
3.1. Назначение и основные характеристики усилителей радиосигналов 59
3.2. Схемы резонансных усилителей на невзаимных элементах ... 59
3.3. Общий анализ резонансного усилителя 61
3.4. Влияние внутренней обратной связи на свойства резонансного
усилителя 65
3.5. Условие устойчивости усилителя 68
3.6. Способы повышения устойчивости резонансных усилителей ... 70
3.7. Резонансный усилитель в диапазоне частот 73
3.8. Коэффициент шума резонансного усилителя с входной цепью . . 75
3.9. Малошумящие усилители СВЧ 78
3.10. Усилители промежуточной частоты с одноконтурными каскадами,
настроенными на одну частоту 50
3.11. Усилитель с двухконтурным фильтром 82
3.12. Усилители с фильтром сосредоточенной селекции 83
3.13. Варианты структуры полосовых усилителей 86
3.14. Стабильность характеристик усилителей промежуточной частоты . . 89
3.15. Интегральное исполнение усилителей ....,,.«. 90
318

Глава 4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ
УСИЛИТЕЛИ 91
4.1. Общие принципы гетеродинного преобразования частоты .... 91
4.2. Сопряженная настройка резонансных контуров 93
4.3. Побочные продукты преобразования 9о
4.4. Преобразователь частоты с компенсацией помех зеркального канала 9/
4.5. Двойное преобразование частоты 98
4.6. Типы преобразователей частоты 101
4.7. Теория преобразования на невзаимном электронном приборе . . 104
4.8. Балансный преобразователь частоты НО
4.9. Свисты при нелинейном преобразовании 112
4.10. Диодный преобразователь частоты 114
4.11. Резистивный диодный преобразователь 119
4.12. Шумы преобразователя частоты 122
4.13. Балансный диодный преобразователь частоты 123
4.14. Емкостный преобразователь частоты 128
4.15. Регенеративное усиление 129
4.16. Типы параметрических усилителей 131
4.17. Шумы одноконтурного регенеративного усилителя 134
4.18. Коэффициент усиления усилителя с циркулятором 137
Глава 5. ДЕТЕКТОРЫ РАДИОСИГНАЛОВ 138
S.L Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов 138
5.2. Типы амплитудных детекторов 139
5.3. Теория детектирования слабых сигналов 142
5.4. Диодное детектирование сильных сигналов 144
5.5. Искажения при диодном детектировании сильных сигналов . . . 147
5.6. Особенности детектирования импульсных сигналов 150
5.7. Амплитудные ограничители 151
5.8. Фазовые детекторы 154
5.9. Типы фазовых детекторов 155
5.10. Принципы частотного детектирования 161
5.1 К Типы частотных детекторов 161
Глава 6. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ И
ИНДИКАТОРЫ В РАДИОПРИЕМНИКАХ 170
6.1. Назначение и виды ручных и автоматических регулировок . . . 170
6.2. Типы и характеристики автоматической регулировки усиления - . 172
6.3. Способы регулирования коэффициента усиления 177
6.4. Примеры практических схем регуляторов 180
6.5. Основные показатели и характеристики обратной автоматической
регулировки усиления 183
6.6. Переходный процесс в усилителе с автоматической регулировкой
усиления 185
6.7. Типы цепей автоматической подстройки 190
6.8. Частотная автоматическая подстройка частоты 193
6.9. Коэффициент подстройки 198
6.10. Переходный процесс при автоматической подстройке частоты . . 199
6.11. Фазовая автоматическая подстройка 201
6.12. Поисковая автоматическая настройка 204
6.13. Синтезаторы гетеродинных частот 205
6.14. Цифровая индикация частоты и цифровая автоматическая подстройка 210
6.15. Применение микропроцессоров в автоматической настройке . . . 213
6.16. Регулировка полосы пропускания 217
6.17. Сенсорное управление 219
Глава 7. РАДИОПОМЕХИ И МЕТОДЫ ОСЛАБЛЕНИЯ ИХ ВЛИЯНИЯ
НА РАДИОПРИЕМ 222
7.1. Классификация и общая характеристика радиопомех 222
7.2. Индустриальные радиопомехи 225
319

7.3. Непреднамеренные станционные помехи 226
7.4. Помехоустойчивость радиоприема как комплексная проблема . . 226
7.5. Общая характеристика способов защиты радиоприемников от помех 233
7.6. Компенсационные способы подавления помех 234
7.7. Защита радиоприемников от перегрузки помехами 236
7.8. Пространственная и поляризационная селекция сигналов . . . 237
7.9. Частотная селекция сигналов 237
7.10. Временная селекция и накопление сигналов 239
7.11. Амплитудная селекция сигналов 240
7.12. Разнесенный прием сигналов 242
7.13. Адаптивные радиолинии 244
Глава 8. ПРИЕМ СИГНАЛОВ С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ . . 245
8.1. Амплитудно-модулированные сигналы в среде распространения
радиоволн 245
8.2. Амплитудно-модулированные сигналы в линейном тракте приемника 249
8.3. Искажение амплитудно-модулированного сигнала в додетекторном
тракте приемника 252
8.4. Блокирование и перекрестная модуляция 253
8.5. Интермодуляционные помехи 255
8.6. Детектирование амплитудно-модулированного сигнала при наличии
амплитудно-модулированной помехи 256
8.7. Приемник «стенод» и синхронное детектирование 260
8.8. Ограничение импульсных помех в приемнике
амплитудно-модулированного сигнала 263
8.9. Прием двухполосного амплитудно-модулированного сигнала с
подавленной несущей 264
8.10. Прием однополосных сигналов 266
8.11. Прием дискретных амплитудно-модулированных сигналов . . . 269
Глава 9. ПРИЕМ СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ .... 271
9.1. Искажения частотно-модулированных сигналов при многолучевом
распространении радиоволн 271
9.2. Частотно-модулированные сигналы в линейном тракте приемника . . 274
9.3. Нелинейные искажения при частотном детектировании .... 278
9.4. Детектирование частотно-модулированного сигнала при наличии
помехи 279
9.5. Порогопонижающие устройства в приемниках
частотно-модулированных сигналов 284
9.6. Особенности радиоприема дискретных сообщений в системах с
частотной модуляцией 286
9.7. Прием фазоманипулированных сигналов 289
Глава 10. ОСОБЕННОСТИ РАДИОПРИЕМНИКОВ РАЗЛИЧНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ 292
10.1. Виды сигналов в радиосвязи и вещании 292
10.2. Приемники звукового радиовещания 293
10.3. Стереофонические приемники 295
10.4. Радиовещательные приемники декаметровых волн 298
10.5. Приемники телевизионного вещания 300
10.6. Приемные радиостанции дальней свзязи 303
10.7. Приемники магистральных линий радиосвязи 305
10.8. Малошумящие приемники 307
10.9. Общие тенденции в автоматизации и вопросы оптимизации
радиоприемной аппаратуры 308
Заключение 312
Предметный указатель 315