Журнал «Компьютерра» № 17 от 8 мая 2007 года

Софт прямого эфира

Автор: Кононов, Владимир

Со времен Попова, Маркони, Герца прошло всего лишь чуть больше века, но каков прогресс в области связи! Современное высококачественное радиоприемное устройство – это довольно сложный и объемный аппарат, состоящий из сотен и тысяч компонентов, как правило, содержащий свой собственный вычислитель на одном, а иногда и нескольких процессорах для реализации многочисленных рабочих и сервисных функций. Посмотрим на один из вариантов упрощенной блок-схемы современного приемника (рис. 1), и станет ясно, какую прорву задач приходится решать для получения изделия высокого класса. Попробуем разобраться, что от чего зависит в приемном устройстве и какие качественные показатели являются самыми важными.

ИСТОРИЯ

Значение радио в войне было настолько велико, что в преддверии великой победы над фашистской Германией в 1945 г. и в связи с 50-летием изобретения радио день 7 мая был объявлен всесоюзным праздником – Днем Радио.

Еще не так давно – когда станций в эфире было не слишком много – на первом месте находилась чувствительность приемника, то есть его способность принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника напрямую зависит от его полосы пропускания. В свою очередь, полоса пропускания определяется тем видом модуляции, для которой предназначен приемник (обычно приемники проектируются с возможностью приема сигналов нескольких видов модуляции). А если добавить селективность (возможность отстроиться от соседней мешающей станции), то задача еще более усложнится…

В настоящее время приоритетным параметром в приемнике становится динамический диапазон, характеризующий реакцию на сигналы мощных станций, работающих «рядом» с частотой настройки приемника. Действительно, что толку от высокой чувствительности, если соседняя мощная станция способна полностью заблокировать принимаемый сигнал? Современными средствами получить высокую чувствительность не проблема, вернее сказать, не такая уж сложная проблема. А вот получить большой динамический диапазон – не так просто. Почему? Да потому, что все каскады приемника (особенно на входе) работают в линейном режиме, для передачи сигнала от антенны на выход без искажений…

Теперь несколько слов о других блоках, из которых состоит современный приемник. В них тоже не все так просто. Чем обеспечить селективность при разных видах модуляции? Ответ один – фильтрами. Нам необходимо отфильтровать полезный сигнал и не пропустить побочный, вредный. Хорошие фильтры сложны и дороги. Современный кварцевый фильтр среднего класса стоит около 5 тысяч рублей, а в конструкции хорошего приемника этих фильтров много – но ничего не поделаешь, приходится идти на это. А ведь необходимо еще реализовать функции АРУ (автоматическая регулировка усиления), дистанционного управления, постараться соблюсти все требования эргономики – сложность задач, которые стоят перед разработчиками хорошего радиоприемного устройства, очевидна.

Обратим внимание еще на один важный момент: когда приемник собран "в железе", в нем уже трудно что-нибудь изменить, модернизировать. Ежегодно разрабатываются (и изготавливаются) тысячи приемников для различных применений, среди которых радиосвязь на земле, в воздухе и на море, создаются радиовещательные приемники, приемники сотовых телефонов, наконец радиоприемные устройства для космических объектов (а в космос потом не прыгнешь и не заменишь нужный блок на совершенно новый). Миллионы микросхем, транзисторов, резисторов, конденсаторов, фильтров и т. д. устанавливаются в приемники, которые через какое-то время устареют и станут ненужными. Конечно, скажут мне, это понятно, но что поделать, такова жизнь. И вот тут мы подошли к самому главному, к "изюминке".

Всем известно, что компьютерная техника сейчас достигла таких высот, которые нам и не снились пару десятков лет назад. Машины нынче быстрые, высокопроизводительные. Программные алгоритмы позволили моделировать на компьютерах большинство физических устройств, включая и те, которые в железе непросто было реализовать.

История первая: Фарадей и Максвелл