Побочные каналы (пк) приема супергетеродинного приемника.

В линейном режиме работы ПЧ при U_c « U_г условием появле­ния на выходе ПЧ колебаний промежуточной частоты служит по­явление на его входе колебаний с частотами, удовлетворяющими соотношениям f ⁺_kn = nf_г +f_пр и

f ^–_kn = nf_г +f_пр при n = 0, 1, 2, … .

При верхней настройке гетеродина и n = 1 частотой основного канала приема будет частота f_с = f ^–_k1 =f_г -f_пр Частота f_зк = f ⁺_k1 =f_г +f_пр, симметрично расположенная по отношению к частоте настройки гетеродина f_г, называется частотой зеркального канала, отстоя­щего от основного на удвоенное значение промежуточной часто­ты. При верхней настройке гетеродина f_зк=f_с+2f_пр. Частоты f_пр, f_зк, f ^–_k2 и f ⁺_k2 являются частотами побочных каналов приема, так как любая станция, частота которой совпадает с одной из этих час­тот, создает промежуточную частоту f_пр и воспринимается как помеха для сигнала с частотой f_c.

При n>1 преобразование происходит на гармониках гетеродина. Графическое расположение побочных каналов приема при ли­нейном режиме работы ПЧ показано на рис. 1. Наличие боль­шого числа побочных каналов приема является существенным не­достатком супергетеродинных приемников. К основным способам борьбы с побочными каналами приема относится применение преселекторов (АЧХ преселектора показана пунктирной линией на рис. 1). Дополнительно повысить избирательность по каналу пря­мого прохождения промежуточной частоты (n=0) можно, при­менив заграждающий фильтр, настроенный на фиксированную промежуточную частоту f_пр. Кроме того, для уменьшения помех по побочным каналам приема, расположенных симметрично отно­сительно частот 2f_г, 3f_г,..., необходимо выбрать такой режим работы ПЧ, при котором амплитуда высших гармоник проводимости Y₂₁ будет минимальна. В этом случае коэффициент передачи ПЧ на k-й гармонике будет также минимален. Такой режим возможен, если проводимость Y₂₁ под воздействием напряжения гетеродина изменяется по линейному закону. Такой режим называется линейным режимом работы ПЧ.

М еры борьбы с ПК приема: 1) Повышение линейнсти преселктора и смесителя (в смесителе работать при синусоидальном изменении крутизны и ее производных). 2) Избегать избыточного усиления преселктора, чтобы преобразователь и первый каскад УПЧ не перегружались (применение аттеннюатора, АРУ). 3) Повышать избирательность преселектора приемника с сужением его полосы пропускания.

Б3.3. Счетчики импульсов: назначение, классификация, применение. Суммирующие и вычитающие двоичные счетчики.

Счетчик - это устройство, которое предназначено для подсчета импульсов, а также для хранения подсчитанного количества импульсов.

Специфической для счетчика является операция инкрементации (декрементации), т.е. изменение содержимого на единицу. Кроме этого в счетчике могут выполняться операции хранения, выдачи слов и других видов операций. Счетчики характеризуются, прежде всего, модулем счета или же емкостью, который обозначается M. Он переходит при поступлении входных сигналов из состояния в состояние после каждых M сигналов, возвращаясь к началу цикла.

Счетчики классифицируют по значению модуля, направлению счета, по способу организации межразрядных связей. По значению модуля счетчики различают двоичные, т.е. модуль счета определяется как М=2ⁿ и двоично-кодированные, т.е. с произвольным модулем, но кодированием состояний двоичным кодом, а также подразделяют на счетчики с одинарным кодированием и другие. По направлению счета счетчики делятся на суммирующие, прямого счета, вычитающие, обратного счета и реверсивные, т.е. с изменением направления счета. По способу организации межразрядных связей различают счетчики с последовательным, параллельным и комбинированным переносами.

Двоичные счетчики.

Структуру двоичных счетчиков можно получить эвристическим путем. Рассмотрим последовательность двоичных чисел от 0 до n-1.

Вход	Прямой счёт			Nдес	Обратный счёт			Nдес
	Q2	Q1	Q0		Q2	Q1	Q0
-	0	0	0	0	1	1	1	7
1	0	0	1	1	1	1	0	6
1	0	1	0	2	1	0	1	5
1	0	1	1	3	1	0	0	4
1	1	0	0	4	0	1	1	3
1	1	0	1	5	0	1	0	2
1	1	1	0	6	0	0	1	1
1	1	1	1	7	0	0	0	0

Из таблицы видно, что состояние на выходе Q₀ изменяется от каждого входного сигнала, так как ноль и единица чередуются в столбце по одиночке. В столбце Q₁ ноль и единица чередуются парами, в столбце Q₂-четверками, в столбце Q₃-восьмерками и так далее, т.е. рассматривается определенная закономерность, а именно, частота переключения выхода уменьшается вдвое по сравнению с частотой переключения предыдущего выхода. Следовательно, счетчик можно построить как цепочку последовательно включенных счетных триггеров, каждый из которых обладает свойством деления частоты на два. Однако это утверждение справедливо как для суммирующего, так и для вычитающего счетчика. В таблице прямого счета соседний старший разряд изменяет состояние при переходе данного разряда из единицы в ноль. Значит, суммирующий счетчик представляет собой цепочку из триггеров с инверсным динамическим управлением. Согласно таблице обратного счета последние разряды меняют свое состояние при изменении предыдущего состояния с нуля на единицу. Поэтому схема вычитающего счетчика представляет собой цепочку из триггеров с прямым динамическим управлением.

Суммирующий трехразрядный счетчик.

Б4.1Передатчики с АМ. Структурные схемы. Методы получения АМ. Энергетические показатели. u=Ucos(ωt+φ₀)

Модуляция - это процесс изменения одного или нескольких параметров несущего радиочастотного колебания в соответствии с изменением параметров передаваемого (модулирующего) сигнала. В случає амплитудной модуляции, изменяемым параметром гармонической несущей является амплитуда колебаний , изменяющаяся пропорционально подлежащему передаче сигналу. Устройство, в котором осуществляется процесс модуляции, называется модулятором. Модулятор является каскадом радиочастоты между возбудителем и выходом передатчика (антенной), т. е. либо выходной, либо какой-то промежуточный каскад. Модулирующее напряжение (сигнал) поступает на передатчик от источника информации (например, микрофона). Для обеспечения работы модулятора необходимо предварительное усиление модулирующего сигнала, В передатчике для этого предусматривается тракт усиления звуковой частоты, выходной каскад которого - мощный усилитель звуковой частоты (МУЗЧ). Структурные схемы передатчиков с АМ показаны на рис. 1. В ламповых передатчиках получают АМ, путем:

-на входной электрод (сетку, базу) путем изменения напряжений смещения (Ес.Еб) или возбуждения(Uс.Uб);

-на выходной электрод (анод, коллектор) путем изменения питающего напряжения Еп или Ек

-комбинированные способы.

В транзисторных передатчиках: модуляция на базу напряжением возбуждения или смещения, а так же коллекторную модуляцию.

В настоящее время основными областями применения АМ являются: звуковое радиовещание на длинных, средних и коротких волнах и телевизионное вещание в метровом и дециметровом диапазонах.

Б4.2.1 Повышение эффективности антенн в сложных условиях электромагнитной обстановки. Дифракционные проводящие экраны, принцип действия, конструкции. Способы уменьшения токов, затекающих на теневую поверхность антенн. Применение диэлектрических экранов для повышения эффективности антенн с линейной поляризацией.

Х арактеристики антенн СВЧ однозначно определяются конструкцией, геометрическими размерами и законом распределения токов на излучающей поверхности. Однако, погреш­ности изготовления, особенности конструктивԽо-технологического исполнения, влияние температурных, клима­тических и механических воздействий приводят к отличию хар萰ктеристик реальных антенн от характеристик тео­ретических, что в условиях тяжелой ЭМО может приводить к нежелательным явлениям, например к тому, что с углов, за пределами основного лепестка ДН будут приниматься мощные помехи (увеличение боковых и задних лепестков). Например, зеркальная антенна рис. 2

За края зеркала всегда “переливается” некоторая часть энергии от облучателя. Кроме того, часть поверхностных токов СВЧ с освещённой поверхности “переливается” на теневую и даёт излучение в обратном от главного лепестка направлении. В результате ДН со стороны боковы葅 и задних лепестков искажается, «размываются» нули ДН и увеличивается общий уровень боковых лепестков. Здесь можно отметить ещё один момент. Меньший уровень боковых и задних лепестков будут иметь рупорные антенны, т.к. у них отсутствует мощность ‘переливающаяся” через край апертуры, а есть только токи, затекающие на внешнюю поверхность рупора. Имеется два способа уменьшения таких токов:

а) Применение четвертьволновой канавки по контуру апертуры

б) Нанесение радиопоглощающего материала на кромку апертуры и часть теневой поверхности.

Б4.2.2 В зеркальных антеннах для снижения уровня бокового и обратного излучения применяются металлические Дифракционные экраны.Принцип действия металлических дифракционных экранов состоит в следующем: Если геометрические размеры зеркальной антенны и облучателя неизменны, то при работе на фиксированной длине волны в области геометрической тени за отражателем существует суперпозиция двух полей: поля облучателя и дифрагированного на кромке отражателя. Поэтому, изменяя конфигурацию края отражателя антенны, можно управлять дифрагированным полем и тем самым получить некоторое ослабление суммарного поля с теневой области, а там, где переливающегося потока нет, затекающие токи за счет своей относительной разфазировки не дают максимумов. Например, параболический отражатель зеркальной антенны, имеющий две асимметричные, диаметрально разнесенные ступеньки:

Д ля подавления обратнго излучения в двух плоско-х ( и ) в области тени становится необходимым всю кромку параболическго отраж-ля выполнить ступенчатой. Высота ступенек и их расположение по перимру определяется эксперимн-но. Такие дифракционные экраны снижают интенс-ть излучения в области тени на 6-8дБ.

Лучшими диапазонными свойствами обладает дифракционные экраны со спиральными срезами, В 10%-ном изменении рабоч длины применение дифрк. экранов уменьшает интенсивность излучения в теневой области антенны на 80дБ. (рис13.12)

Рассмотрим способы уменьшения мешающего влияния Земли на характеристики антенны с помощью диэлектрических экранов. При жесткой фиксации плоскопараллельной пластины-экрана относительно аппертурной антенны параллельный пучок лучей (прямой луч), падающий под углом Брюстера на диэлектрический экран будет проходить практически без искажений.

Для угла Брюстера (параллельная поляризация падающей на пластину волны) коэффициент отражения R~0, а коэффициент отражения T~1.В силу диффузного отражения от Земли лучи, приходящие со стороны Земли на наружную поверхность экрана падают под случайными углами, отличными от фиб и отражаются (R/=0) в сторону Земли и не попадают в антенну. Однако под некоторым углом лучи от Земли попадают на пластину и на антенну под углом Брюстера. В этом направлении ставят экран из радиопоглощающего материала. Эффективность таких экранов следующая: экраны в 1,5-2 раза снижают уровень отражений, попадаемых в антенну. Но применение плоских экранов, работающих на эффект Брюстера возможно только для линейной и параллельной поляризации.

Б4.3 Организация памяти МПУ. Типы ЗУ, их сравнительная характеристика.

Под памятью микропроцессорных устройств понимают совокупность технических средств (ЗУ), предназначенных для приема, хранения и выдачи информации, представленной двоичным кодом.

По виду носителя информации ЗУ могут быть: ферромагнитные, электромагнитные сегнетоэлектрические, оптические, ультразвуковые и электронные. Среди последних значительное место занимают полупроводниковые ЗУ, выполненные в виде микросхем. По функциональному назначению все типы ЗУ можно разделить на следующие группы:

-сверхоперативные ЗУ, представляющие собой набор регистров, содержимое которых непосредственно используется при обработке информации в МП,

-оперативные ЗУ, хранящие оперативную информацию, требующуюся в процессе обработки.

-постоянные ЗУ, предназначенные для длительного хранения неизменяемой в процессе работы МПУ информации,

-полупостоянные ЗУ, которые по выполняемым функциям полностью соответствуют ПЗУ, но отличаются от последних возможностью относительно быстрой сменой хранимой информации,

-буферные ЗУ, предназначенные для согласования различных уровней иерархической системы памяти между собой и внешними устройствами.

Можно выделить следующие конструктивные модули ЗУ:

-встроенные в кристалл МП,

-реализованные в виде отдельной БИС,

-содержащие группу БИС и схемы управления, выполненные в виде законченного модуля.

По характеру хранения информации ЗУ делятся на статические и динамические. В статических ЗУ (на основе триггера) кодирующее информацию физическое состояние остается неподвижным относительно носителя информации, тогда как в динамических ЗУ (в качестве элемента - конденсатор) кодирующее информацию физическое состояние перемещается периодически по отношению к среде носителя информации.

Основные характеристики ЗУ:

емкость - определяется максимальным количеством бит, которое можно записать

ширина выборки - количество информации за одно обращение

время обращения - скорость обмена между ЗУ и другими устройствами

массогабаритные характеристики ЗУ:

1.Внешние(НГМД, НЖМД, накопители на магнитных лентах, накопители на оптических дисках)

2.Внутренние(ПЗУ, ОЗУ)

ОЗУ (статические, динамические)

ПЗУ(1.Программируемые с УФ стиранием, с электр. стиранием ).

(2.Одноразовые: масочные (инф. закладывается на страте; прожигаемые с помощью программатора

Рис.4.2. Схема типовой организации памяти МПУ

Б5.1. Передатчики с угловой модуляцией. Прямые и косвенные методы получения угловой модуляции. Модуляция с помощью варикапа.

Угловая модуляция имеет две разновидности –частотную и фазовую. Если индексы модуляции одинаковы и модуляция осуществляется чистым тоном, то между ЧМ и ФМ нет никакой разницы. Такое положение определяется сходством модулируемых параметров: при фазовой модуляции изменяется фаза колебаний, а при частотной –скорость изменения фазы.

Однако при модуляции сложным сигналом между ЧМ и ФМ имеется существенное различие. Индекс фазовой модуляции зависит от амплитуды модулирующего напряжения, а индекс ЧМ - как от амплитуды так и от частоты модулирующего напряжения: Δφ = Δω/Ω = m.

Поэтому при угловой модуляции легко перейти от фазовой модуляции к частотной; в современных радиопередающих устройствах для получения ЧМ колебаний используют два метода: косвенный и прямой.

При косвенном методе сначала осуществляют ФМ, которая затем превращается в частотную. Достоинством такого метода является высокая стабильность несущей частоты, недостатком – сложность схемы и трудность получения глубокой ЧМ. При этом по закону информационного сигнала изменяется либо частота, либо фаза НЧ колебаний.

ЧМ: U_max(t) =U₀ cos(ω₀t+Δω/ΩsinΩt)

ФМ: U_max(t) =U₀ cos(ω₀t+Δφ_дев cosΩt+Θ₀)

Т.е. фаза является интегралом от частоты при аналоговой модуляции. Основными параметрами частотной модуляции являются: относительное изменение частоты Δω/ω₀ и скорость изменения частоты.

ЧМ- системы характеризуются девиацией Δω и индексом m = ω/Ω.

ФМ системы характеризуются девиацией фазы и частоты.

В прямом методе информационный сигнал воздействует в модуляторе непосредственно на управляющие параметры (f или φ). И эти параметры пропорциональны информационному сигналу.

Во втором методе используется тот факт, что f = φ’. И может использовать фазовый модулятор для ЧМ, и наоборот: предварительно скорректировав информационный сигнал.

Прямой метод ЧМ заключается в непосредственном воздействии модулирующего напряжения на задающий генератор; т.е. частотный модулятор является генератором гармонических колебаний, частота которого изменяется в соответствии с законом изменения модулирующего напряжения. Т.к. частота генератора определяется собственной частотой его контура для изменения частоты генератора необходимо параллельно контуру включить либо ёмкость, либо индуктивность. Изменяя величину Сэкв или Lэкв, можно осуществить ЧМ.

Схема модулятора будет тем лучше, чем большее изменение частоты можно получить и чем больше скорость изменение частоты, но так как эти требования противоречивы, то применяют ту или иную схему.

ЧМ осуществляется либо в задающем автогенераторе передатчика путём воздействия модул. колебаний на несущую частоту, либо в маломощном усилителе путём получения ФМ и преобразования её в частотную. Чаще применяется первый способ.

Н

Св

аибольшее распространение получили ГУН, т.е. выходная частота пропорциональна напряжению на управляющем входе. Т.к. частота колебаний в автогенераторе определяется резонансом колебательной системы, то при воздействия на резонансную частоту синхронно с этим воздействием будет изменятся и генерируемая частота. Для создания такой зависимости в схему вводят реактивный элемент параметры которого зависят от U_упр. Этот варикап-диод, ёмкость которого изменяется с изменением приложенного U_обр. Для уменьшения нелинейных искажений в частотных модуляторах находится в режиме закрытого p-n перехода, т.е. используется нелинейность его барьерной ёмкости.

Б5.2. БЫСТРЫЕ МЕТОДЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДПФ

А лгоритм с прореживанием по времени

Вычисление ДПФ по формулам требует выполнения N² операций умножения и N(N-1) операций сложения комплексных чисел. Существует много алгоритмов БПФ [2]. Рассмотрим алгоритм с прореживанием по времени.

Пусть {s(n)} ={s(0),s(1), ...,s(N–l)}– последовательность отсчетов, содержащая N=2^v элементов (v -целое). Разобьем ее на две части, выделив отдельно четные и нечетные отсчеты, т, е.

{s(2n)}={s(0), s(2), …, s(N–2)};

{s(2n+1)}={s(1), s(3), …, s(N–1)}.

Отметим следующие важные особенности вычислительного процесса.

1. Граф содержит Nlog₂ N узлов, в каждом из которых происходит суммирование или вычитание данных. Поэтому общее количество операций сложения (вычитания) равно log₂N. Половина исходных данных на каждой итерации умножается на поворачивающие множители, поэтому общее количество комплексных умножений не превышает величины 0,5Nlog₂N. Более подробное исследование показывает, что часть этих умножений тривиальна (умножения на ±1, ±j).

2. Процедура многократного прореживания приводит к тому, что исходные данные располагаются не в естественном, а в двоично-инверсном порядке.

Например, для N= 8 естественный и двоично-инверсный порядок расположения отчетов запишется следующим образом:

3. Граф алгоритма имеет регулярную структуру и строится из пары базовых операций, которая получила название "бабочка". "Крылья" такой бабочки увеличиваются вдвое на каждой последующей итерации.

4. Регулярность графа позволяет производить вычисления с замещение (с оставлением на местах), т. е. записывать промежуточные результаты каждой итерации на место исходных

Алгоритм с прореживанием по частоте Как и в алгоритме с прореживанием по времени, в данном алгоритме вы числительные затраты составляют Nlog₂N операций сложения и 0,5Nlog₂N операций умножения, а вычисления можно выполнять с замещением. Однако исходные отсчеты при этом располагаются в естественном порядке, а спектральные коэффициенты – в двоично-инверсном. Величина "бабочки" по мере продвижения к концу вычислений уменьшается. В соответствующем матрич­ном представлении матрицы – сомножители имеют вид вид: F = VS =  что дает другой вариант факторизации матрицы V. Поскольку алгоритмы БПФ вычисляют ДПФ за Nlog₂N операций вместо N², то практический выигрыш в числе операций может быть очень большим. Например, для 1024 – точечного ДПФ N=2¹⁰ и прямое вычисление требует 2²⁰ комплексных умножений. Алгоритмы БПФ вычисляют это преобразование только за 5*2¹⁰ операций умножения, что примерно в 200 раз быстрее. Дополнительная экономия получаете, если учесть, что умножения на ±1 и ±j тривиальны.

Б5.3.Основные методы аналогово-цифрового преобразования напряжений, их сравнительная оценка.

АЦП- преобразует аналоговый сигнал в выходной код