2. Расчет избирательности

1. Исходные данные

На входе приёмника действуют:

• сигнал с частотой f_c = 9,8 МГц и напряжением U_{с А} = 85 мкВ;

• три помехи, частоты и напряжения которых равны соответственно

f_П1 = 7,4 МГц, U_{П1 A} = 110 мВ;

f_П2 = 6, 11 МГц, U_{П2 A} = 90 мВ;

f_П3 = 9, 78 МГц, U_{П3 A} = 30 мВ.

• задано значение промежуточной частоты f_ПЧ = 1,6 МГц и тип настройки приемника: верхняя (f_ПЧ = f_г – f_с);

• во входном устройстве применен двухконтурный фильтр с К_{0 ВУ} = 0,4, Q_КЭ = 60;

• резонансный УРЧ имеет К_{0 УРЧ} = 5, Q_КЭ=70;

• преобразователь частоты построен по балансной схеме. Параметры ФСИ: F_Ф = 15 кГц, S_ск = 5 дБ/кГц, _пп = 3 дБ.

2. Расчетная часть

1. Рассчитываем частоту гетеродина:

f_Г = f_С – f_ПЧ = 9,8-1,6 = 8,2 МГц.

2. По формуле определяем частоты каналов (f_КП) приема при q, s≤2, f_Г = 8,2 МГц, f_ПЧ = 1,6 МГц. Результаты расчетов сводим в таблицу 1:

Таблица 1 – Каналы приема

m	n	fКП, МГц	Примечание
0	1	1,6	Канал на ПЧ	fП = fПЧ
0	2	0,8		2·fП = fПЧ
1	1	9,8	Основной канал: fС – fГ = fПЧ
1	1	6,6	Зеркальный канал	fГ - fП = fПЧ
1	2	7,3		2·fП - fГ = fПЧ
1	2	0,9		fГ - 2·fП = fПЧ
2	1	18,0		fП - 2·fГ = fПЧ
2	1	14,8		2· fГ - fП = fПЧ
2	2	9,0		2·fП - 2·fГ = fПЧ
2	2	7,4		2· fГ - 2· fП = fПЧ

Убеждаемся, что один из каналов приема соответствует частоте сигнала (9,8 МГц). Частота зеркального канала f_ЗК = 6,6 МГц, канал на промежуточной частоте f_ПЧ = 1,6 МГц.

Строим диаграмму (рисунок 2), иллюстрирующую расположение f_кп на частотной оси. Каждый канал приема условно показан в виде «дельта-функции». На самом деле каналы имеют конечную полосу пропускания, зависящую от ∆F_Ф. Около каждого канала обязательно показываем соответствующие значения m и n. Чем выше порядок комбинационного преобразования , тем, в общем случае, меньше интенсивность дополнительного канала приема, что на диаграмме изображено приближенно высотой «дельта-функции».

Рисунок 2 – Диаграмма каналов приёма

3. Сравниваем значения частот помех на входе приемника f_П1, f_{П2 ,} f_П3 с частотами дополнительных каналов приема. Убеждаемся, что частота f_П1 = 7,4 МГц совпадает с частотой канала приема при m и n = 2.

Частота f_П3 = 9,78 МГц ближе к частоте основного канала, поэтому она, возможно, окажется опасной из-за неидеальности ФСИ (помеха по соседнему каналу).

Помеха с частотой f_П2= 6,11 МГц не попадает ни в один из каналов приема. Проверка опасности первой помехи с точки зрения многосигнальной избирательности будет приведена ниже.

4. Определим ослабление 1-ой помехи(f_П1 = 7,4 МГц) в отдельных каскадах ВЧ тракта приемника.

Рассчитываем значение обобщенной расстройки соответствующей f_{П1 .}

Определяем относительный коэффициент передачи ВУ на частоте ВУ

и ослабление помехи

Рассчитаем ослабление 1-ой помехи в УРЧ

Ослабление 1-ой помехи в преселекторе:

По таблице для кольцевой схемы определяем дополнительное ослабление в ПРЧ:

Ослабление 1-ой помехи в ФСИ =0, т.к. после преобразователя частота помехи при m=2 и n=2

точно совпадает с f_ПЧ, т.е. с центральной частотой настройки ФСИ. Таким образом σ_Ф1 = = 0дБ.

Для 1-ой помехи определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора

Анализ этого выражения показывает, что если бы мы не использовали кольцевую схему преобразователя, то у нас уровень помехи, прошедший по дополнительному каналу приема, был бы примерно равен уровню сигнала и прием был бы невозможен.

Определяем значение напряжения 1-ой помехи на входах УРЧ и ПРЧ

Напряжение 1-ой помехи на входе УРЧ и ПРЧ не превышает 10 мВ, что позволяет не принимать во внимание нелинейное взаимодействие 1-ой помехи с сигналом в этих каскадах.

Определим ослабление 3-ей помехи в отдельных каскадах высокочастотного тракта. Отстройка помехи от частоты сигнала составляет

∆‌f_П3 =‌ │ f_П3 – f_С │= 9,78 - 9,8 = 0,02 МГц=20 кГц,

что сопоставимо с полосой пропускания ФСИ, следовательно, помеха находится в одном из соседних каналов и через преобразователь частоты пройдет с тем же коэффициентом передачи, что и сигнал, т.е.

Основное ослабление 3-ей помехи должен обеспечить ФСИ. В соответствии с

записываем:

,

откуда получаем

и в соответствии с

Далее можно сосчитать σ_{ВУ 3} и σ_УРЧ32, однако очевидно, что в нашей задаче они будут очень малы, так как при добротности одиночного контура его полоса пропускания составляет

УРЧ , ВУ

т.е. помеха с f_П3 попадает в полосу пропускания ВУ и УРЧ.

Считаем σ_{ВУ 3} = σ_УРЧ3 =0.

5. Для 3-ей помехи по

определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора:

6. 3-я помеха близка к резонансной частоте ВУ и УРЧ, поэтому γ_ВУ (f_П1) = γ_УРЧ (f_П1) =1 и значения напряжения 3-ей помехи на входе УРЧ и ПРЧ составляют:

Напряжение 3-ей помехи на входе УРЧ незначительно превышает 10мВ, поэтому нелинейное воздействие сигнала и 3-ей помехи в УРЧ если и возникает, то не будет сильным. Напряжение 3-ой помехи на входе ПРЧ существенно выше, поэтому при проектировании приемника с учетом требований многосигнальной избирательности следует рассмотреть возможности ее нелинейного взаимодействия с f_{П1 ,} f_П2 и f_С.

10. Помеха с частотой f_П2 = 6,11 МГц не попадает ни в один из дополнитель- ных каналов приема и ее уровень после ФСИ будет пренебрежимо мал. Таким образом, можно принять q_П2 → ∞.

Это, однако, не означает, что данная помеха может представлять опасности радиоприему. Проверим, не является ли напряжение помехи на входах УРЧ или ПРЧ достаточным для возникновения в этих каскадах нелинейных эффектов, приводящих к блокированию, перекрестной и интермодуляции.

Определяем значения относительной расстройки и относительных коэффициентов передачи, соответствующей 2-ой помехе:

Определяем ослабление 2-ой помехи в ВУ, УРЧ и преселекторе:

Далее находим значения напряжения 2-ой помехи на входах УРЧ и ПрЧ соответственно

Эти напряжения существенно ниже 10мВ и не могут вызвать нелинейных эффектов.

11.Строим характеристику избирательности ВУ, УРЧ и преселектора в целом. Расчет и построение проводим с использованием программы Agrapher.

Рисунок 3 – Характеристика избирательности ВУ, УРЧ и преселектора

12. По графикам определяем значения полос пропускания

∆F_ВУ = 160 кГц, ∆F_УРЧ = 140 кГц, ∆F_ПРЕС = 90 кГц.

Полоса пропускания преселектора ∆F_ПРЕС оказалась меньше ∆F_УРЧ.