1.4 Обеспечение чувствительности радиоприемного устройства

Численно чувствительность оценивается минимальным уровнем входного сигнала, обеспечивающим заданную выходную мощность при определенных условиях [10].

Для начала определим относительную шумовую температуру антенны t_A по частотной зависимости (рисунок 1.2):

(1.13)

Рисунок 1.2 – Частотная зависимость относительной шумовой температуры антенны.

По рисунку 1.2 определим относительную шумовую температуру антенны на рабочей частоте f₀, то есть .

Провожу предварительные расчеты минимального уровня сигнала на входе проектируемого радиоприемного устройства. При расчете коэффициент шума задан произвольно 10 дБ. Расчеты проведены в программной среде MathCad 15.

Начальные данные для расчета:

E = 30 мкВ – минимальное допустимое напряжение со входа внешней антенны;

f0 = 1,0635 МГц – рабочая частота;

Δf = 1,077 МГц – полоса частот;

Ш = 10 дБ – коэффициент шума.

Рассчитываю уровень внешнего шума антенны:

(1.14)

Pn1(f) = -103,073 дБм

Определяю уровень внутреннего шума приемника:

(1.15)

Pn2(Ш) = -143,508 дБм

(1.16)

Pn3 = -153,508 дБм

Определяю пороговую чувствительность приемника:

(1.17)

Pn(f,Ш) = -103,073 дБм

Перевожу полученные единицы в вольты и сравниваю с требованиями ТЗ:

(1.18)

-103, 073 дБм = 1,57 мкВ

Определим отношении сигнал/шум:

(1.19)

С/Ш = 25,624 дБ > 20 дБ

Как видно на графике (рисунок 1) в рабочем диапазоне частот преобладают внешние шумы, что в свою очередь избавляет от выбора дорогостоящего малошумящего операционного усилителя в преселекторе. Полученное в результате значение минимального значения сигнала на входе соответствует заданному требованию ТЗ.

1.5 Фазокомпенсационный метод (метод Хартли) подавления зеркального канала

Когда ослабление помех зеркального канала в преселекторе недостаточно, а применение рассмотренных в предыдущей главе мер повышения избирательности по зеркальному каналу нежелательно, то в такой ситуации и применяют преобразователь частоты с компенсацией зеркальных помех.

В основе принципа построения приемников с фазовым подавлением зеркального канала лежит использование преобразователя частоты по методу Хартли, предложенной еще в 1928 г. Схема такого преобразователя приведена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Структурная схема преобразователя частоты, подавляющая зеркальный канал приема (схема Хартли).

Одна часть гетеродина подключена к фазовращателю на 90^о, а затем на смеситель, а вторая часть с нулевой фазой подается на второй смеситель. Полученные напряжения ПЧ сдвигаются на 90^о по отношению к друг к другу. Можно показать, что в этом случае для подавления зеркального канала нужно сложить или вычесть равные напряжения обеих ПЧ, в зависимости от того, как располагается частота гетеродина – выше или ниже частоты полезного сигнала.

Легко заметить, что схема приведенная на рисунке 1.4, имеет коэффициент передачи на низких частотах +1 и на высоких частотах -1. Фазовый сдвиг при этом изменяется от 0 до 180^о.

Рисунок 1.4 – Фазовый фильтр первого порядка.

Фазовый фильтр первого порядка, приведенный на рисунке 2, может использоваться в качестве широкополосного фазовращателя. Изменением сопротивления резистора R можно устанавливать фазовый сдвиг в диапазоне от 0 до 180^о, не изменяя при этом амплитуду выходного сигнала. Величина фазового сдвига рассчитывается по формуле:

(1.20)

или

(1.21)

Благодаря этой схеме можно обеспечить избирательность по зеркальному каналу в преселекторе используя всего один каскад широкополосного фильтра Саллена-Кея с единичным усилением.