Радиоприемные устройства

4.4. Детекторы радиоприемных устройств

Амплитуда первой компоненты iсм изменяется по закону модуляции, максимум полезного сигнала на выходе будет в случае jC = jГ. В синхронном детекторе отсутствует эффект подавления слабого сигнала сильной помехой из-за наличия сильного сигнала гетеродина, синхронного с сигналом.

4.4.5. Корреляционный детектор

Корреляционные детекторы представляют собой перемножители входного сигнала на самого себя (рис. 76).

ФНЧ √

Рис. 76. Структурная схема корреляционного детектора

Принцип работы корреляционного детектора заключается:

u2 (t)= uВХ2 (t)= M [UС (1+ mcosΩt)cosωCt]2 =

=0,5 M [UС(1+ mcosΩt)]2(1+cos2ωCt),

где M — масштабный усилитель усилительного прибора.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) выделяет первую компоненту напряжения u2(t). Схема извлечения корня позволяет получить линейные передаточные свойства.

4.4.6. Детектор частотно-модулированных сигналов

Детектор ЧМ-сигналов предназначен для преобразования высокочастотного напряжения, модулированного по частоте, в напряжение, пропорциональное величине отклонения несущей от ее центрального положения. При гармонической ЧМ с частотой модуляции Ω = 2pF значение частоты:

где ωН = 2pfН — несущая частота; Dωm = 2pDfm — девиация (наибольшее отклонение) частоты.

-131-

ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

Отсюда фаза:

и напряжение ЧМ-сигнала:

где Ψm = ∆Ωωm — индекс модуляции.

Детектирование производится в два этапа: преобразование вида модуляции, а затем прямое детектирование. По типу детектирования частотные детекторы делятся на четыре группы: частотно-амплитуд- ные (рис. 77), частотно-фазовые (рис. 78), частотно-импульсные (рис. 79) и детекторы на основе фазовой автоподстройки частоты (синхронные детекторы).

На практике наибольшее распространение получили частотно-ам- плитудные детекторы.

Технические показатели детекторов определяются их назначением.

-132-

4.4. Детекторы радиоприемных устройств

а)

UЧМ

t

UФМ1

Точность воспроизведения закона модуляции (kг). Величина коэффициента гармоник не должна превышать 1–2 %. Первое условие ма-

-133-

ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАдИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

лого коэффициента гармоник — линейная фазочастотная зависимость статической детекторной характеристики (рис. 80).

UВЫХ

0 +∆f

Рис. 80. Статическая характеристика частотного детектора

Эффективность детектирования определяется крутизной СДХ в линейной области SД = dUdfВЫХ = ∆U∆ВЫХа .

Оценка степени подавления АМ входного сигнала. Это оценивается с помощью остаточного выходного напряжения, обусловленного АМ. Зависимость этого напряжения от частоты несущей АМ входного сигнала — характеристика подавления АМ:

Требования к неравномерности АЧХ, величине фазовых искажений и фильтрации высокочастотного напряжения оценивается, как и для случая с АМ, детектором. Кроме этого, в ряде случаев необходимо обеспечивать компенсацию вводимых в передатчике предыскажений.

4.4.7. Фазовые детекторы радиосигналов

Фазовым детектором (Фд) называют устройство, предназначенное для преобразования разности фаз двух синусоидальных колебаний одинаковой частоты в напряжение. Основной характеристикой ФД является детектирование сигнала

-134-

ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

?Контрольные вопросы

1.Чем отличаются входные цепи с настроенной и ненастроенной антенной?

2.Что такое эквивалент антенны и каково его назначение?

3.В чем отличие входной цепи с индуктивной связью, работающей

врежиме «укорочения» от режима «удлинения»?

4.Какое назначение имеет усилитель радиочастоты, входящий

всостав преселектора радиоприемного устройства?

5.Какое назначение имеет усилитель промежуточной частоты радиоприемного устройства?

6.Что такое преобразователь частоты и каково его назначение?

7.Какие каналы приема имеет преобразователь частоты?

8.Какие отличия от амплитудного детектора имеет детектор радиоимпульсных сигналов?

9.Какие принципы детектирования используются для выделения огибающей частотно-модулированных сигналов?

10.Какие принципы детектирования используются для выделения огибающей фазомодулированных сигналов?

-136-

ГЛАВА 5. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ В РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ

5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

В процессе производства и эксплуатации радиоприемника необходимо контролировать настройку, коэффициент усиления, полосу пропускания и др. Регулировка может быть ручной и автоматической. Ручная регулировка необходима для установки исходных показателей, автоматическая — для поддержания заданных показателей радиоприемников на требуемом уровне. В зависимости от вида регулируемого параметра различают: регулировку усиления в трактах радиоили промежуточной частоты, регулировку после детектора; регулировку частоты настройки в диапазоне частот и др.

Ручные регулировки усиления

Регулировка изменением крутизны (режима) усиления. Режимная регулировка усиления осуществляется изменением режима усилительного элемента. Изменение крутизны осуществляется регулировкой напряжения UБЭ0 в биполярном (рис. 83) или UЗИ0 в полевом транзисторе.

Регулирующее напряжение Ерег. подается в цепь эмиттера или

базы. При подаче Ерег. в цепь эмиттера (рис. 83, а) напряжение на транзисторе UБЭ0 = U0 – Ерег.. Увеличение напряжения база-эмиттер Ерег. уменьшает ток эмиттера, уменьшая крутизну усиления транзистора.

При подключении нескольких каскадов усиления требуется значительный ток управления. От этого недостатка свободна схема регулировки крутизны (рис. 83, б). Напряжение на базе UБЭ0 = U0 – Ерег., что делает

-137-

ГЛАВА 5. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ...

схемы идентичными, но регулирование производится изменением тока делителя, величина которого в 5–10 раз больше тока базы, что меньше тока эмиттера (рис. 83, а). Аналогично осуществляется режимная регулировка на полевом транзисторе.

Рис. 83. Схема регулировки усиления в биполярном транзисторе

схемотехническая регулировка усиления. К схемотехническим регулировкам относят регулировку с помощью отрицательной обратной связи (ООС) по переменному току (рис. 84) или способ включения между усилительными каскадами аттенюатора с переменным коэффициентом передачи (рис. 85). Регулировка усиления обеспечивается изменением сопротивления RОС (рис. 84, а) или емкости варикапа VD (рис. 84, б).

Рис. 84. Схема регулировки усиления каскада с ООС

Электрические принципиальные схемы аттенюаторов с электронной регулировкой коэффициента передачи представлены на рис. 85.

Схема аттенюатора на полевом транзисторе управляется напряжением Uупр., подаваемым на затвор, тем самым изменяет сопротивле-

-138-

5.2. Система автоматической регулировки усиления

ние канала (рис. 85, а). Аттенюатор, выполненный на диодах VD1–VD3 работает следующим образом (рис. 85, б). В исходном состоянии при

|Uупр.| < |Eпит| диоды VD1 и VD2 находятся в открытом, в VD3 закрытом состоянии, а коэффициент передачи максимальный. При увеличении

напряжения Uупр. динамические сопротивления VD1 и VD2 увеличиваются, а VD3 уменьшается, уменьшая коэффициент передачи аттенюатора [38].

а) б) Рис. 85. Схема аттенюатора на ПТ (а) и диодах (б)

Режимные регулировки усиления просты в реализации и способны обеспечить большой динамический диапазон регулирования, но требуют дополнительных каскадов в радиоканале. Для регулировки приходится использовать нелинейный участок проходной характеристики транзистора, что приводит к ухудшению шумовых и нелинейных свойств регулируемого каскада, к ухудшению чувствительности и многосигнальной избирательности приемника. Поэтому использование регулируемого усилителя во входных каскадах приемника не желательно. В этом случае предпочтительно использование аттенюаторов.

5.2. СИСТеМа авТОМаТИЧеСКОЙ РегУлИРОвКИ УСИлеНИЯ

Система автоматической регулировки усиления (АРУ) предназначена для стабилизации уровня сигнала на входе детектора радиоприемника.

По принципу построения системы АРУ делятся на три основных типа: разомкнутые (АРУ «Вперед») (рис. 86, а), с обратной связью

-139-

ГЛАВА 5. РУЧНЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛИРОВКИ...

(АРУ «Назад») (рис. 86, б) и комбинированные (рис. 86, в). Работа регулируемого линейного тракта радиоприемного устройства (ЛТПР) описывается зависимостью Uвых = F(Uвх.), характеризующей систему АРУ (рис.87).ЕслиАРУпростая,топриувеличенииUвх напряжениенавыходе Uвых = K0 Uвх, при этом резонансный коэффициент усиления приемника K0 уменьшается за счет работы системы АРУ. Недостаток простой АРУ состоит в том, что коэффициент усиления приемника уменьшается при приеме слабых сигналов, снижая его чувствительность. Для устранения этого недостатка используют задержку, в которой цепь АРУ начинает работать, когда входное напряжение превышает пороговое Uпор. (штриховая линия рис. 87). Для повышения эффективности работы системы АРУ в цепь формирования сигнала Ерег. вводят дополнительный усилитель, а полученная система называется усиленная АРУ (рис. 87).

Структурная схема АРУ «Вперед». Система имеет в своем составе ЛТПР, усилитель системы АРУ (УАРУ), детектор АРУ (ДАРУ) и фильтр нижних частот (ФНЧ) (рис. 86, а).

Рис. 86. Структурные схемы систем АРУ

При увеличении входного напряжения Uвх увеличивается на выходе детектора, фильтра низкой частоты (ФНЧ) и сигнал регулирования Ерег., что приводит к уменьшению коэффициента усиления К0 ЛТПР. Напряжение на выходе линейного тракта будет Uвых =К0 Uвх. Для разомкнутой системы АРУ возможно обеспечение идеального постоянства напряжения Uвых (рис. 87). На практике реализовать такую структуру представляется сложно из-за необходимости включения дополни-

-140-