1.2. Расчёт полосы пропускания линейного тракта приёмника

При выборе схемы линейного тракта следует учитывать необходимую полосу пропускания, которая существенно влияет на показатели всех каскадов и элементов приемника.

Под полосой пропускания линейного тракта приёмника понимается область частот его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) от входа до детектора, в пределах которой сохраняется его работоспособность, т.е. обеспечиваются все его основные характеристики, а искажения сигнала находятся в допустимых пределах. Полоса пропускания определяется наиболее узкополосным частотным фильтром тракта.

При проектировании радиоприёмника, предназначенного для работы в широком диапазоне частот , общий диапазон рабочих частот разбивается на поддиапазоны с относительно малыми частотными интервалами в каждом поддиапазоне. Если в пределах поддиапазона средняя частота сигнала не изменяется, полоса частот поддиапазона при равномерной разбивке общей полосынаподдиапазонов равна:

(1.1)

Если частоты в пределах поддиапазонов плавно изменяются и ;;…- граничные частоты поддиапазонов, то находят коэффициент перекрытия поддиапазонов :

(1.2)

Полоса пропускания линейного тракта приёмника П должна быть не шире полосы частот поддиапазона , т.е и определяется соотношением:

,

(1.3)

где - ширина спектра радиочастот принимаемого сигнала;

- полоса частот, связанная с нестабильностями и неточностями настроек приемника;

- доплеровское смещение частоты сигнала.

Ширина спектра сигнала зависит от передаваемой информации и вида модуляции сигнала.

Для непрерывных радиосигналов:

1. При амплитудной манипуляции (телеграфный сигнал):

=(1-3)В,

(1.4)

где В – скорость телеграфирования, Бод.

2. При амплитудной модуляции (телефонный сигнал, речь):

(1.5)

где кГц - максимальная частота спектр модулирующего сигнала

3. При однополосной амплитудной модуляции:

   (1.6)

4. При частотной модуляции:

,

(1.7)

где - коэффициент модуляции, - девиация частоты.

Здесь следует различать два частных случая:

а) узкополосной частотной модуляции (), при этом

(1.8)

б) широкополосной частотной модуляции (), когда

(1.9)

Для импульсных радиосигналов:

1. В радиолокации:

,

(1.10)

где – длительность импульса.

2. В импульсных каналах связи:

(1.11)

Запас полосы пропускания, требующийся для учёта нестабильности частот в радиотракте и неточностей настроек приёмника определяется по формуле:

,

(1.12)

где - нестабильность частоты сигнала (передатчика) (задаётся в ТЗ);

- нестабильность частоты гетеродина (определяется по данным таблицы 1.1 после выбора типа гетеродина).

Таблица 1.1

Тип гетеродина	Максимальная частота, ГГц	Относительная нестабильность частоты
Транзисторный с вакуумным кварцем и термостабилизацией	10
На туннельном диоде	100
На отражательном клистроне	50

- нестабильность частоты, связанная с неточностью начальной установки частоты гетеродина при настройке

,

(1.13)

где - частота гетеродина;

- нестабильность частоты, связанная с неточностью начальной настройки и долговременной нестабильностью частоты фильтров в тракте УПЧ.

Обычно

,

(1.14)

где - промежуточная частота.

Для проведения предварительного расчета можно воспользоваться оценочным значением промежуточной частоты:

(1.15)

Промежуточная частота должна быть намного выше низких значений частот информации для того, чтобы не внести дополнительных искажений в информационный сигнал. Кроме того, промежуточная частота должна лежать вне диапазона принимаемых частот.

Полученное номинальное значение промежуточной частоты можно округлить до ближайшего значения промежуточной частоты из стандартного ряда: (30, 60, 90, 120)МГц.

Вычисление значение частоты гетеродина можно осуществить по формуле:

(1.16)

Выбор по формуле «+» или «-» - один из принципиальных вопросов частотного распределения в проектируемом радиоприемнике. При «+» – частоты гетеродина и зеркального канала выше частоты сигнала, при «-» – ниже. На практике наиболее часто используется второй случай.

Полученные значения промежуточной частоты и частоты гетеродина являются оценочными, дальнейшее их использование не рекомендуется. Точные значения перечисленных частот определяются при обеспечении избирательности по зеркальному каналу, именно они используются при техническом расчете принципиальной схемы радиоприемника.

Доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью υ_р определяется:

,

(1.17)

где м/с – скорость распространения радиоволн;

- несущая частота сигнала.

Для сигналов, которые ретранслируются объектом, перемещающимися относительно приемопередатчика РЛС:

(1.18)

Для неподвижных объектов , .

Полоса пропускания супергетеродинного приёмника П определяется фильтрами УПЧ.

При больших нестабильностях в тракте необходимая полоса пропускания приёмника может оказаться недопустимо большой. При проектировании приёмников с высокой чувствительностью необходимо стремиться к минимальной полосе пропускания. В этом случае можно ужесточить требования к нестабильностям в тракте (таблица 1.1, формулы (1.13),(1.14)) или применить автоподстройку частоты (АПЧ).

В случае применения частотной АПЧ полоса пропускания приёмника вычисляется по формуле:

,

(1.19)

где - коэффициент частотной автоподстройки.

Необходимо помнить, что применение АПЧ усложняет схему приёмника и возможна только при фиксированных частотах сигнала.