книги / Радиоприемные устройства.-1

Рис. 1 1 .8

Рис. 11.9

Простейшей схемой бестрансформаторного ПЧ является приведенная на рис. 11.8 схема, в которой используется комбинация метода уменьшения НИ с помощью ЛООС и ключевого режима работы преобразователя. С этой целью диодный мост VD1-VD4 включен в цепь ЛООС по входному сигналу усили­ теля на транзисторе VT1. При запирающем полупериоде напряжения гетероди­ на, когда мост закрыт, коэффициент передачи каскада на VT1 K — R J R э . При соответствующем выборе сопротивления резистора R 3 коэффициент К мо­ жет быть достаточно малым. В следующем полупериоде гетеродина, когда мост открыт, коэффициент передачи каскада К = ^ н/^ 0 с Таким образом, если R Q с « ^ э , то коэффициент передачи каскада изменяется от малого зна­ чения при закрытом диодном мосте VD1-VD4 до большого значения при от­ крытом диодном мосте. Это приводит к манипуляции сигнала на выходе кас­ када в соответствии с частотой гетеродина и, следовательно, к эффекту преоб­ разования частоты. Так как мост VD1-VD4 включен в цепь отрицательной об­ ратной связи, нелинейные искажения, обусловленные последним, меньше, чем в схеме простого диодного ПЧ.

На основе схемы, изображенной на рис. 11.8, может быть реализован более совершенный двухбалансный ПЧ (рис. 11.9). Диодные мосты VD1-VD4 и VD5-VD8 управляются противофазно напряжением гетеродина, вследствие чего транзисторы VT1 и VT2 поочередно усиливают и ослабляют входной сиг­ нал. Так как VT1 и VT2 включены по выходу противофазно, то в контуре LI С1 выделяется сигнал промежуточной частоты.

Преимущество схем, приведенных на рис. 11.8 и рис. 11.9, заключается в отсутствии трансформаторов как по сигнальному, так и по гетеродинному входу, что, во-первых, значительно расширяет частотный диапазон ПЧ, вовторых, увеличивает линейность смесителя из-за высокой скорости нараста­ ния фронта колебания гетеродина, а в-третьих, облегчает интеграцию ПЧ, что в свою очередь повышает технологичность его изготовления.

o +F

На рис. 11.10 показан ПЧ, в котором используется принцип инвариантно­ сти его параметров ко входному воздействию. Здесь, как и в рассмотренных схемах (см. рис. 11.8, 11.9), осуществляется коммутация коэффициента пе­ редачи каскада на транзисторе VT1 с помощью диодных мостов VD1-VD4 и VD5-VD8 , управляемых колебанием гетеродина типа меандра. При открытом мосте VD1-VD4 (мост VD5-VD8 закрыт) потенциалы точек 1 и 2 равны, а потенциал точки 3 равен потенциалу базы транзистора VT1 , так как послед­ ний работает в режиме эмиттерного повторителя. В результате потенциалы то­ чек 2 и 3 для входного сигнала одинаковы, поэтому помеха, действующая на входе диодных мостов, не может изменить их параметры.

Таким образом, в основу принципа повышения линейности ПЧ по схеме, приведенной на рис. 11.10, положена линеаризация ключевых элементов, ком­ мутируемых в цепях усилительного каскада на транзисторе VT1 . Очевидно, порог перегрузки подобного ПЧ в первом приближении близок к порогу пере­ грузки EQ транзистора VT1 . При необходимости линейность последнего мо­ жет быть повышена, например, с помощью структурных методов.

Использование структурных методов линеаризации ПЧ связано с необхо­ димостью преодоления физического противоречия: управляемости нелиней­ ного элемента, что необходимо для эффективного преобразования частоты, и нечувствительности к вариациям его параметра, что требуется для линеари­ зации ПЧ. Это противоречие может быть разрешено путем использования спе­ циальных законов управления НЭ. Действительно, если применять управление в соответствии с законом идеального меандра, то функции чувствительности будут иметь вид импульсных ступенчатых зависимостей. Бели дополнительно потребовать, чтобы значение соответствующей функции чувствительности об­ ращалось в нуль на участках плоской части управляющего импульса гетероди­ на с периодом Тт, то вклад управляемого элемента (диода, транзистора) в не­ линейный эффект будет уменьшаться при сохранении свойства управляемости преобразователя.

поведение характеристик С/Ш и ЕА будет приближаться к соответствующим характеристикам в тракте, использующем только один входной аттенюатор.

Как показывает сравнение характеристик, приведенных на рис. 11,12 и рис. 11.14, качество регулирования для ’’эстафетной” АРУ выше в большом диапазоне входного воздействия.

Для определения условия поражения в соответствующих сечениях работа­ ющего РГГУ следует измерить уровни сигнала в каждом из них или в одном, на­ пример на входе РПУ. В последнем случае условие отсутствия поражения нахо­ дят из (11.18).

Рассмотрим нелинейную защиту РПУ по помехе. Так как внеполосная по­ меха в преселекторе РПУ может превзойти порог мешания у-гЗ каскада, т. е. UJC^K^ ... К . _ х > Е. , в случае больших уровней помех необходима автомати­ ческая защита тракта от внеполосного нелинейного поражения. Принципы и структурные схемы защиты аналогичны приведенным на рис. 11.11 и рис.11.13. Во время работы РПУ необходимо измерять уровни помехи в полосе пропус­ кания преселектора: на входе или в отдельных сечениях. Так как регулирова­ ние сопровождается ухудшением чувствительности тракта, оно называется ав­ томатическим регулированием чувствительности по помехе (АРЧП): с по­ мощью входного аттенюатора (рис. 11.11) и с помощью "эстафетного"регули­ рования (рис. 11.13), которое при одной и той же помехе обеспошвает мень­ шие потери в реальной чувствительности.

Хотя АРЧП ухудшает чувствительность РПУ, однако при отсутствии такой регулировки в тракте происходит нелинейное поражение и прием становится невозможным. Поэтому в ряде случаев ухудшение чувствительности, связан­ ное с защитой от нелинейного поражения, позволяет принять достаточно боль­ шое число сигналов, так как уровни многих из них превосходят величину чув­ ствительности РПУ. Это отражается на характеристиках вероятности приема

что введение аттенюатора С^атг < О приводит к увеличению Е ^ и уменьше­ нию числа каналов приема, ограничиваемых чувствительностью РПУ. Однако

12. ОСОБЕННОСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

12.1. Радиовещательные приемники

12.1,1. Общие сведения

Радиоприемники звукового радиовещания предназначены для радиоприе­ ма речевых и музыкальных программ в диапазонах ДВ, СВ, КВ и УКВ. Этот вид радиоаппаратуры является наиболее массовой продукцией радиотехниче­ ской промышленности. В настоящее время в мире насчитывается более 1 млрд радиовещательных приемников. Полоса частот, необходимая для высокока­ чественного воспроизведения музыкальной программы, составляет 20 Гц — 15 кГц, для воспроизведения речи —70 Гц —7 кГц. В диапазонах ДВ и СВ ши­ рина спектра излучения радиовещательных передатчиков соответствует верх­ ней частоте модуляции, не превышающей 7—10 кГц, что не обеспечивает высо­ кого качества звуковоспроизведения. На КВ условия распространения радио­ волн подвержены значительным изменениям в зависимости от времени года и суток, места приема, спонтанных изменений состояния ионосферы и т.д. Поэто­ му для радиовещания на КВ характерны глубокие и частые замирания сигна­ ла, относительно низкое качество передачи.

Натуральное воспроизведение радиовещательных программ в наибольшей мере обеспечивает диапазон УКВ. Здесь применяется широкополосная частот* ная модуляция с большим индексом (М = 5, максимальная частота модуляции 15 кГц), требующая полосу частот около 180-230 кГц. Для диапазона УКВ характерны низкий уровень промышленных и атмосферных помех, доступ­ ность создания РПУ с практически натуральным звучанием, что позволяет ис­ пользовать стереофоническую систему передачи и воспроизведения радиове­ щательных программ.

Недостатками диапазона УКВ являются: относительно небольшой радиус действия радиовещательных станций, ограниченный областью прямой видимо­ сти, что вынуждает создавать широкую сеть таких станций; значительное влия­ ние многолучевого характера распространения радиоволн в условиях город­ ской застройки (см. главу 10); невозможность обеспечения постоянно высо­ кого качества приема в РПУ, установленных на подвижных средствах (автомо­ билях, самолетах).

Параметры радиовещательных приемников в СССР регламентируются ГОСТ 5651-89, согласно которому нормируются следующие основные груп­ пы параметров: чувствительность, избирательность, качество воспроизведения, а также потребительские удобства. В соответствии с ГОСТом различают три группы радиовещательных приемников: высшая (0), первая (1), вторая (2).

Следует отметить, что модели радиовещательных приемников, выпускае­ мых промышленностью, обновляются достаточно быстро. ВСССР ежегодный выпуск радиовещательных приемников составляет около 9—10 млн штук.

К основным тенденциям развития техники радиовещательного приема и массового ее производства относятся:

1) улучшение электрических и акустических характеристик радиоприем­ ников прежде всего в направлении избирательности и помехозащищенности

при работе в условиях большого города, где в ряде случаев ЭМО при радиоприеме оказывается неблагоприятной;

2)автоматизация управления, направленная на расширение потребитель­ ских возможностей радиовещательного приемника ( ’’запоминание” и возоб­ новление по желанию пользователя избранных программ, переключение с од­ ной программы на другую в заданное время, автопоиск станции, автоматиче­ ское изменение направленных свойств антенны с целью исключения влияния многолучевого распространения радиоволн и т.д.) и улучшение помехозащи­ щенности (например, с помощью элементов адаптации к ЭМО в автоматиче­ ском режиме). Большое внимание уделяется улучшению эргономических по­ казателей, для чего в радиовещательный приемник вводятся удобные элект­ ронные индикаторы, облегчается управление на основе широкого применения сенсорных датчиков, применяются дистанционные системы управления, в перспективе прогнозируется управление РПУ с ’’голоса” и т.д.;

3)внедрение цифровых методов обработки управления РПУ, синтезато­ ров частот, микропроцессоров. Широкое использование цифровых методов позволяет достигнуть высокого уровня автоматизации, осуществить замену

ненадежных механических и электромеханических узлов электронными (см.

§7 .2 );

4)профессионализация радиовещательного приема прежде всего для ап­ паратуры высших групп сложности, направленная на внедрение новейших до­ стижений из области профессионального приема и получения предельных по­ казателей качества. Так, например, лучшие модели радиовещательных прием­ ников в диапазоне УКВ имеют параметры, близкие к предельным: реальная их чувствительность 0,7 мкВ, избирательность более 100—120 дБ, коэффици­ ент гармоник сквозного тракта десятые—сотые доли процента. Для диапазо­

ник —0,5 %; 5) повышение технологичности изготовления радиовещательных прием­

ников. Эта тенденция должна стать практической базой для реализации поло­ жений, изложенных в п. 1-4, при крупносерийном производстве аппаратуры, так как ее усложнение противоречит стоимости. Технологичность производ­ ства радиовещательных приемников тесно связана с внедрением в производст­ во интегральной и бессборочной технологии, гибких автоматизированных про­ изводств. Важное значение в снижении трудозатрат имеет автоматизация конт­ роля параметров РПУ и отдельных его узлов, так как на долю контрольно­ регулировочных работ может приходиться значительная часть затрат на произ­ водство РПУ;

6)повышение надежности изделия, направленное на существенное увели­ чение межремонтных сроков. Этот показатель улучшается благодаря внедре­ нию интегральных микросхем, исключению ненадежных механических и электромеханических узлов (переключателей, конденсаторов переменной ем­ кости , индикаторов и т.д.), а также введению новых принципов построения радиовещательных приемников, основанных, например, на использовании инфрадинного метода приема, в котором возможен отказ от плавной перестрой­ ки преселектора или ее упрощение;

7)применение новых для радиовещательного приема методов и

устройств: цифровых систем передачи радиовещательных программ, радио­ приема с одной боковой полосой частот, стереофонического приема на СВ, не­ посредственного приема со спутника связи, приема дополнительной информа­ ции, например дорожной, для данного города, региона и т.д.

12.1.2. Структурные схемы радиовещательных приемников

Для возможности приема сигналов с AM (ДВ, СВ, КВ) и ЧМ (УКВ) во всеволновом” РПУ необходимо использовать эти два тракта приема (до де­ текторного каскада включительно). Для наиболее высококачественных и до­ рогих радиоприемников тракты полностью разделены, для аппаратуры сред­ них и низших групп сложности - частично объединены. Усилитель низкой час­ тоты выполняется всегда общим и рассчитывается с учетом более высоких ха­ рактеристик модулирующих сигналов в случае приема сигналов с ЧМ.

На рис. 12.1 приведена структурная схема РПУ с частичным использовани­ ем каскадов трактов с AM иЧМ. Такими каскадами являются УПЧ и УНЧ. Вы­ сокочастотные тракты (до УПЧ) выполняются как самостоятельные, что свя­ зано с различием техники и используемых компонентов: для ЧМ канала в бло­ ке УКВ, для AM канала в блоке ДВ-СВ-КВ. Гетеродины Г трактов с AM иЧМ разные. Лишь для синтезатора частот последний выполняется как всеволно­

Через переключатель АМ-ЧМ сигнал поступает на общий УПЧ. Здесь ис­ пользуются одни и те же электронные приборы, обеспечивающие достаточное усиление на промежуточных частотах как для АМ-, так и для ЧМ-диапазонов.