Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

Легко убедиться, что при выборе фи= -л!/2, фи ==—-л/2, Фиг=0, фо=0 или любом другом, удовлетворяющем координатам точек, лежащих на линиях графиков рис. 5.38, осуществляется компенсация нежелательного канала приема,

Реализация абсолютно одинаковых модулей коэффициента передачи плез преобразователей и необходимых фазовых сдвигов фг, Фи затруднена. Однако даже при расхождении характеристик плеч, ие превышающем 10%, можно ожидать ослабления зеркальиого канала приема не менее 20 дБ. При использовании` современной технологии производства микросхем можно получить более высекие результаты, реализуемые зв устройствах компенсации приема зеркального каиала в диапазоие СВЧ.

5.7. Выбор промежуточной частоты приемника

Рациональный выбор промежуточной частоты позволяет получить высокие электрические и эксплуатационные характеристики приемника.

При выборе промежуточной частоты необходимо учитывать.

следующие основные положения.

1. Промежуточная частота приемника должна выбираться вне диапазона рабочих частот мощных радиостанций. В этом случае уменьшается опасность приема помехи по каналу промежуточной

частоты.

Согласно международным соглашениям мощные радиовещательные станции занимают следующие области умеренно выбо-- ких частот:

р = 150 + 420 кГц (= 2000 715 м); ,=520+1500 кГц (^-= 577-200 м);

вдиапазоне коротких волн радиовещательные станции работают

на сравнительно узких участках диапазона вблизи частот;

в диапазоне УКВ расположены спектры излучения телевизионных и радиовещательных станций.

Таким образом, чтобы исключить помехи по каналу промежу- точной частоты, промежуточные частоты могут иметь следующие

значения: [|<150 кГц; 420 кГц<р<520 кГц; >1500 кГц, но.

В незанятых участках диапазонов коротких и ультракоротких. волн,

2. Полоса пропускания УПЧ, необходимая для данного вида Работы, должна достигаться простыми техническими средствами.

Известно, что избирательная система с требуемой полосой

151

ятропускания формируется колебательными контурами—- электрического либо электромеханического типа. Естественно, что получение более узкой полосы, чем реализуемая при максимальной добротности, оказывается затруднительным. Полоса пропускания

жонтура связана с добротностью и его частотой настройки соот- ношением Ок=Ё/АР,. Учтем, что АРо>АРь. Отсюда

АР> [8 и Е <АРЦ,. (5.95)

Колебательные контуры с обычными значениями добротности

®к=80--100 и не более 200* можно получить без больших технологических трудностей. Реализуемые значения добротности на

низких промежуточных частотах 5—100 кГц составляют 20—80 и на более высоких частотах 80— 180.

Таким образом, если необходимая полоса АЁРо=100--200 Ги, то промежуточная частота должна выбираться менее 4—6 кГц.

При приеме сигналов с полосой АР. =10 кГц промежуточная

частота должна быть около 0,5—1 МГи. При выполнении тракта промежуточной частоты приемников относительно широкополосных сигналов заботиться об использовании контуров с большой добротностью не приходится. Наоборот, реализуемая добротность контуров оказывается избыточной и ее искусственно уменьшают.

Промежуточная частота телевизионных приемников в соответст- вии с этими соображениями при АР, =6 МГц может быть выбра-

на равной 30—40 МГц.

3. Заданное ослабление зеркального канала приема должно

осуществляться сравнительно простым преселектором.

Зеркальный канал приема имеет расстройку относительно основного канала А}=2}р.. Если в преселекторе используется система из и одинаковых колебательных контуров, то при больших расстройках можно определить величину ослабления по следую-

При заданном ослаблении озк. необходимо выбрать промежуточную . частоту так, чтобы озк20зкз. Подставляя в (5.96) А}=2Р, получаем (4/АЁРк)"203кз. Решим это неравенство от-

больших значений ослабления зеркального канала приема при

заданном числе контуров необходимо увеличивать промежуточ-. ную частоту. Выбор промежуточной частоты следует вести на

максимальной частоте диапазона радиоприемника. С увеличени- ‚ем числа контуров преселектора можно ограничиться меньшей промежуточной частотой [м.

* Исключая системы с пьезокерамическими и электромеханическими фильтфами. -

152

Существует тенденция выбора небольшого значения промежу-

точной частоты.

К достоинствам такого выбора следует отнести возможность. получения большой величины устойчивого коэффициента усиления

[см. формулу 4.65)] и легкость получения узких полос пропус-

кания при небольших, легко осуществимых добротностях конту- ров; к недостаткам— трудность получения требуемого ослабления зеркального канала приема. Это обусловлено тем, что при: низкой [и относительная расстройка канала мала и поэтому пре-

селектор приемника действует неэффективно.

На рис. 5.39 показано расположение частот основного р и зеркального [. каналов приема при низкой (а) и высокой (6) промежуточных частотах. Повышение {и вызывает увеличение расстройки преселектора относительно нежелательного канала приема, поэтому преселектор больше ослабляет этот канал.

а) вы 9) й

‘тером в диапазоне длинных волн. Причем требуемое изменение частоты гетеро-

джина можио осуществить без переклхочения диапазона.

Структурная схема такого приемника изображена на рис. 5.41. Для приема

Реализация такого коэффициента перекрытия ие встречает затруднеиий.

Таким образом, применение повышенной промёжуточиой частоты ие только пезволяет эффективио подавить зеркальные каналы приема, но и упростить элементы настройки приемника на стаицию. Следует обратить внимание на То, что ирименение широкополосиого преселектора, пропускающего к преобразователю наряду с полезным сигналом сигналы посторонних радиостаиций, приводит к нелинейным эффектам и требует особых мер по «лииеаризации» преобразователя частоты— по устранению блокирования, перекрестиых и иитермодуляционных искажений и побочных каналов приема. Большой уровень помех создают побочные каналы приема, высшие гармоники которых совпадают с частотой принимаемого сигиала. Для устранения приема по этим каналам полоса прозускания широкополосного преселектора должна быть несколько меньше одной октавы.

К достоинствам высокой промежуточной частоты в приемнике следует отнести простоту реализации широкой полосы пропу“

скания, к недостаткам— трудность получения больших устойчивых коэффициентов усиления в тракте промежуточной частоты и

сложность обеспечения узких полос пропускания при использовании обычных колебательных систем. Особые трудности представляет выбор промежуточной частоты приемников сигналов с малой шириной спектра и высокой несущей частотой.

Обозначим [лк, — промежуточную частоту, определяемую

неравенством (5.95), и +зк — удовлетворяющую соотношению (5.97). При низкой несущей частоте [р и относительно большой

ширине спектра сигнала указанные выше неравенства могут быть

154

В правой части формулы (5.98) содержатся величины, опреде-

ляемые конструкцией элементов реализуемых контуров, и коэф+ фициент избирательности по зеркальному каналу приема, в ле-

вой части формулы — отношение несущей частоты к ширине полосы спектра сигнала. Если отношение несущей частоты к ширине

спектра сигнала превысит величину 40?,/0И",кз, то супергетеродинный приемник с однократным преобразованием частоты реали-

зовать невозможно. Выходом из положения может быть применение многократного преобразования частоты.

На рис. 5.42 изображена структурная схема приемника с многократным преобразованием частоты. В тракте усиления сигнала

В

Рис. 5.42

в каждом ПЧ происходит понижение частоты несущего колеба- ния с сохранением ширины спектра сигнала. Это понижение происходит до такого значения промежуточной частоты, при котором для последнего преобразователя частоты будет удовлетворяться неравенство

каждом преобразовании частоты предыдущий тракт является пре- селектором, обеспечивающим необходимое ослабление зеркально-

40 к/с"кз.. Лишь в этом случае зеркальный канал приема будет достаточно ослаблен в предыдущем УПЧ.

Очевидно, что в любом преобразователе частоты должно вы* полняться соотношение (5,99)‚ т. е.

алоы 349 а-ь 6.

Найдем # — необходимое число преобразований частоты супергетеродинного приемника, предполагая одинаковыми доброт- ности контуров в тракте @;=0=соп3{ и их число п; в каждом

УПЧ. Будем считать также заданным оз.к.з — ослабление зеркаль- ных каналов приема.

155

.

Запишем соотношение: о/к=ф/ОАЁо. Левую часть этого соэтношения можно представить в виде

РЁ ыь = (Ра) (Г/Р). „(а ИБ ). „СР ва ).

Полагая, что скачок промежуточных частот определяется фор- ‘мулой (5.99), получаем

. Соотношение (5.100) показывает, что с увеличением требований к ослаблению зеркального канала приема и с увеличением

отношения р/АЁРо увеличивается число необходимых преобразо-

ваний частоты.

Многократное преобразование частоты, используемое в тракте основного усиления сигнала, позволяет получить необходимую узкую полосу пропускания при приеме сигналов на любых, сколь угодно высоких радиочастотах. Вместе с этим увеличение числа преобразователей частоты в приемнике требует введения в тракт преобразователей соответствующего числа высокостабильных ко-

лебаний гетеродинов с достаточно высоким уровнем. При плохой экранировке цепей, а также при неудачном выборе промежуточных частот и частот гетеродинов в приемнике возникают интерференционные свисты. Поэтому выбранные промежуточные час-

тоты должны удовлетворять техническим требованиям необходи-

мого ослабления интерференционных колебаний, образованных сигналами на входе каждого преобразователя частоты и попадающих в полосу пропускания последующего тракта.

6. Амплитудные детекторы

®

6.1. Назначение, классификация и общая характеристика у детекторов .

Амплитудным детектором (АД) называют устройство для по- лучения напряжения или тока, повторяющего закон изменения

амплитуды входного сигнала.

156

линейной, а угловой коэффициент ее не должен зависеть от частоты модуляции Р» и частоты несущего колебания ю (рис. 6.1) при Рн=уаг и к =уахг.

6.2. Основные показатели детекторов

Крутизна детекторной характеристики определяет эффективность детектора как преобразователя входного сигнала. Детекторная характеристика реального детектора отличается от идеальной. Однако существует область изменения амплитуды вход-

ного напряжения, в которой связь между конечными приращениями выходного и амплитуды входного напряжений оказывается практически линейной. В связи с этим АД целесообразно охарак-

теризовать дифференциальным параметром

Крутизна детекторной характеристики детектора является без-

размерной величиной и по аналогии с показателями любого усилительного каскада ее можно назвать коэффициентом усиления детектора. Искажения, вносимые детектором, разделяют на линейные и нелинейные.

тором. Входная проводимость детектора равна отношению амплитуды первой гармоники входного тока к амплитуде напряжения,

действующего на его входе:

157

ка, ухудшая использование усилителя для основной цели— уси-

ления колебания с частотой модуляции. Кроме того, это высокочастотное напряжение может вызвать самовозбуждение приемни-

ка, Таким образом, устранение высокочастотного напряжения на выходе детектора весьма желательно. Ослабление высокочастот-

ного напряжения детектором оценивается коэффициентом фильтрации.

Коэффициентом фильтрации детектора называют отношение

амплитуды входного напряжения к амплитуде напряжения высокой частоты на выходе детектора:

К = От о’

При пеобходимости увеличить коэффициент фильтрации детектора между нагрузкой детектора и усилителем низкой частоты

включают дополнительные фильтры низких частот.

Расчетные соотношения для показателей детекторов можно получить, используя общую теорию детектирования, разработанную

В. И. Сифоровым [20].

6.3. Общая теория детектирования амплитудно-модулированных сигналов

Детектор АМС может быть выполнен на основе использования нелинейного прибора либо прибора, осуществляющего преобра-

зование частоты входного несущего колебания в нулевую частоту. В общем случае детектор представляет собой нелинейный или параметрический четырехполюспик, нагруженный со стороны выходных зажимов на параллельное соединение резистора Юн и конденсатора Сн (рис. 6.3).

Рис, 6.3

Предположим, что к входным зажимам подведено синусоидальное напряжение И» зп оЁ. На выходе нелинейного четырехполюсника будет существовать ток {вых, постоянная составляющая

которого [— создаст падение 'напряжения на нагрузке детектора И—=—1-Ю,. При изменении амплитуды входного напряжения

будет изменяться [- и, следовательно, напряжение на нагрузке детектора. Желательно, чтобы эти изменения повторяли закон

модуляции входного напряжения.

Режим, при котором напряжение на нагрузке в данный момент времени определяется амплитудой О», существующей в этот же момент, называется безынерционным. Если выходное напряжение

158

(— зависит от значений амплитуды входного сигнала И», существовавших в предыдушие моменты времени, то режим детектора и сам детектор называют инерционным. В инерционном детекторе возникают значительные искажения. Будем считать, что детектор работает в безынерционном режиме.

В общем случае связь между /Г.-., [и, Ч-.„, От оказывается не-

Соотношение (6.1) представляет собой уравнение колебательных характеристик, определяющее нагрузку детектора источнику

входного сигнала. Уравнение (6.2) характеризует преобразова-

ние переменного напряжения в постоянный ток на выходе прибо- ра и поэтому может быть определено как уравнение характеристик выпрямления.

При малых изменениях амплитуды входного сигнала АО/ш на

выходе возникает малое приращение выходного тока 41... Это приращение в первом приближении будет линейно зависеть от

АО. и АО-=. Приращение выходного тока примем равным полному дифференциалу функции двух переменных:

статическими параметрами детектора, аналогичными малосиг-

нальным параметрам усилительного прибора или преобразовате-

ля частоты.

Прямая проходная проводимость детектора или крутизна детектора За равна частной производной постоянной составляющей

выходного тока по амплитуде входного напряжения:

Уи=5=01-/00 „= Ни (А ИА) при АИ -0, И. = сопла. (6.4)

Внутренняя выходная проводимость детектора равна частной

производной постоянной составляющей тока по постоянному выходному напряжению:

Этот ряд применим для расчета малого приращения амплиту-

ды входного тока АГ», полагая, что для малых приращений АГ» можно заменить полным дифференциалом функции /(И»ж, И-):

Найдем параметры детектора, определяющие его дифференци-

альную входную проводимость, т. е. проводимость для малых изменений амплитуды входного сигнала.

159

Параметры, определяемые соотношениями (6.8) и (6.9) совместно с (64) и (6.5), позволяют оценить входную проводимость детектора для малых изменений амплитуды входного напряжения.

Учитывая определение параметров детектора, уравнение (6.3) можно записать в виде

Уравнения (6.12) и (6.13) могут быть использованы для вычисления конечного приращения постоянной составляющей тока при конечном приращении амплитуды сигнала АЦ, если послед-

Соотношение (6.14) позволяет детекторный прибор представить по отношению к нагрузке Вн в виде генератора эдс, обладающего внутренним сопротивлением Ю.а (рис. 6.4,а), либо в виде генерато-

ра тока (рис. 6.4,6).

Предположим, что амплитуда входного сигнала изменяется по

Рис. 6.4

160