Учебно-методическое пособие и задания на курсовой проект Радиоприемные устройства систем мобильной связи

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра радиооборудования и схемотехники

Логвинов В.В.

Учебно-методическое пособие и задания на курсовой проект по дисциплине

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

для студентов – заочников 4 курса (направление 210700 - Инфокоммуникационные технологии

и системы связи), 11.03.02 (профиль – Системы мобильной связи)

Москва 2016

План УМД на 2016/17 уч.г.

Учебно-методическое пособие и задания на курсовой проект по дисциплине

РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Составитель В.В.Логвинов, к.т.н., доцент

Даются методические указания по изучению дисциплины «Радиоприемные устройства систем мобильной связи», сообщается содержание лекций, лабораторных и практических занятий, приводятся варианты заданий на курсовое проектирование и методические рекомендации по его выполнению.

Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 3 от 17.11.2015 г.

Рецензент С.П. Простов, к.т.н., доцент

2

ВВЕДЕНИЕ

Учебным планом заочного факультета для направления 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» профиль «Системы мобильной связи» на пятом курсе предусмотрено лекций в объеме 10 час., лабораторного практикума 6 час., практических занятий 10 час.; студенты выполняют и защищают курсовой проект, сдают зачет по лабораторному практикуму и итоговый экзамен.

Для успешного изучения курса требуются знания теории электрических цепей, физических основ электроники, схемотехники аналоговых и цифровых устройств и цифровой обработки сигналов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н.Н.Фомин, Н.Н.Буга, О.В.Головин

идр.; Под ред. Н.Н.Фомина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. - 520 с.

2.Весоловский К. Системы подвижной радиосвязи / Пер. с польск. И.Д.Рудинского; Под ред. А.И. Ледовского. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. - 536 с.

3.Логвинов В.В., Матвеева О.В. Устройства приема и обработки радиосигналов в системах подвижной радиосвязи: Конспект лекций / МТУСИ. – М., 2010. – 107 с.

4.Фриск В.В., Логвинов В.В. Теория электрических цепей, схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства систем мобильной связи, радиоприемные устройства систем радиосвязи и радиодоступа. Лабораторный практикум – III. На персональном компьютере. - М.: СОЛОН-Пресс, 2016. - 480 с.

5.Логвинов В.В., Фриск В.В. Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства систем мобильной и стационарной радиосвязи, теория

электрических цепей. Лабораторный практикум – II на персональном компьютере.

–М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. – 656 с.

6.Скрынников В.Г. Радиоподсистемы UMTS/LTE. Теория и практика – М.: Спорт и культура, 2000, 2012. - 864 с.

Дополнительная

7. Радиоприемные устройства / Под ред. А.П. Жуковского. – М.: Высшая школа, 1997.

– 342 с.

8. Радиосвязь / О.В. Головин, Н.И.Чистяков, В.Шварц, А.И. Хардон; Под ред. проф. О.В.Головина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013. - 286 с.

9. Коротков А.С. Устройства приема и обработки сигналов. Микроэлектронные высокочастотные устройства радиоприемников систем связи: Учебное пособие / А.С.Коротков. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 223 с.

10.3GPP TS 25.101 V9.2.0 3 rd Generation Partnership Project: Technical Specification Group Radio Access Network; User Equipment radio transmission and reception (TDD) (Release 9), 2010-03.

11.3GPP TS 25.102 V9.2.0 3 rd Generation Partnership Project: Technical Specification Group Radio Access Network; User Equipment (UE) radio transmission and reception (TDD) (Release 9), 2010-03.

12.Перельман Б.Л., Шевелёв В.В. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник. – М.: НТЦ Микротех, 1998.

13.Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. – М.: Радио и связь, 2000. – 520 с.

3

14.Тихвинский В.О. Управление и качество услуг в сетях GPSR/UMTS / В.О.Тихвинский, С.В. Терентьев. - М.: Эко-Трендз, 2007400 с.

15.3GPP TS 26.071 V3.0.1 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Mandatory Speech Codec speech processing functions AMR Speech Codec; General Description (3GPP TS 26.071 version 3.0.1 Release 1999)

16.Дингес С.И. Схемотехника РЧ блоков систем связи с подвижными объектами: Учебное пособие / С.И.Дигнес - М.: МТУСИ. - 2005. - 32 с.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ

1. Общие сведения о РПрУ в системах МС

Системы радиосвязи, обнаружения и противодействия отбору информации: аналоговые и цифровые, мобильные и фиксированные системы связи; место радиоприемных устройств в системах мобильной связи (СМС) и общие требования, предъявляемые к ним. Способы организации дуплексной связи в системах, предназначенных для передачи информации, их особенности. Классификация радиоприемных устройств по назначению, диапазонам частот, организации многостанционного доступа, видам модуляции и особенностям управления. Следует обратить внимание на проблемы: организации передачи цифрового сигнала в канале, обладающем ограниченной полосой пропускания; достижения скорости передачи сигналов, близкой к предельной, при заданной вероятности ошибки, способов построения сетей МС, обеспечивающих эстафетную передачу абонента при переходе в соседнюю зону или зону обслуживания другого оператора. Показать возможные способы решения перечисленных задач и степень влияния на эффективность системы выбранных видов модуляции и способов обработки сигнала на приемной стороне (согласованная фильтрация, оптимальный прием, корреляционная обработка сигналов).

Структурные схемы приемников: прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного. Их достоинства и недостатки.

[1, c. 15-17, c. 25-28; 2, c. 12-15; 3, с. 5-7; 4, c. 5-10; 5, с. 141-163; 6, c. 9-18]

Вопросы для самопроверки

1.Какие виды сигналов используются для передачи информации в СMС?

2.Какие виды модуляции используются в СМС?

3.Каков функциональный состав радиоприёмного устройства?

4.Начертите и поясните структурную схему радиоприёмника прямого усиления. Его преимущества и недостатки.

5.Начертите и поясните структурную схему супергетеродинного приёмника. Его преимущества и недостатки.

6.В чем различие режимов FDD и TDD?

7.Что такое дуплексное разнесение?

8.Объясните отличие систем CDMA, TDMA, FDMA.

9.Начертите и поясните структурную схему приёмника прямого преобразования (гомодинный приёмник). Его преимущества и недостатки.

2.Основные технические показатели РПрУ в системах мобильной связи

Косновным показателям РПрУ относят: чувствительность, избирательность (селективность), полоса пропускания, шумовые параметры (коэффициент шума и шумовая

4

температура), показатели электромагнитной совместимости, стабильность параметров, надёжность, ремонтопригодность.

Чувствительность РПрУ – это мера способности радиоприёмника обеспечивать приём слабых радиосигналов. Различают чувствительность, ограниченную усилением; чувствительность, ограниченную шумами, и пороговую чувствительность радиоприёмника. Чувствительностью радиоприёмника, ограниченной усилением, называется чувствительность, определяемая минимальным уровнем радиосигнала на его входе, необходимым для получения заданного уровня сигнала на выходе приёмника. Чувствительность радиоприёмника, ограниченная шумами, определяется минимальным уровнем радиосигнала на его входе при заданном отношении уровней полезного сигнала и шума, и заданном уровне полезного сигнала на выходе радиоприёмника. Пороговая чувствительность определяется минимальным уровнем радиосигнала на входе радиоприёмника при равных уровнях полезного сигнала и шума на его выходе. В диапазонах длинных, средних и коротких волн в реальных условиях чувствительность радиоприёмных устройств ограничивается в основном различными видами индустриальных и атмосферных помех, а в диапазоне СВЧ, характерном для систем подвижной связи, – собственными шумами радиоприёмника.

Важно усвоить, что радиотракт приемника вне зависимости от его архитектуры обладает свойством линейности к входному сигналу, т.е. не создает новые спектральные составляющие. Даже в преобразователе частоты, детекторе (демодуляторе) осуществляемый перенос спектра в новую частотную область не создает частот кратных входному воздействию. Вследствие этого коэффициент усиления радиотракта находится как произведение коэффициентов передачи отдельных каскадов. С учетом этого шумы, создаваемые в первых каскадах приемника, оказывают наибольшее влияние на результирующий коэффициент шума приемника и поэтому они должны обладать минимальным коэффициентом шума.

Такой показатель приемника, как избирательность – способность приемника отделять полезный сигнал от мешающих, может рассматриваться как: частотная, пространственная, временнáя и др. Чаще всего используемая частотная фильтрация помех (частотная избирательность) может характеризоваться односигнальной или многосигнальной избирательностью.

Односигнальная избирательность определяется АЧХ фильтров радиотракта приемника без учета нелинейных явлений при действии на входе одного сигнала (либо полезного, либо мешающего). Как известно, АЧХ устройства представляет собой зависимость его коэффициента передачи от частоты. Очевидно, АЧХ радиотракта определяется его резонансными цепями и имеет колоколообразный вид. При этом интерес представляет характер изменения коэффициента передачи (в данном случае коэффициента усиления) от частоты, а не значения резонансного коэффициента усиления K f0 . Численно односиг-

нальная избирательность оценивается как отношение коэффициента усиления радиотракта на резонансной частоте K f0 к коэффициенту усиления на частоте помехи K fп .

Наибольшее влияние на точность восстановления принятого сигнала (вероятность ошибки) в приемниках супергетеродинного типа оказывают селективность по зеркальному

каналу Se зк и каналу прямого прохождения Se пр. Избирательность по соседнему каналу

Se ск присуща всем типам приемников и определяется мешающим воздействием соседнего по частоте радиопередатчика.

В реальной ситуации на входе приемника, особенно в системах мобильной связи, построенных по сотовому принципу, действует одновременно много сигналов. При этом помехи в полосе рабочих частот могут обладать существенно большей мощностью, чем полезный сигнал. Это приводит к взаимодействию полезного сигнала с продуктами нелинейности помехи (или нескольких узкополосных помех) и формированию в полосе принимаемого сигнала комбинационных составляющих. Результатом такого воздействия является резкое возрастание нелинейных искажений, обусловленное интермодуляцией,

5

перекрестной модуляцией, и даже прекращение приема, вызванное блокированием радиотракта. Искажения подобного типа оцениваются многосигнальной избирательностью.

Радиотракт приемника, являющийся аналоговой частью его архитектуры, должен обладать высокой линейностью амплитудной характеристики и постоянством амплитудночастотной характеристики в полосе рабочих частот. Для снижения уровня интермодуляционных искажений, который оценивается двух - (IIP2 - Input Intercept Point 2) – или трехсигнальной (IIP3 – Input Intercept Point 3) селективностью, расширяют динамический диапазон входных каскадов. Допустимый уровень искажений и интермодуляционных искажений можно обеспечить, используя в качестве активных компонентов малошумящих транзисторов с большей мощностью рассеивания на коллекторе (стоке), расширяя

последнем случае это может приводить к повышению уровня собственных шумов каскада и радиотракта и, как следствие, - к снижению чувствительности приемника.

Интегральной оценкой помехоустойчивости цифровой системы и приемника, как его составной части, является вероятность появления ошибочных битов (BER, Bit Error Rate), предельное значение которой определено в теории потенциальной помехоустойчивости В.А.Котельникова. Огромную роль в повышении достоверности передаваемой информации при одновременном увеличении скорости ее передачи играют применяемые методы модуляции и демодуляции.

Построение оптимальных демодуляторов, обеспечивающих когерентный идеальный прием, являющийся основным методом обработки сигналов в современных системах цифрой радиосвязи, требует высокой стабильности частоты настройки приемника и взаимной синхронизации мобильного оборудования и базовой станции.

Различные показатели радиоприёмника тесно связаны друг с другом. Например, сужение полосы пропускания приёмника и увеличение избирательности приводит к уменьшению уровня помехи и к повышению помехоустойчивости приёма, но в то же время и к увеличению искажений сигнала. Это указывает на необходимость оптимального выбора их соотношения для заданного технического условия проектирования приемника, обеспечивающего наименьшую вероятность ошибки при заданном отношении сигнал/шум.

[1, c. 17-25; 3, c. 15-20; 4, с. 5-15; 6, с. 9-16]

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение избирательности по соседнему и зеркальному каналам.

2.С какой целью в радиоприёмниках применяется регулировка полосы пропускания?

3.Как можно увеличить динамический диапазон радиоприёмника?

4 . Дайте определение реальной чувствительности радиоприёмника.

5. Что такое интермодуляционные искажения и какова причина их появления?

3. Входные цепи

Основное назначение входной цепи (ВЦ) - это наиболее эффективная передача мощности их антенны на вход первого активного элемента радиотракта и предварительная фильтрация помех от внешних источников.

Снижение уровня внеполосных помех, действующих на входе приемника, достигается включением избирательных цепей (фильтров). Такие цепи, будучи сравнительно широкополосными, мало ослабляют соседний канал. Они являются эффективным средством борьбы с зеркальным каналом и каналом прямой передачи, особенно при перестраиваемой конструкции.

ВЦ приемников современных цифровых систем связи делаются неперестраиваемыми (принимают всю полосу рабочих частот, а не одного канала), что приводит к воздействию на его входе помех, создаваемых другими источниками (например, передатчиками других сот), и возникновению интермодуляционных искажений. Для уменьшения их воздействия,

6

особенно в первых каскадах, применяют АЭ с большим динамическим диапазоном (в малошумящих входных усилителях и преобразователях).

Антенны приемников сетей мобильной связи, работающих в СВЧ диапазоне, независимо от принадлежности мобильной или базовой станции и их конструкции, являются настроенными, вследствие достаточно узкой относительной полосы рабочих частот (менее 15-20 %). Отсутствие перестройки таких ВЦ позволяет выполнять их, в зависимости от частотного диапазона, многозвенными фильтрами на дискретных компонентах или фильтрами на поверхностных акустических волнах, реализующих высокую стабильность их характеристик с коэффициентом прямоугольности близким к единице (k п 0,001 ≈ 1,2…2).

Реализация диапазонных приемников с перестраиваемыми ВЦ, выделяющими достаточно узкую полосу частот, содержащую полезный канал, вместе с группой частот соседних, ограничивает число источников мешающего воздействия. Это позволяет принимать более слабые сигналы и упрощает конструкцию фильтров, часто ограничиваясь одиночными колебательными контурами. Вместе с этим для обеспечения работы в диапазоне частот необходимо усложнять механизм настройки фильтров на требуемый канал, а это в свою очередь, затрудняет выполнение требования на постоянство коэффициента передачи ВЦ при перестройке по диапазону.

При высоких требованиях к чувствительности приемника и подавлению побочных каналов преобразования приходится использовать несколько простых фильтров, включаемых не только в ВЦ, но и в нагрузку малошумящих усилителей (МШУ), т.е. применять преселектор. Одновременная и одинаковая плавная перестройка всех контуров может осуществляться с помощью механических конденсаторов переменной емкости (КПЕ) или использованием вместо КПЕ варикапных матриц с электронной перестройкой. Когда изменение емкости контуров фильтров не обеспечивает перестройку по всему диапазону рабочих частот, применяют его разбиение на поддиапазоны, обычно используя один общий переменный конденсатор и изменяемые дискретно подключаемые к нему индуктивности.

В приемниках супергетеродинного типа, когда в смесителе осуществляется перемножение напряжений, в результате чего происходит перенос спектра сигнала на промежуточную частоту, значение которой остается неизменным при работе в диапазоне частот fпр fг fc сonst . Это может быть реализовано только при одновременном и

одинаковом изменении частот сигнала и гетеродина. Это выполнить достаточно затруднительно из-за различных требований к контурам ВЦ (эффективное подавление побочных каналов преобразования) и гетеродина (как можно более высокая добротность для обеспечения чистоты спектра). Одинаковое изменение переменной емкости в контуре ВЦ и гетеродина приводит к вариации значения промежуточной частоты, приводящее к проблеме сопряжения контуров. Точное совпадение fпр fпр0 с центральной частотой фильтра

промежуточной частоты обычно обеспечивается только в трех точках: на границах и в середине диапазона принимаемых частот, включением в контуры дополнительных сопрягающих конденсаторов.

Изучая обобщенную теорию одноконтурной ВЦ, обратите внимание на то, что ее АЧХ определяется в основном АЧХ фильтра. Цепи согласования, подключенные к ее входу и выходу, позволяют выбором их характеристик получить наибольший коэффициент передачи ВЦ (режим оптимального рассогласования) и его постоянство для случая ненастроенной антенны. При перестройке по диапазону ее резонансная частота не должна попадать в рабочий диапазон частот. На практике чаще всего используется трансформаторная связь с антенной (режим удлинения), а также емкостная и автотрансформаторная.

Сложность, а чаще всего невозможность использования перестраиваемых фильтров во ВЦ приемника цифровых систем радиосвязи приводит к применению полосовых фильтров, выполненных на связанных полосковых линиях или в форме сосредоточенных компонентов, обеспечивающих АЧХ, близкую к П-образной. В конструкции таких фильтров, выполненных с применением пьезоэлектрических или композитных материалов,

7

используется явление преобразования электрических колебаний в объемные или поверхностные акустические волны с последующим формированием электрических колебаний, характеристики которых определяются свойствами кристалла и конфигурацией электродов преобразователей. В зависимости от организации системы (с коммутацией канала или пакета) логический канал, выделяемый одному абоненту, может занимать весь частотный диапазон, выделяемый системе, или его часть. При этом в последнем случае полоса частот, выделяемая одному каналу, может переключаться в пределах рабочего диапазона даже в процессе сеанса связи (например, 217 раз в секунду в стандарте GSM).

Для настроенной антенны, когда антенна эквивалентна активному сопротивлению, равному сопротивлению фидера, используется режим согласования входа приемника и антенного фидера. Уменьшения мощности шума радиотракта, пересчитанного к входу приемника, добиваются включением на выходе ВЦ малошумящего усилителя, снижающего влияние последующего каскада (обычно ПрЧ). При высоких требованиях к чувствительности приемника применяют не режим согласования по мощности, а режим согласования по шумам.

[1, c. 41-73; 3, c. 31-34; 4, c. 32 -37; 7, c. 461-472]

Вопросы для самопроверки

1.Нарисуйте эквивалентные схемы приёмных антенн.

2.Каковы основные способы перекрытия диапазона частот?

3.Каковы особенности построения входных цепей при использовании настроенных и ненастроенных антенн?

4.Каковы основные схемные решения входных цепей и их сравнительные характеристики?

5.Какова конструкция антенн базовых станций (BTS) и какие существуют

способы повышения эффективности выделения полезного сигнала?

6.Поясните назначение входного радиочастотного модуля и варианты его построения.

7.Зачем применяется дуплексер?

8.В каких случаях необходимо применение дуплексера?

4.Усилители радиосигналов

Всупергетеродинных приемниках усилители радиосигналов входят в состав преселектора, т.е. используются для усиления сигналов высокой частоты и включаются до ПрЧ и как усилители сигнала промежуточной частоты (на выходе ПрЧ). Чаще всего они реализуются как резонансные усилители, амплитудно-частотная характеристика которых определяется свойствами фильтра, нагружающего усилитель. Усилители радиочастоты (УРЧ), входящие в состав преселектора, обычно используют фильтр, идентичный фильтру ВЦ, и если она является перестраиваемой, то и фильтр УРЧ должен быть перестраиваемым.

Вэтом случае УРЧ выполняются резонансными с АЧХ, по форме близкой к колоколообразной (одиночного колебательного контура). При неперестраиваемой конструкции преселектора фильтры ВЦ и УРЧ выполняются с АЧХ, близкой к прямоугольной (П–образной), и центральной частотой, совпадающей со срединой принимаемого диапазона частот. Вне зависимости от способа реализации преселектора его фильтрующие системы должны обеспечивать требуемое подавление ЗК и канала прямой передачи. Ослабление соседнего канала (СК) по отношению к частоте принимаемого сигнала в преселекторе практически отсутствует, вследствие его близкого расположения к частоте полезного сигнала и широкополосности его АЧХ.

Современная структура тракта промежуточной частоты реализует способ сосредоточенной фильтрации (подавления) соседнего канала, когда полосовой фильтр с П-образной АЧХ используется в качестве нагрузки ПрЧ или первого каскада УПЧ (усилителя промежуточной частоты). В качестве полосовых фильтров в зависимости от

8

значения f пр могут использоваться многозвенные LC фильтры, реализованные на дискретных компонентах, фильтры на пьезокерамике, кварцевые, на поверхностных акустических волнах (ПАВ). В мобильных терминалах, обладающих малыми размерами, нашли широкое применение фильтры на ПАВ с низким внутриполосным и значительным внеполосным ослаблением, что обусловлено их низкой стоимостью и высокой повторяемостью характеристик. Включение одного-двух таких фильтров в нагрузку усилителя (преобразователя частоты) обеспечивает необходимое подавление СК, поэтому другие усилители тракта промежуточной частоты реализуются, как резистивные.

Особенностью УПЧ, нагруженных на одиночные колебательные контуры, при дискретной реализации каскадов тракта ПЧ является их широкополосность, позволяющая получить высокий коэффициент усиления на каскад с сохранением высоких фильтрующих свойств. Достижение наибольшего усиления достигается при выполнении условия максимального рассогласования (равенство внесенной в контур выходной проводимости АЭ собственного каскада и входной проводимости АЭ следующего каскада).

Цепочечное включение каскадов, используемое также и при интегральной реализации, вызывает неустойчивость усиления (недопустимое изменение коэффициента усиления в полосе пропускания), создаваемое проводимостью обратной передачи в АЭ. Результирующая входная проводимость каждого каскада обладает сильной частотной зависимостью, обусловленной нелинейными свойствами цепи обратной комплексной проводимости внутри транзистора собственного каскада. Поскольку источником входного сигнала для каждого каскада является нагрузка предыдущего каскада, включающая внесенную в нее входную проводимость, то, складываясь с проводимостью источника, она вызывает деформацию АЧХ входного каскада. Следует отметить, что чем выше проводимость внутренней ОС, например БТ (емкость коллекторно-базового перехода Скб и его сопротивление rкб), тем сильнее взаимное влияние каскадов и выше частотные искажения сигнала в радиотракте. Мерой допустимого изменения проводимости источника сигнала, вызываемого внесенной проводимостью ОС, является коэффициент устойчивости kуст. Изучите методы повышения устойчивости резонансных усилительных каскадов (снижения частотных искажений), вызванных внутренней ОС в АЭ.

Обратите внимание на особенности построения усилителей СВЧ полосковой конструкции и способы повышения устойчивости (перевод транзистора из области потенциальной устойчивости в область безусловной устойчивости).

[1, с. 74-90; 3, с. 48-58; 4, с. 38-47; 6, 45-59; 8, с. 593-604]

Вопросы для самопроверки

1.Какие каскады и почему обеспечивают избирательность по ЗК?

2.Изобразите принципиальную схему РУ и объясните назначение компонентов.

3.Как определяется резонансный коэффициент усиления РУ?

4.Каковы условия обеспечения максимального коэффициента усиления РУ?

5.Какие узлы радиотракта обеспечивают подавление СК?

6.К чему приводит наличие внутренней паразитной обратной связи в усилительном элементе РУ?

7.Как определяется устойчивость РУ? Что такое коэффициент устойчивости и коэффициент устойчивого усиления?

8.Каково назначение МШУ? Какие к ним предъявляются требования?

5. Преобразователи частоты

Среди различного типа преобразователей (умножителей, делителей, квадраторов и др.) в РПрУ нашли широкое применение преобразователи частоты, назначение которых – перенос

9

спектра принятого (аналогового) сигнала в новую частотную область с сохранением параметров модуляции. В частном случае приемников прямого преобразования осуществляется перенос принятого сигнала с частотой несущей fc (центральной частотой) из области радиочастот на нулевую частоту (постоянную составляющую).

Перенос спектра из одной частотной области в другую может осуществляться только с применением нелинейного элемента или компонента, параметр которого (например, проводимость) периодически изменяется.

Необходимо усвоить предпосылки и ограничения при описании свойств ПрЧ на основе линейной теории, справедливой лишь при малом уровне входного сигнала, что в общем соответствует реальным условиям эксплуатации. Признаком линейности ПрЧ является отсутствие в спектре его выходного тока гармоник частоты входного сигнала (и промежуточной частоты).

Кроме полезного эффекта преобразования, включение ПрЧ в структуру радиотракта приводит к появлению побочных каналов преобразования. К ним относятся такие мешающие воздействия на входе ПрЧ, которые после перемножения в смесителе с гармониками напряжения гетеродина (в том числе с постоянной составляющей) формируют комбинационные составляющие, попадающие в полосу пропускания фильтра в тракте промежуточной частоты.

Наиболее опасным является зеркальный канал, расположенный на оси частот симметрично по отношению к частоте гетеродина. Борьба с побочными каналами преобразования проводится в преселекторе выбором параметров фильтров, обеспечивающих требуемое подавление ЗК.

Это же относится и к каналу прямого прохождения – помехи с частотой fпр, которая при попадании на вход смесителя, усиливается в нем (при реализации ПрЧ на транзисторах) и преобразуется. В режиме усиления в выходном токе смесителя составляющая канала прямого прохождения оказывается самой мощной по сравнению с комбинационными составляющими, являющимися продуктами преобразования. Отсюда следует, что при

проектировании приемника необходимо выбирать fпр в области частот, где нет работающих радиопередатчиков и принимать меры к подавлению такого канала до смесителя.

Выбор промежуточной частоты, когда существует такая возможность, является важной задачей, поскольку ее увеличение упрощает подавление ЗК, но при этом усложняется задача подавления СК. Поэтому при высоких требованиях на подавление побочных каналов преобразования и приема это решается применением двухили трехкратного преобразования частоты входного сигнала: в преселекторе (при высокой первой промежуточной частоте) легко реализуется подавление ЗК, а низкая вторая промежуточная упрощает фильтрацию СК

иуменьшает число усилительных каскадов в радиотракте.

Вмобильных системах приемники выполняются с неперестраиваемым преселектором, обладающем большой шириной полосы пропускания, по сравнению с полосой, выделяемой одному абоненту в полосе основных частот (Base Band). Полоса частот, выделяемая системе, сохраняется и после первого преобразования, а в системах широкополосного доступа - до выхода демодулятора. Поэтому для устранения опасности попадания на вход второго преобразователя, кроме полезного продукта преобразования, комбинационных составляющих, являющихся для него частотами побочных каналов преобразования (по второй промежуточной частоте), применяют номограммы. По номограммам находят область возможных значений промежуточной частоты, где отсутствуют такие каналы.

Следует изучить схемы и принципы работы и особенности ПрЧ на транзисторах; отметить преимущества ПТ, позволяющего уменьшить число побочных каналов преобразования и продуктов преобразования в выходном токе ПрЧ.

Активное использование диодных преобразователей в диапазоне СВЧ обусловлено малым уровнем собственных шумов диодов и малым значением емкости p-n перехода и, одновременно, увеличивает динамический диапазон ПрЧ и радиотракта в целом.

10