3. Дополнительные каналы приема

Причиной появления дополнительных каналов являются высшие гармоники крутизны электронного прибора смесителя. По этим каналам возможно прохождение помех и шумов, поступающих как от антенно-фидерного устройства, так и от гетеродина.

Для ослабления влияний этих каналов:

— используют участки с линейной зависимостью крутизны электронного прибора смесителя от гетеродинного напряжения;

— повышают избирательность преселектора.

51. Способы повышения чувствительности

Явление возникновения дополнительных сигналов в процессе преобразования частоты приводит к уменьшению отношения сигнал/шум, т.е. ухудшает чувствительность радиоприемного устройства.

Интерференционные свистыпредставляют собой помехи, возникающие внутри приемника. Они ухудшают отношение сигнал/шум и чувствительность радиоприемного устройства.

Из соотношений (3.12) и (3.14) вытекают способы уменьшения помехи:

1) уменьшение уровня сигнала на входе электронного прибора за счет регулировки усиления (ручной и автоматической) в УВЧ;

2) использование двухсеточного или двухзатворного смесителя. Режим электронного прибора по управляющей, сигнальной сетке или по сигнальному затвору выбирается так, чтобы рабочий участок проходной характеристики f(u) по этому электроду был линейным (i=i₀+SΔu). Тогда,,.

52. Рпму прямого усиления

53. Принцип построения частотного детектора

Одноконтурный частотный детектор (ЧД) – устройство, предназначенное для преобразования колебаний высокой частоты, модулированных по частоте, в колебания низкой частоты, соответствующих переданному сообщению. Аналогично можно определить и фазовый детектор (ФД).

На рис. 4.18 показана схема ЧД с одиночным расстроенным контуром (а) и графики (б, в), поясняющие процесс частотного детектирования [9].

Рис. 4.18. Схема и графики напряжений частотного детектора.

Контур в цепи базы настроен на промежуточную частоту f_пр приемника. Одиночный контур LC расстроен по отношению к f_пр на , где- девиация частоты сигнала с ЧМ. Этот контур и используется как преобразователь сигнала ЧМ в напряжение, изменяющееся по амплитуде, причем изменение происходит пропорционально отклонению частоты от f_пр на . (при увеличении частоты сигнала на∆U амплитуда на контуре возрастет на ∆U; при уменьшении частоты на ∆f амплитуда уменьшается на ∆U). В результате на вход амплитудного диодного детектора действует напряжение U_АМ. Этот детектор и выделит на своем выходе модулирующее напряжение низкой частоты U_вых.

Достоинством такого детектора является простота настройки и схемы, поэтому его иногда так и называют – простейший частотный детектор. Недостатками детектора является в 2 раза меньшие коэффициент передачи Кд и динамический диапазон, а также значительные нелинейные искажения модулирующего сигнала. Эти недостатки устраняются в частотном детекторе с двумя контурами. Контуры могут быть расстроены или настроены на частоту принимаемого сигнала. Частотный детектор с парой расстроенных контуров и балансным детектором рассмотрен в [2]. Такой детектор часто используется в качестве частотного дискриминатора в системах частотной автоподстройки частоты. Ниже рассмотрен другой вид детектора с настроенными контурами.

Рис. 4.19. Принципиальные электрические схемы ЧД с настроенными контурами (а) и дробного детектора (б).

Частотный детектор с настроенными контурами, электрическая принципиальная схема которого показана на рис. 4.19, а, состоит из амплитудного ограничителя (АО), преобразователя ЧМ – AM и амплитудного детектора (АД) [9]. Из схемы видно, что к каждому из диодов приложено напряжение, равное геометрической сумме напряжений первого контура и половины напряжения второго контура, которые, в свою очередь, равны и. Заметим, что напряжение на дросселеU_др = U₁, так как по высокой частоте первый контур соединен с дросселем L_др. Таким образом, можно записать

(4.15)

(4.16)

Напряжение на выходе ЧД определится разностью напряжений на нагрузках диодов R1 и R2.

Процесс детектирования поясним с помощью векторных диаграмм (рис. 4.20). Векторная диаграмма (рис. 4.20, а) соответствует случаю, когда частота входного сигнала равна резонансной частоте связанных контуров. В этом случае напряжение U₁ находится в противофазе с ЭДС E и током I₂ второго контура. Ток I₁ первого контура сдвинут по фазе по отношению к на 90⁰. Напряжения на вторичной катушке инаходятся в противофазе (относительно средней точки). ТокI₂находится в фазе с ЭДС . В этом случае модули напряженийи, приложенные к диодам, будут равны, а напряжение на выходеU_вых будет равно нулю.

Рассмотрим случай, когда f_c не равна резонансной частоте связанных контуров f₀, а отличается от нее на , т. е. при поступлении на вход системы модулированного по частоте сигнала. Здесь при положительном (рис. 4.20,б) и отрицательном (рис. 4.20, в) значениях девиации резонанса в контурах не будет, в результате нарушатся фазовые соотношения (сдвиг на угол φ между и, что приведет и к сдвигу фаз между векторами, и,. В этом случае, и на нагрузкахR1 и R2 выделяется разность выпрямленных напряжений.

Рис. 4.20. Векторные диаграммы ЧД.

Важно подчеркнуть что по мере увеличения девиации ∆f возрастает и угол φ и напряжение U_вых; при уменьшении – наоборот.

Следовательно, поочередное отклонение f_c от резонансной частоты f₀ на вызывает нарушение баланса детектора, в результате чего на его выходе возникает напряжение низкой частоты.

Необходимо отметить, что в процессе изменения частоты изменяется и фазовый угол напряжений иU_Д2, которые затем подводятся к амплитудному детектору (ХД). Поэтому рассматриваемый ЧД может трактоваться и как частотно-фазовый (ЧФ).

Достоинством данного детектора является простота настойки, поскольку резонансная частота обоих контуров равна промежуточной частоте приемника.

Дробный детектор (рис: 4.19, б), как разновидность ЧД, широко используется для частотного детектирования в современных радиоприемниках [9]. Название – «дробный» происходит от слова дробь (отношение). Электрическая принципиальная схема дробного детектора во многом сходна с электрической принципиальной схемой рассмотренного выше ЧД, однако есть и отличия: амплитудные детекторы VD1 и VD2 включены последовательно по отношению к вторичному контуру; параллельно резисторам R1 и R2 подсоединен конденсатор С большой емкости, поэтому постоянная времени С (R₁ + R₂) больше периода самой низкочастотной составляющей модулирующего сигнала и при быстрых изменениях амплитуды на диодах VD1 и VD2 напряжения практически остается неизменным. Это значит, что дробный детектор не реагирует на амплитудное изменение входного сигнала, т.е.он выступает в роли амплитудного ограничителя. Конденсатор C4 подключен к средней точке между конденсаторами C1 и С2 (с него снимается выходное напряжение). Резистор R3 предназначен для подавления резонанса в цепи L_свС4, которые могут внести искажения (нелинейность) в его детекторную хaрактepиcтикy.

При подаче на вход детектора немодулированного сигнала (f_c = f₀) на диодах VD1 и VD2 будут равные напряжения. Ток диода VD1 зарядит конденсатор С1 до напряжения U₁, а ток диода VD₂ зарядит конденсатор C2 до напряжения U₂, причем U₁ = U₂, так как токи диодов равны. Токи I_Д1 и I_Д2 протекают через выходную нагрузку – конденсатор C4 – в противоположных направлениях, поэтому напряжение на выходе детектора будет равно нулю.

При подаче входного сигнала, модулированного по частоте, напряжения плеч U_Д1 и U_Д2 имеют различные значения амплитуд, и токи диодов оказываются неравными: в одном диоде ток возрастает на значение величины ∆I₁, в другом – уменьшается на такое значение величины ∆I₂.

Результирующее значение тока, протекающего через конденсатор С4, определяется разностью этих токов: I_нч = I₁ – I₂ = I + ∆I₁ – (I – ∆I₂) = ∆I₁ + ∆I₂ = 2∆I, где I – ток, протекающий через каждый из диодов при немодулированном сигнале.

Таким образом, результирующее изменение тока равно сумме приращения токов ∆I₁ и ∆I₂, пропорциональных переменной составляющей низкой частоты. Напряжение низкой частоты через фильтр R_фС_ф подается к усилителю низкой частоты. Недостатком дробного детектора является сложность настройки, что делает его эксплуатацию довольно капризной – требуется подстройка для компенсации эффектов старения радиокомпонентов.

54. Рабочие частоты преселектора

55. Детекторный радиоприемник

Избирательное устройство и детектор образуют собственно радиоприемник, основные функции которого в любой системе радиосвязи сводятся к следующим:

• фильтрация полезного радиосигнала из его смеси с помехами различного происхождения;

• выделение полезной (передаваемой) информации из принимаемого радиосигнала посредством процесса его демодуляции, называемого часто детектированием радиосигнала.

Указанные функции выполняются так называемым детекторным радиоприемником, в котором отсутствуют усилительные каскады радиочастотного сигнала. Поскольку принимаемые радиосигналы обычно существенно ослаблены в точке приема, то возникает третья необходимая функция – усиление энергии радиосигналов до уровня, обеспечивающего нормальную работу детектора.

56. Частотная автоподстройка частоты

Автоматическая подстройка частотыдолжна непрерывно обеспечивать оптимальное расположение спектра принимаемого сигнала в полосе пропускания приемника при вызываемых различными причинами изменениях частоты передатчика и настройки цепей приемника. АПЧ применяется почти во всех видах профессиональной радиоприемной аппаратуры и во многих радиовещательных приемниках.

Причины нестабильности частоты гетеродинав основном определяются:

1) изменением параметров транзистора при колебаниях температуры;

2) непостоянством напряжения источника питания;

3) уходом во времени значений L иС контура гетеродина в основном за счет климатических факторов, а также вибраций (в подвижной аппаратуре).

Устройства АПЧ различаются по следующим признакам:

• по типу узла в приемнике, формирующего опорную частоту, с которой сравнивается частота подстраиваемого гетеродина;

• по параметрам опорного и регулируемого колебаний, сравнение которых лежит в основе АПЧ.

По первому признаку различают системы, в которых частота колебаний в приемнике сравнивается:

• с частотой, при которой электрическая цепь приобретает какие-либо характерные свойства: с частотой резонанса, с частотой баланса мостовой цепи и др.;

• с частотой колебаний стабильного генератора;

• с опорными частотами обоих видов (смешанные системы).

Рис. 5.31. Схемы цепей АПЧ.

Примеры схем цепей АПЧ этих трех видов приведены на рис. 5.31. В схеме на рис. 5.31,аза опорную принимается резонансная частота цепи, входящей в состав частотного детектора ЧД.

В устройстве по схеме на рис. 5.31,бколебания подстраиваемого (ПГ) и опорного (ОГ) гетеродинов сравниваются в цепи сравнения ЦС. При расхождении их частот f_г и f_о на выходе ЦС появляется напряжение. После ФНЧ это напряжение действует на УЦ и подстраивает генератор ПГ.

В смешанном устройстве по схеме на рис. 5.31,внапряжения ПГ и ОГ с частотами f_г и f_о действуют на преобразователь частотыП, на выходе которого получается напряжение разностной (преобразованной) частоты f_пр. Это напряжение поступает на вход опорного частотного дискриминатора ЧД с частотой «нуля» f_{пр о}При отклонении f_прот f_{пр 0}на выходе ЧД появляется напряжение, которое через фильтр ФНЧ действует на управляющую цепь УЦ и подстраивает гетеродин ПГ.

По второму признаку (сравниваемые параметры колебаний) различают устройства АПЧ со сравнением частотисо сравнением фаз. В первом случае чувствительным элементом цепи регулирования служит частотный детектор, как это имеет место в схемах на рис. 5.31,аив. Устройства этого вида называются цепямичастотной автоматической подстройки частоты(ЧАПЧ) или просто АПЧ.

57. Схемы ВЦ

Рис. 2.3. Емкостная связь антенны с контуром и эквивалентная схемы ВЦ.

Рис.2.6. Индуктивная связь антенны с контуром ВЦ.

58. Классификация и схемы РПМУ

Избирательное устройство и детектор образуют собственно радиоприемник, основные функции которого в любой системе радиосвязи сводятся к следующим:

• фильтрация полезного радиосигнала из его смеси с помехами различного происхождения;

• выделение полезной (передаваемой) информации из принимаемого радиосигнала посредством процесса его демодуляции, называемого часто детектированием радиосигнала.

Радиоприемники в зависимости от назначения, условий эксплуатации, схемы, конструктивных особенностей и других признаков классифицируются следующим образом:

• по роду работы — телеграфные, телефонные, фототелеграфные, телевизионные и др.;

• по диапазону волн — сверхдлинноволновые, длинноволновые, средневолновые, коротковолновые, ультракоротковолновые;

• по виду принимаемых сигналов (способу их модуляции) — приемники непрерывных сигналов с амплитудной, частотной или фазовой модуляцией и приемники дискретных сигналов с импульсной модуляцией, в том числе и приемники цифровых сигналов;

• по месту установки (эксплуатации) —стационарные, мобильные или бортовые (самолетные, судовые, автомобильные и др.) и переносные;

• по схеме — гетеродинные, супергетеродинные, прямого усиления и др.;

• по системе питания — сетевые, батарейные, универсальные.

59. Амплитудный диодный детектор

(вопрос 2)

60. Коэффициент передачи преселектора

Коэффициент передачи напряжения K– отношение входного напряжения первого каскада к ЭДС, подводимой из антенны:

.

При резонансе модуль коэффициента передачи максимален и называется резонансным коэффициентом передачи

.

61. Параметры и характеристики РПМУ

Способность приемника выделять из различных сигналов, отличающихся по частоте, сигнал принимаемой станции, называется избирательностью.

Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) радиотехнического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.

Здесь полосой пропускания приемника (рис. 1.4, а, б) называется область частот, в пределах которой ослабление спектра принимаемых колебаний не превышает 0,707 от максимального значения, при котором расстройка по частоте ∆f = 0.

Ширина диапазона частот характеризуется коэффициентом перекрытия диапазона К_Д, определяемый отношением максимальной частоты к минимальной, т. е. K_Д = f_max/f_min.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. 

Динамическим диапазоном радиоприемника принято называть отношение (обычно в децибелах) максимального входного сигнала к минимальному. Уровень максимального сигнала ограничен допустимыми нелинейными искажениями, возникающими из-за перегрузки в последнем каскаде УПЧ при сильных сигналах. Минимальный уровень входного сигнала определяется чувствительностью приемника.

Количественной оценкой линейности амплитудной характеристики (в дБ) приемника является рабочий динамический диапазон приемника, равный отношению максимально допустимой ЭДС сигнала E_Amax к предельной чувствительности E_{А ОП}:

D_рдБ = 20 lg (Е_А.max/ E_{А ОП} )

Коэффициент различимости

α_р = P_с.вых / P_ш.вых

Чувствительность – способность РПМУ принимать слабые сигналы.

- пороговая — чувствительность радиоприёмника, определяемая минимальным уровнем радиосигнала на его входе при равных уровнях полезного сигнала и шума на выходе радиоприёмника.

- реальная

- ограниченная усилением — чувствительность радиоприёмника, определяемая минимальным уровнем радиосигнала на его входе, необходимым для получения заданного уровня сигнала на выходе радиоприёмника.

Резонансной характеристикой приемника называется зависимость его чувствительности от несущей частоты сигнала при неизменной настройке приемника. При графическом изображении резонансной характеристики по оси абсцисс откладывается величина расстройки в килогерцах, а по оси ординат - выраженное в децибелах относительное изменение чувствительности по сравнению с наивысшим ее значением. 

Для сравнительной оценки прямоугольности резонансных характеристик различных колебательных систем вводится понятие коэффициента прямоугольности K_п – отношение полосы пропускания на определенном условном уровне к полосе пропускания на стандартном уровне 0,707: K_п = П/П_0,707

Выходной мощностью (выходным напряжением) радиоприемника называется такая активная мощность (напряжение), которую приемник отдает оконечному устройству.

Под качеством воспроизведения информационного сигнала понимается способность приемника воспроизводить на выходе этот сигнал с допустимой степенью точности.

Линейные искажения

1 Частотные искажения - это результат неравномерного усиления сигнала в полосе пропускания частот. М = К_min/К_max, где К_max, К_min – резонансный коэффициент усиления и коэффициент усиления на частоте, равной крайней составляющей спектра сигнала соответственно.

2 Фазовые искажения – это результат нарушения фазовых соотношений спектральных составляющих.

3 Переходные искажения – это результат переходных процессов в цепях, содержащих реактивные элементы.

Нелинейные искажения возникают в результате нелинейности характеристик электронных ламп, полупроводниковых приборов и элементов с ферромагнетиками.

Коэффициент гармоник K_r позволяет оценить степень нелинейных искажений, которым подвергается сигнал, проходя через нелинейную цепь, и выражается соотношением

где U₁, U₂, U₃, U_n, – эффективные значения напряжения соответствующих гармоник.

Стабильность (постоянство) частоты характеризуется способностью приемника работать на заданной частоте настройки в течение определенного времени с допустимым уходом частоты, предусмотренным нормативно-технической документацией (НТД).

Большое значение на качество приема радиосигналов оказывает уровень шумов на входе приемника. Источниками флуктуационных шумов в радиоприемном устройстве являются антенна, резисторы, электронные лампы и полупроводниковые приборы. Шумы антенны образуют входные шумы, а шумы, возникающие в элементах приемника, называют внутренними (собственными) шумами.

В радиотехнике широко применяется понятие коэффициента шума, под которым понимается число, показывающее, во сколько раз отношение мощностей сигнал/шум на входе приемника больше отношения мощностей на выходе линейной части приемника, т. е. на входе детектора

(1.3)

где P_с.вх, P_с.вых – соответственно мощность сигнала на входе и выходе; P_ш.вх P_ш.вых – соответственно мощность шумов на входе и выходе. В идеальном приемнике N = 1. В реальных приемниках N всегда больше единицы.

Шумовая температура – это температура, при которой некоторое сопротивление, подключенное к входу приемника (или любого четырехполюсника), создает на выходе линейной части приемника шумы, мощность которых равна мощности собственных шумов приемника.

62. Фазовая автоподстройка частоты

Во втором случае, основанном на сравнении фаз напряжения гетеродина и опорного переменного напряжения, роль цепи сравнения (ЦС) выполняет фазовый детектор, поэтому такое устройство называется цепью фазовой АПЧ (ФАПЧ). На этом принципе реализована цепь АПЧ по схеме на рис. 5.31,б.

В ФАПЧ используется то обстоятельство, что при расхождении двух колебаний по частоте, а следовательно, и по периоду между ними получается изменяющийся фазовый сдвиг. Если, например, разность частот составляет 1 Гц, то за 1 с одно колебание смещается относительно другого на целый период, т. е. фазовый сдвиг изменится за 1 с на 2π. При разности частот 0,1 Гц за 1 с фазовый сдвиг изменится на 0,1 периода, т. е. на 36°, и т. д. Если подвести оба напряжения к фазовому детектору, то на выходе его появится напряжение, которое может достигать большого значения при сколь угодно малой разности частот, хотя при этом фаза будет изменяться медленно. Поэтому ФАПЧ реагирует даже на самые малые расхождения частот.

в современных цифровых радиоприемниках широко используются и системы фазовой АПЧ, обеспечивающие более точную подстройку частоты гетеродина. Устройство по схеме на рис. 5.31,б действует как фазовая АПЧ, если цепь сравнения ЦС представляет собой фазовый детектор. В этом случае регулирующее напряжение U_рег зависит от угла сдвига фаз φ между напряжениями опорного (ОГ) и подстраиваемого (ПГ) генераторов. Зависимость имеет периодический характер и в общем виде может быть представлена функцией U_рег=ψ(φ)К_ф. Здесь К_ф— коэффициент передачи фильтра нижних частот.

В результате воздействия на управляющую цепь напряжение U_рег вызывает изменение частоты генератора на δ΄f_{г =ξ}(U_рег). Пусть между частотами подстраиваемого и опорного генераторов возникла начальная расстройка δf. Действие АПЧ приведет к изменению частоты генератора на некоторое значение, и расстройка станет равной Δf= δf - δ΄f. Поскольку U_рег в зависимости от фазового сдвига φ может быть как положительным, так и отрицательным; следовательно, и знак δ΄f может быть различным. С учетом принятых обозначений получаем:

_Δf= δf – _{ξ [}ψ(φ)К_{ф] (5.1)}

Схема ФАПЧ

63. УПЧ схема с одинарным комб. ГВВ на тр. С параллельным питанием

Рис. 3.40. Принципиальные схемы полосовых усилителей на биполярном (а) и полевом (б) транзисторах

64. РПМУ прямого преобразования (гетеродинные)

Первые радиоприемники, реализующие синхронный метод детектирования радиосигналов, назывались гетеродинными.

В гетеродинном приемнике (рис.1.1) на детектор действовали уже два сигнала – входной и гетеродинный, значительно больший по амплитуде. Если частота гетеродина G1 немного (на 0,4...1кГц) отличалась от частоты передатчика, на выходе детектора VD1 появлялось напряжение биений двух колебаний с разной частотой. Оно было существенно больше напряжения продетектированного сигнала, что повышало и чувствительность, и громкость приема. Телефонные сигналы звучали в телефоне В1 привычным тоном “морзянки”. Подробный анализ механизма образования частоты биений суммы двух синусоидальных колебаний будет рассмотрен в лабораторном практикуме при изучении принципов построения синхронных детекторов.

Рисунок 1.1. Схема гетеродинного приемника

Супергетеродинные приемники при выборе «нулевой» промежуточной частоты вырождались в гетеродинные и получили название приемников с прямым преобразованием частоты или проще называются приемниками прямого преобразования.

В ряде случаев целесообразно использовать гетеродинную схему приемника, в которой значение промежуточной частоты равно нулю. Такие приемники получили название приемников прямого преобразования и их возможное применение сегодня связывается с построением приемников для цифровых систем радиовещания. Достоинством таких приемников является отсутствие побочных каналов приема, что выгодно их отличает от супергетеродина.

65. Фазовые детекторы приемников: основные сведения

Фазовый детектор

Принцип действия ФД заключается в амплитудном детектировании двух напряжений: одного, поступающего от местного гетеродина, называемого опорным, и другого, поступающего с выхода УПЧ приемника той же частоты, но модулированного по фазе. Оба напряжения подаются на амплитудный детектор, который может быть на одном диоде или быть построенным по балансной схеме. В первом случае получается простейший фазовый детектор с сильно нелинейной детекторной характеристикой, что ограничивает область его практического применения. В схеме с балансным детектором параметры получаются значительно лучше, что предопределяет её широкое применение. В этом случае фазовый детектор очень похож на рассмотренный выше синхронный детектор.

Рис. 4.21. Схема принципиальная электрическая фазового детектора и векторная диаграмма напряжений.

Ha pис. 4.21, а показана схема балансного ФД и векторная диаграмма (рис. 4.21, б) его преобразователя ФМ – AM, аналогичная рассмотренной ранее векторной диаграмме (см. рис. 4.20, в). Две другие векторные диаграммы преобразователя ФМ – AM будут аналогичными диаграммам, приведенным на рис. 4.20, а, б, поэтому здесь не приводятся.

При поступлении от УПЧ на ФД напряжения, модулированного по фазе, угол сдвига фаз φ между ибудет становиться то больше, то меньше 90⁰, что приведет к неравенству напряжений и. Следовательно, выходное напряжение будет равно разности выходных напряжений плеч (наR1 и R2): . Изменение выходного напряжения будет пропорциональноизменению фазы колебания высокой частоты. Другими словами, в данной схеме наличие фазовой модуляции в принимаемом сигнале нарушает симметрию приложенных к диодам напряжений, что влечет за собой изменение протекающих через них токов и, соответственно, различие в напряжениях U₁ и U₂.

Фазовые детекторы не применялись в радиовещании, но с переходом на цифровые технологии формирования и передачи радиовещательных сигналов интерес к ним возрастает, так как в цифровых системах радиовещания широко применяются методы фазовой модуляции.

67. Исследование коэффициента шума в РПМУ

Коэффициент шума ВЦ К_ш– это отношение суммарной мощности шума антенныP_шАи входной цепиP_ш.вхк мощности шума антенныP_шА, пересчитанной к входу первого каскада приемника:

К_ш= (P_шА+P_ш.вх)/P_шА= 1 +P_ш.вх/P_шА.

Можно показать, что коэффициент шума ВЦ, как и любой пассивной цепи, равен обратному значению коэффициента передачи мощности (К_р).

68. Супергетеродинный РПМУ

название «супергетеродинный» приемник получил от гетеродинного, поскольку в нем был применен еще один дополнительный «супер» гетеродин для преобразования РЧ сигнала в сигнал промежуточной частоты.

Рис. 1.5. Структурные схемы радиоприемных устройств

На рис. 1.5 показаны структурные схемы радиоприемников прямого усиления (рис. 1.5, а) и супергетеродинного (рис. 1.5, б) типа.

В супергетеродинном приемнике, в отличие от приемника прямого усиления, имеется два дополнительных каскада – преобразователь частоты ПЧ и усилитель промежуточной частоты УПЧ. Эти каскады образуют тракт промежуточной частоты ТПЧ. Преобразователь частоты состоит из смесителя С и гетеродина Г – вспомогательного автогенератора, вырабатывающего колебания высокой частоты. Частота этих колебаний может быть выше или ниже частоты сигнала f_c. Преобразование частоты принимаемого радиосигнала происходит в смесителе, в который поступает два колебания высокой частоты: одно частотой f_c от УРЧ, другое, с частотой f_r от гетеродина. Происходит смешивание этих колебаний и на выходе преобразователя, на его избирательной нагрузке, выделяется разностная частота, называемая промежуточной f_пч = f_г – f_с.

Промежуточная частота приемника всегда остается постоянной, независимо от того, как будет изменяться частота принимаемого сигнала в рабочем диапазоне частот. Для этого соответствующим образом изменяется частота гетеродина: f_r = f_c+f_пч. В зависимости от диапазона частот приемника, устанавливается определенная промежуточная частота, значение которой выбирается из удобства построения избирательных цепей и осуществления усиления принимаемого сигнала. Усилитель промежуточной частоты всегда работает на постоянной частоте и обеспечивает усиление, необходимое для нормальной работы детектора. Постоянство промежуточной частоты позволяет также реализовать сложную избирательную систему, которую не требуется перестраивать в процессе эксплуатации приемника. В качестве УПЧ обычно применяются полосовые усилители с резонансной характеристикой, близкой к прямоугольной форме, что позволяет получить более высокую избирательность по соседнему каналу и более равномерное усиление в полосе пропускания. Поскольку УПЧ работает на частоте, которая значительно ниже частоты сигнала (f_пр = f_r – f_c), то он легко может обеспечить большое устойчивое усиление, а, следовательно, и высокую чувствительность всего приемника в целом. Повышенная устойчивость супергетеродинного приемника обеспечивается ещё и в результате возможности распределения усиления по трем трактам (ТРЧ,ТПЧ и ТМЧ) вместо двух в приемнике прямого усиления. Таким образом, недостатки приемника прямого усиления устраняются полностью. Всё это и определяет преимущества супергетеродинного приемника, объясняющие его широкое применение во всех сферах радиосвязи.

Недостатками супергетеродина является повышенная сложность схемы и, самое неприятное, - появление побочных каналов приема: приемник кроме полезного сигнала может принять и сигналы других радиостанций, частоты которых, проходя через смеситель, могут попасть в полосу пропускания ТПЧ.

функция подавления побочных каналов приема возлагается на ТРЧ, который обеспечивает предварительную избирательность приемника. По этой причине в супергетеродинном приемнике ТРЧ получил название преселектор. Таким образом, в супергетеродинном приемнике основное усиление радиосигнала и избирательность по соседнему каналу осуществляются в ТПЧ, а в ТРЧ решаются задачи подавления побочных каналов приема и, как будет показано ниже, снижение коэффициента шума приемника, влияющего на повышение чувствительности приемника.

68. Амплитудный диодный детектор, режим детектирования слабого сигнала

69. Метод определения коэффициента прямоугольности

Для сравнительной оценки прямоугольности резонансных характеристик различных колебательных систем вводится понятие коэффициента прямоугольности K_п – отношение полосы пропускания на определенном условном уровне к полосе пропускания на стандартном уровне 0,707: K_п = П_0,707 /П_0.1

70…..

71. Причины возникновения интерференционных свистов и методы их ослабления

Для нелинейного режима характерно появление так называемых интерференционных свистов.

Пусть на вход преобразователя частоты (рис. 3.15,а) поступает сигнал с частотой f_c=931 кГц (промежуточная частота приёмника f_п=465 кГц). Необходимая частота гетеродина f_г=f_c+f_п=931+465=1396 кГц. Из-за нелинейных свойств электронного прибора смесителя в его цепях появляются высшие гармоники частоты сигнала. Вторая гармоника сигнала 2f_c=1862 кГц (рис. 3.15,б), взаимодействуя с частотой гетеродина, будет давать составляющую f_п′=2f_c–f_г=1862–1396=466 кГц.

Оба компонента с частотами f_п=465 кГц и f_п′=466 кГц попадают в полосу пропускания УПЧ, усиливаются им и поступают на детектор приемника. В результате детектирования выделяется разностный сигнал частоты F=f_п′–f_п=466–465=1 кГц. Он прослушивается в виде свиста (отсюда название явления), сопровождающего программу полезного сигнала.

Рис. 3.15. К пояснению возникновения интерференционных свистов в преобразователе частоты: а - функциональная схема приемника; б - пример распределения частот.

Явление возникновения дополнительных сигналов в процессе преобразования частоты приводит к уменьшению отношения сигнал/шум, т.е. ухудшает чувствительность радиоприемного устройства.

Интерференционные свисты возникают, если сигнал, подлежащий преобразованию , имеет чрезмерно большую амплитуду и по отношению к нему начинают проявляться нелинейные свойства электронного прибора. По отношению, к такому сигналу смеситель ведет себя как умножитель частоты.

Если частоты ,лежат в пределах полосы пропускания УПЧ-П, то они усиливаются им и наряду с основным сигналом поступают на детектор, который работает как преобразователь частоты. В результате на нагрузке детектора выделяются разностные по частоте напряжения, представляющие собой помехи основному полезному сигналу. Если частоты последних лежат в пределах полосы пропускания тракта звуковой частоты радиовещательного или связного приемника, то они прослушиваются в виде звуковых сигналов-свистов, что определило название этой разновидности нелинейных явлений.

Интерференционные свисты представляют собой помехи, возникающие внутри приемника. Они ухудшают отношение сигнал/шум и чувствительность радиоприемного устройства.

Из соотношений (3.12) и (3.14) вытекают способы уменьшения помехи:

1) уменьшение уровня сигнала на входе электронного прибора за счет регулировки усиления (ручной и автоматической) в УВЧ;

2) использование двухсеточного или двухзатворного смесителя. Режим электронного прибора по управляющей, сигнальной сетке или по сигнальному затвору выбирается так, чтобы рабочий участок проходной характеристики f(u) по этому электроду был линейным (i=i₀+SΔu). Тогда ,,.

72. Схема преселектора ВЦ+1 каскад усилителя.

Рис. 2.8. Схема связи ВЦ с ферритовой антенной с УРЧ: а– автотрансформаторная;б– трансформаторная.

73. Преселекторы РПМУ

Тракт радиочастоты РПМУ обеспечивает усиление и фильтрацию принимаемого радиосигнала непосредственно на его несущей частоте. В зависимости от диапазона рабочих частот и назначения РПМУ, а также от вида схемы РПМУ радиочастотные тракты могут существенно отличаться как по составу функциональных элементов, так и по числу каскадов. Название ТРЧ в супергетеродине – преселектор.

Важнейшим параметром преселектора является коэффициент шума, который во многом определяет шумовые свойства РПМУ и, следовательно, его реальную чувствительность.

74. Коэффициент шума многокаскадного УРЧ

Коэффициент шума УРЧ определяет шумовые свойства усилителя. Чем он меньше, тем более слабые сигналы можно принимать. Коэффициент шума зависит от частоты и от шумовых параметров активного элемента схемы. Для уменьшения коэффициента шума следует выбирать малошумящие активные элементы, поэтому в первых каскадах УРЧ предпочтительнее применять по левые транзисторы вместо биполярных.

75. Способ уменьшения коэффициента шума