Сопряженная настройка резонансных контуров в рПрУ

Рассмотрим схему супергетеродинного приемника

Для того, чтобы настраиваться на сигналы работающих станций в диапазоне частот необходимо перестраивать преселектор – резонансные системы ВЧ и УРЧ – но для того, чтобы на выходе ПЧ частота преобразованного сигнала оставалась одной и той же вместе с преселектором необходимо изменять частоту гетеродина. Следовательно, орган настройки РПрУ должен синхронно перестраивать преселектор и гетеродин.

Рассмотрим поподробнее вопрос о сопряжении контуров для случая, когда частота гетеродина выше частоты сигнала (верхняя настройка), а контур ПЧ выделяет разностную частоту

.

В этом случае для того, чтобы сигнал попал полосу пропускания фильтра ПЧ гетеродин настраивают на f_г=f_c+f_ПЧ, а входные цепи (преселектор) должны быть настроены на . При этом коэффициент перекрытия поддиапазона в преселекторе будет

в гетеродине

Как видим

K_П.д.вх > К_Пд.г

Следовательно, для синхронной перестройки ВЦ и гетеродина необходимо принять меры, чтобы уменьшить коэффициент перекрытия гетеродина. Для этого в контур гетеродина включают добавочные – подстроечные конденсаторы С₁, С₂.

При той же емкости С_к в ВЦ и гетеродине необходимо влияние этой С_к в контуре гетеродина уменьшить т.к. К_п.дг<К_п.д.

Сопрягаемые конденсаторы переменной емкости С_к во входной цепи и в гетеродине делают одинаковыми. При перестройке конденсатора С_к от С_{к min} до С_{к max} промежуточная частота не точно равна частоте настройки фильтра ПЧ. Для того чтобы перестроить частоту ПЧ изменяют емкости конденсаторов С1 и С2. Сопряжение (точное равенство промежуточной частоты частоте настройки контура ПЧ) осуществляют в трех точках поддиапазона (f_min+10 f_min), f_ср, (f_max-10 f_max). В других точках настройки разность частот f_г-f_c не точно равна f_ПЧ , а несколько отлично от f_ПЧ.

Из за неточности сопряжения контуров преселектора и гетеродина, для того чтобы при настройке сигнал с полосой попал в полосу контура ПЧ полоса которогобез заметных линейных искажений необходимо, чтобы полоса УПЧ была шире в обе стороны от резонансной частоты УПЧ на, равное погрешности сопряжения. При выборе полосы УПЧ в общем случае требуется учитывать и нестабильность частоты гетеродина.

Побочные продукты преобразования

Рассмотрим схему состоящую из входного фильтра Ф1, смесителя, выходного фильтра Ф2 и гетеродина Г.

Как известно из теории преобразования частоты при воздействии на нелинейный элемент двух сигналов с частотами f_c и f_г на выходе выходной ток нелинейного элемента содержит составляющие с частотами f_c и f_г их гармоники mf_c и nf_г и комбинационные частоты (mf_c + nf_г). С точки зрения преобразования частоты интерес представляют именно комбинационные частоты, т.к. они отвечают задаче переноса спектра сигнала на другие частоты.

Если выполняется условие (режим работы смесителя) U_c << U_г (режим слабых сигналов, что в основном имеет место при радиоприеме) то можно считать, что для малого входного сигнала при его воздействии на нелинейный элемент нелинейность проявляется слабо и гармоники сигнала mf_c имеют пренебрежительно малую амплитуду.

На выходе имеют место составляющие с частотами

Каналы приема будут определяться выражением

Изобразим их схематично на рисунке.

Первый канал побочного приема (1) – канал прямого прохождения сигнала с частотой f=f_пр.

Второй канал приема (2) с частотой сигнала

f=f_c=f_г-f_пр

принимается как основной канал приема.

Тогда третий канал приема (3) – побочный канал – зеркальный канал приема с частотой сигнала

f=f_з=f_г+f_пр

4 и 5 каналы приема образуются аналогично

2 и 3 каналы при частоте сигнала

f= 2f_г-f_пр (4), f= 2f_г+f_пр (5)

Т.к. амплитуда второй гармоники меньше первой, то преобразование второго порядка менее эффективно (амплитуды сигналов в 4 и в 5 каналах меньше чем во 2 и 3). Таким образом, каждая гармоника частоты гетеродина дает по два побочных канала приема.

Поскольку по всем каналам приема 1,2,3… сигналы из этих каналов попадают в полосу пропускания фильтра Ф2 и далее уже не могут быть подавлены то необходимо принять меры, чтобы на вход смесителя попал сигнал только от одного - основного канала приема, а остальные были ослаблены (подавлены).

Для этого и используется преселектор – фильтр Ф1, настроенный на частоту сигнала (2).

При постоянной f_пр ослабление помехи с этой частотой осуществляют с помощью режекторного фильтра настроенного на f_пр, который включают до входа преобразователя.

Для того чтобы обеспечить значительное подавление помех по зеркальному каналу промежуточную частоту надо выбирать не слишком низкой, чтобы основной и зеркальный канал были так разнесены, что даже при сравнительно низкой крутизне ската АЧХ фильтра Ф1 на частоте зеркального канала получалось значительное ослабление.

Частота гетеродина может быть выше или ниже принимаемого сигнала (основного канала приема) на f_пр. В первом случае f_з>f_с на 2f_ПЧ. Следовательно, частоты зеркального канала при нижней и верхней настройке разнесены на 4f_пр.

Частотная характеристика колебательного контура при больших расстройках несимметрична: слева от частоты резонанса она крутая, а справа более пологая. По этому при “нижней” настройке селективность по ЗК обычно больше, чем при верхней.