Часть II. Перестраиваемые преселекторы
9. Расчет полосы пропускания преселектора
Ширина полосы пропускания преселектора складывается из ширины спектра сигнала и запаса полосы с учетом нестабильности частоты и неточности сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина:
,
(9.1)
где
- ширина спектра частот принимаемого
сигнала. При амплитудной модуляции
(АМ):
,
(9.2)
где
- верхняя частота модуляции.
При частотной модуляции (ЧМ):
,
(9.3)
где
- индекс модуляции;
-
максимальная девиация частоты.
В
радиовещательных передатчиках принято
.
В средствах связи с подвижными объектами
(ССПО) в диапазоне метровых волн
используется девиация
кГц и 3 кГц при
Гц.
Другие виды модуляции (манипуляции), такие как относительная фазовая, квадратурная фазовая, квадратурная амплитудная манипуляция используют обычно в средствах связи дециметрового и сантиметрового диапазонов, где радиоприемные устройства строятся с неперестраиваемыми преселекторами, которые были рассмотрены в первой части данного учебного пособия.
В выражении (9.1) общий максимальный уход частоты настройки приемника
,
(9.4)
где
- частота принимаемого сигнала (берется
максимальная для рассчитываемого
поддиапазона);
- частота первого гетеродина приемника
(при верхней настройке гетеродина);
- относительная нестабильность частоты
принимаемого сигнала (обычно она не
хуже
);
- относительная нестабильность частоты
первого гетеродина.
При предварительном расчете можно принять:
-
для отдельного нестабилизированного
гетеродина
;
-
для отдельного гетеродина с параметрической
стабилизацией
(такая стабилизация используется при
плавной перестройке частоты гетеродинов);
-
для гетеродина с кварцевой
стабилизацией без термостата
;
с термостатом
;
-
относительная нестабильность частоты
колебательных контуров
.
Неточность сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина:
,
(9.5)
где
- коэффициент перекрытия по частоте
рассчитываемого поддиапазона с запасом
на перекрытие;
;
;
.
Здесь
и
- соответственно верхняя и нижняя границы
рассчитываемого поддиапазона.
Заметим,
что неточность сопряжения
следует учитывать в (9.4) только при
плавных перестройках гетеродина.
Доплеровское смещение частоты передаваемого сигнала в подвижных объектах учитывается на сверхзвуковых скоростях.
В радиовещательных приемниках предполагается подстройка в процессе работы, поэтому при АМ берут:
,
если
;
,
если
.
10. Расчет числа контуров преселектора и эквивалентной добротности
В
приемниках звукового вещания в диапазонах
длинных и средних волн (НЧ и СЧ) число
контуров преселектора N
и эквивалентная
добротность
определяется исходя из требуемой
избирательности по зеркальному каналу
(на высшей частоте поддиапазона) и
допустимой неравномерности усиления
(на нижней частоте поддиапазона). Методом
последовательных проб число контуров
и эквивалентная добротность выбирается
так, чтобы выполнялись неравенства:
,
(10.1)
где
(10.2)
-
эквивалентная добротность контуров
преселектора, найденная исходя из
допустимой неравномерности
в полосе пропускания преселектора;
-
относительная расстройка на нижнем
конце поддиапазона;
- неравномерность в полосе пропускания преселектора в относительных единицах (в разах).
Исходя
из избирательности по зеркальному
каналу (
)
эквивалентная добротность рассчитывается
по формуле:
,
(10.3)
где
(10.4)
- относительная расстройка зеркального канала.
В
(10.4)
- частота первого зеркального канала
при верхней настройке гетеродина.
- промежуточная частота для радиовещательных
приемников определена ГОСТом, стандартное
значение в диапазонах ДСКВ
кГц, для УКВ
мГц.
В диапазонах декаметровых волн (КВ, ВЧ) и метровых волн (УКВ, ОВЧ) число контуров преселектора и эквивалентная добротность определяется заданной избирательностью по зеркальному каналу. Расчет ведется по формуле (10.3).
Полученное
в результате расчетов значение
сравнивается с конструктивно реализуемой
добротностью
.
Реально-выполнимые контуры имеют
конструктивную добротность в диапазоне
низких частот (ДВ)
,
в диапазоне средних частот (СВ)
,
в диапазоне высоких частот (КВ) и очень
высоких частот (УКВ)
.
Меньшие значения
относятся к низкочастотной части
соответствующего диапазона, большие –
к высокочастотной. Эквивалентные
добротности не должны превышать значения
.
Уточняется при электрическом расчете
входной цепи.
Расчет числа контуров и эквивалентной добротности рассмотрим на примерах.
Пример 1
Исходные данные
Диапазон
частот
кГц.
Избирательность
по зеркальному каналу
дБ (315 раз).
Полоса
пропускания преселектора
кГц.
Неравномерность
в полосе пропускания преселектора
дБ (1,5 раз).
Промежуточная
частота
кГц.
Расчет
1.
Берется
,
рассчитываются
;
.
Отсюда видно, что при для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу требуется добротность контура, гораздо большая, чем допустимая из неравномерности в полосе и конструктивно реализуемая.
2.
Задается
,
определяются
;
.
При
можно обеспечить заданную избирательность
по зеркальному каналу и необходимую
равномерность в полосе пропускания,
если выбрать
в пределах
.
Учитывая
производственный разброс
,
можно взять
,
тогда избирательность по зеркальному
каналу будет обеспечиваться с запасом:
раз;
=
55 дБ.
При такой эквивалентной добротности контуров неравномерность в полосе пропускания преселектора
раз
(
2,5 дБ).
Далее
необходимо задаться конструктивной
добротностью
реально-выполнимой величины.
В данном примере в преселекторе необходимо два контура. При этом возможно два варианта выполнения преселектора. В первом варианте используется одноконтурная входная цепь и одноконтурный резонансный усилитель радиочастоты, во втором варианте – входная цепь это двухконтурный полосовой фильтр без УРЧ, или апериодический (не резонансный) УРЧ при необходимости обеспечить дополнительное усиление перед смесителем для улучшения реальной чувствительности приемника.
Пример 2
Исходные данные
Диапазон
частот
мГц.
Избирательность
по первому зеркальному каналу
дБ (
раз).
Полоса
пропускания линейного тракта приёмника
кГц.
Неравномерность
в полосе пропускания преселектора
дБ.
Первая
промежуточная частота
мГц.
Расчет
1. Берется , рассчитывается
,
здесь
.
При
для обеспечения требуемой избирательности
по первому зеркальному каналу необходима
нереализуемая эквивалентная добротность
.
2. Берется , определяется
.
При
этом конструктивная добротность должна
быть в 1,5-2 раза больше, то есть
,
что нереализуемо.
3.
Берется
,
определяется
.
Это
минимальное значение
,
необходимое для обеспечения избирательности
по первому зеркальному каналу. Чтобы
иметь запас избирательности по зеркальному
каналу эквивалентную добротность
можно увеличить до значения
.
Верхний предел
ограничен возможностями реализации. В
данном примере можно взять
.
При
неравномерность в полосе пропускания
кГц на нижней частоте диапазона будет
дБ.
Если неравномерность в полосе пропускания преселектора не превышает значения (0,1…0,2) дБ, то в дальнейших расчетах ее можно не учитывать.
При
возможны варианты построения преселекторов.
1. Одноконтурная ВЦ и два одноконтурных резонансных УРЧ. В этом варианте достигается наибольшая реальная чувствительность по отношению к внутренним шумам приемника.
2. Двухконтурная ВЦ и одноконтурный резонансный УРЧ. В этом случае будут меньше искажения из-за перекрестной и взаимной модуляции помех, то есть лучше реальная многосигнальная избирательность.
3. Одноконтурная входная цепь и резонансный УРЧ с двухконтурным полосовым фильтром. Этот вариант является компромиссным между двумя первыми.