3. Выбор структурной и обоснование функциональной схемы приемного устройства

Структурная схема приемника

При решении задач управления и связи в настоящее время используется большое количество радиоприемников. Совместно с радиопередатчиками они образуют радиостанции очень малой, малой и средней мощностей. Широкое применение находят также радиоприемники, выполненные в виде самостоятельных функциональных устройств.

Рис. 2. Структурная схема приемника

На рис. 2. представлена структурная схема радиоприемного устройства. С приемной антенны радиосигнал через устройство согласования и коммутации поступает в общий тракт радиоприемника, где происходит его выделение и усиление в усилителе радиочастоты с последующим переносом из области несущей частоты в область промежуточных частот.

Входная цепь предназначена:

• для предварительного частотного выделения полезного сигнала из всех совокупностей сигналов и помех, создаваемых в приемной антенне;

• для передачи с наименьшими потерями и искажениями энергии полезного сигнала от антенны к входу первого каскада.

Входная цепь обеспечивает необходимую избирательность радиоприемника по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты и возможность настройки на любую заданную частоту диапазона радиоприемника, при этом не должны меняться его показатели. Чаще всего контур перестраивается с помощью конденсатора, входящего в блок переменных конденсаторов.

С данного устройства сигнал поступает на усилитель радиочастоты, в котором усиление принимаемого сигнала производится на его несущей частоте, без преобразования. Он обеспечивает:

• выполнение заданных требований по избирательности относительно зеркального канала и дополнительных каналов приема;

• предварительное усиление принимаемого сигнала;

• уменьшение коэффициента шума с целью достижения требуемой чувствительности.

С выхода преселектора напряжение сигнала и помех поступает на первый преобразователь частоты (ПЧ1) (преобразует несущую частоту принимаемого сигнала в другую, более низкую промежуточную частоту. Он состоит из двух основных устройств: смесителя и гетеродина. Смесители представляют собой нелинейный элемент. Гетеродин представляет собой маломощный генератор, работающий на частоте ), где происходит изменение (перенос) несущей частоты в другую область частотного диапазона по закону: , где m, n =1,2… - целые числа.

Первый и второй усилители промежуточной частоты осуществляют усиление сигналов первой и второй промежуточных частот до величины, необходимой для нормальной работы детектора. Эта частота занимает промежуточное значение между несущей частотой принимаемого сигнала, на которую настроены входная цепь и УРЧ, и частотами модуляции, определяющими полосу пропускания низкочастотного тракта. Здесь же реализуются заданные требования по избирательности относительно соседнего канала приема.

С УПЧ 2 сигнал промежуточной частоты поступает на детектор.

Для обеспечения высокой стабильности рабочей радиочастоты приема применяют специальные устройства стабилизации частоты. Гетеродины совместно с устройством стабилизации частоты образуют гетеродинное устройство. Современные гетеродинные устройства строятся на принципах цифровых синтезаторов частоты. Стабилизация частоты в них осуществляется системой фазовой автоподстройки частоты, имеющей каналы грубой и точной подстройки.

Для обеспечения оперативного управления радиоприемником и контроля его узлов предусматривается устройство управления и контроля.

Система питания позволяет осуществлять электропитание каскадов радиоприемника как от источников постоянного тока, так и от сети переменного тока.

Функциональная схема приемника

В настоящее время почти исключительно применяются супергетеродинная схема усилительно – преобразовательного блока, позволяющая осуществлять основное усиление и фильтрацию на низкой промежуточной частоте. Благодаря двум преобразователям обеспечивается высокая избирательность по зеркальному каналу и соседнему каналам приема.

Функциональная схема приемника представлена на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема приемника

Для приемного тракта в диапазоне частот необходимо предусмотреть:

• Разбиение частотного диапазона на поддиапазонов с установкой на каждый частотный поддиапазон входной цепи и одного каскада усилителя сигнала радиочастоты – этим обеспечивается одинаковое усиление и избирательность в рабочем диапазоне;

• Установку коммутаторов, осуществляющих подключение соответствующих ВЦ и УРЧ для установленной рабочей частоты - тем самым время перестройки сведено к минимальному значению;

• Наличие унифицированного синтезатора частот, обеспечивающего формирование высокостабильных опорных частот первого и второго преобразователя частоты, а также автоматическую настройку приемника на заданную частоту с помощью систем АПЧ;

• Один каскад УПЧ1 и необходимое число каскадов УПЧ2, обеспечивающих необходимый коэффициент усиления сигнала;

• Схему АРУ, обеспечивающую требуемый динамический диапазон приемника;

• Декодирующее устройство, представляющее собой вторую решающую схему и осуществляющее обнаружение и исправление ошибок в принятом сообщении.

Число поддиапазонов рассчитывается способом равных частотных интервалов:

(12)

где МГц - частотный интервал одного поддиапазона.

Номиналы промежуточных частот и определяются по соотношениям:

(13)

где - верхняя частота рабочего диапазона;

- параметр рассогласования антенно – фидерного тракта и входа радиоприемника (при настроенной антенне в режиме согласования );

- требуемое подавление по зеркальной помехи (в разах). В нашем случае задан в дБ – необходимо перевести в разы:

- добротность контура ( = 80…100 в диапазоне от 1 до 20 МГц);

МГц

Выберем стандартное значение: МГц

Определим номинал :

(14)

где - добротность контура ( = 80…100 в диапазоне от 1 до 20 МГц);

- функция числа каскадов УПЧ.

-полоса пропускания приемника.

Для определения необходимо определить число каскадов УПЧ2. При этом учитывается, что уровень сигнала на входе демодулятора В. Тогда требуемый коэффициент усиления равен:

(15)

Так как результирующий коэффициент усиления определяется произведением:

(16)

то, задаваясь значениями сомножителей, необходимо выполнить условие:

Определим функцию числа каскадов УПЧ2 (табл. 1)

Таблица 1.

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1	0,64	0,51	0,43	0,39	0,35	0,32	0,3	0,28	0,27

В нашем случае . Тогда значение .

Определим номинал :

Гц

Выберем стандартное значение: кГц.

Определим :

(16)

МГц

Определим :

(17)

МГц