Предварительный расчет полосы пропускание линейного тракта приемника

Полосу пропускания высокочастотного линейного тракта супергетеродинного приемника без системы автоматической подстройки частоты можно определить по формуле [1, с. 11]:

(1)

где: П_сп – ширина спектра принимаемого сигнала, составляющие которого, с учетом допустимых искажений, не должны выходить за пределы полосы пропускания приемника. Для двух полосного одноканального АМ сигнала, при передаче речи относительно низкого качества:

(2)

где F_в - верхняя частота модуляции сигнала.

П_д – изменение несущей частоты сигнала за счет доплеровского эффекта. Примем, что приемник и передающая станция неподвижны относительно друг друга, тогда доплеровское смещение частоты .

П_нест – величина на которую необходимо расширить полосу пропускания приемника для учета нестабильности частот передатчика и гетеродина приемника, а также погрешностей в настройке отдельных контуров и всего приемника в целом [1, c. 11].

(3)

где:

_с – относительная нестабильность частоты сигнала f_c

_г – относительная нестабильность частоты гетеродина приемника f_г;

_н – относительная погрешность установки частоты приемника при безпоисковой настройке, отнесенной к частоте сигнала f_с.

_пр – относительная погрешность и нестабильность настройки контуров тракта промежуточной частоты, отнесенная к промежуточной частоте f_пр.

Примем относительную нестабильность частоты сигнала равной

Примем нестабильность частоты гетеродина . Значение коэффициента δ_пр главным образом зависит от температурного коэффициента катушек контуров, настраиваемых на промежуточную частоту и, как правило, колеблется от 0,0003 до 0,003 [1, с. 12]. Пусть . Величина _н обычно равна 0,003…0,01 и определяется в основном точностью настройки контура гетеродина, механизмом перестройки или погрешностью установки частоты настройки приемника по его шкале. В нашем случае применяется перестройка приемника оператором по принимаемым сигналам, то естественно величину _н следует брать равной нулю.

Значение промежуточной частоты выберем стандартное для данного диапазона волн. .

Согласно формуле (3):

Согласно формуле (1):

Выбранная промежуточная частота удовлетворяет условиям (для возможности применения контуров с реализуемой добротностью) и (для фильтрации сигналов промежуточной частоты при детектировании АМ сигналов) [1, с. 19].

Выбор средств обеспечения избирательности

Супергетеродинный прием, при всех своих преимуществах, не лишен и недостатков. При приеме появляется зеркальный канал, обусловленный умножением частот в смесителе. Поэтому необходимо обеспечить защиту от помех, как по соседнему каналу, так и по зеркальному. Частотная избирательность супергетеродинного приемника зависит в основном от необходимых ослаблений по зеркальному и соседнему каналам (соответственно S_зк и S_ск). В приемниках с одним преобразованием частоты (как в нашем случае) ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор, ослабление соседнего – в основном УПЧ и частично преселектор.

Исходные данные: ;

выберем - эквивалентные затухания контуров преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой [1, с20] (Допустимо для фиксированных промежуточных частот).

Определим обобщенную расстройку зеркального канала при верхней настройке гетеродина [1, c. 20-21].

(4)

Определим обобщенную рассторйку зеркального канала при нижней настройке гетеродина .

(5)

Так как нет особой разницы между полученными значениями, то будем использовать верхнюю настройку гетеродина, так как она более предпочтительна, поскольку в итоге меньше зашумляет канал на промежуточной частоте.

По методике, изложенной в [1, с. 19-20, рис 1.5], выберем схему приемника.

Пользуясь нормированными частотными характеристиками преселекторов при больших расстройках рис. 1.7а [1, с.22], находим, что необходимое ослабление по зеркальному каналу S_зк=60dB может обеспечить двухконтурная входная цепь и два УРЧ.

Рис 2. Структурная схема преселектора

Для выбранного преселектора вычисляем ослабление по соседнему каналу, которое он создает.

Обобщенная расстройка для краев полосы пропускания приемника :

(6)

Из рис. 1.8б [1, с. 22] находим, что такой расстройке соответствует ослабление преселектора .

Разберемся теперь, как следует распределить избирательность в тракте ПЧ.

Есть два способа – УПЧ-Р и ФСИ. Принцип УПЧ-Р - рассредоточенной избирательности, заключается в постепенном ослаблении мешающих частот в каждом из каскадов ПЧ. При этом резонансные контуры, обеспечивающие требуемую избирательность, обеспечивают и требуемое усиление. [1, с. 269]. Это приводит к тому, что эти каскады в среднем имеют относительно невысокую избирательность, поэтому воздействию мешающих помех подвергаются все каскады усиления, а не только первый. Это и есть существенный недостаток.

Другой метод – фильтр сосредоточенной избирательности, избирательная система “сосредоточена” между каскадами преобразователя (ППЧ) и усилителя (УПЧ). От последующих каскадов тракта ПЧ требуется лишь обеспечить нужное усиление. Такими системами являются LC-фильтры, пьезоэлектрические и кварцевые фильтры, которые имеют относительно высокие коэффициенты прямоугольности частотной характеристики.

По методике предварительного расчета, изложенной в [1, с. 21], рассчитаем величину:

В случае, если , и если предъявлены высокие требования к избирательности, рационально применить ФСИ.

Как видно, в нашем случае применение ФСИ не требуется, однако при данных требованиях к избирательности по соседнему каналу значительно усложняется расчет каскадов тракта ПЧ, в частности УПЧ. Поэтому, мы построим тракт ПЧ с использованием фильтра сосредоточенной избирательности.

Рассчитаем ослабление S_пп, которое можно допустить в ФСИ, на полосе пропускания из выражения:

. (7)

Для выбранного преселектора определим обобщенные расстройки для соседнего канала из выражения:

, (8)

где - расстройка для соседнего канала. Так как в нашем случае верхняя частота модуляции равна 3.4кГц, то минимальное расстояние в герцах между каналами (или их несущими) равно 3.4+3.4=6.8кГц.

По рис. 1.7б [1] находим, что данной расстройке соответствует ослабление соседнего канала, создаваемого преселектором.

Определяем ослабление соседнего канала , требуемое от ФСИ:

(9)

где – полное ослабление соседнего канала, требуемое в приемнике.

S_скп = 40-0,1 = 39,9 dB

Как видно, преселектор “частично” давит соседний канал. Этим подавлением можно пренебречь и принять, что вся избирательность по соседнему каналу должна выполнятся фильтром сосредоточенной селекции.