ПОС ПДФ / Электронный конспект 1
2) Значение m всегда выбирается равным единице: m =1. Это естественно, т.к. уровень сигнала обычно мал, а уровень его гармоник ещё меньше. Таким образом, выбирая m >1, мы неоправданно снижаем уровень полезного сигнала.
3) Значение n иногда выбирается больше единицы. Использование гармоник гетеродина бывает выгодно, например, при работе на достаточно высоких частотах. В этом случае рабочая частота гетеродина снижается, что облегчает получение устойчивой генерации, стабильности частоты и т.п. В дальнейшем будем рассматривать наиболее распространённый случай:
При этом частота гетеродина может быть как больше, так и меньше частоты сигнала на величину f п . В обоих случаях процесс преобразования частоты происходит нормально. Однако в перестраиваемых по диапазону приёмниках частота гетеродина обычно выбирается больше частоты сигнала (такой вариант называется «верхней настройкой гетеродина»), т.к. в этом случае относительное изменение частоты гетеродина при перестройке приёмника меньше, чем при использовании «нижней настройки гетеродина», когда f г < f с .
4) В некоторых случаях (например, для вещательных приёмников) значение промежуточной частоты регламенти-
ровано стандартом (в диапазонах ДВ, СВ и КВ промежуточная частота равна 465 кГц, в диапазоне УКВ –
По сравнению со схемой приёмника прямого усиления супергетеродинная схема обладает как существенными достоинствами, так и определёнными (специфическими дляэтоготипаприёмников) недостатками.
Преимущества супергетеродинного приёмника
1) Благодаря понижению частоты сигнала облегчается создание тракта с большим коэффициентом усиления.
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
2) Благодаря постоянству промежуточной частоты становится возможным применение в УПЧ сложных избирательных систем, обладающих «хорошей» формой частотной характеристики.
3) То обстоятельство, что усиление в БВЧ происходит на разных
частотах (на f с в УРЧ и на f п в УПЧ), делает БВЧ более устойчивым, поскольку на каждой из частот требуется обеспечить меньшее усиление.
Недостатки супергетеродинного приёмника
1) Наличие паразитных (побочных) каналов приёма , т.е. таких значений частоты, на которых возможно прохождение мешающего колебания на выход БВЧ приёмника. К паразитным каналам приёма относятся следующие.
а) Зеркальный канал или канал симметричной станции. Этот канал является основным паразитным каналом приёма. Его происхождение иллюстрируется рис. 1.7. В случае верхней настройки гетеродина ( f г > f с ) частота зеркального канала равна f зк = f г + f п = f с + 2 f п . Ослабление действия помех, проникающих в
Рис. 1.7. К образованию зеркального канала приёма
тракт приёмника по зеркальному каналу, осуществляется избирательными цепями, входящими в состав ВЦ и УРЧ (рис. 1.8).
помеха по каналу
помеха по зеркаль-
Рис. 1.8. Ослабление помех по паразитным каналам
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
Увеличение избирательности по зеркальному каналу можно осуществить следующими путями:
• сужением полосы пропускания ВЦ;
• повышением избирательности ВЦ и УРЧ за счёт более крутых скатов АЧХ контуров;
• если промежуточная частота не определена стандартом, то для ослабления помехи по зеркальному каналу можно увеличивать f п .
Важно подчеркнуть, что избирательность по зер-
кальному каналу обеспечивается резонансными цепями только до входа смесителя .
б) Канал прямого прохождения. Частота этого канала равна промежуточной частоте f п . Если в эфире действует мощная станция на частоте f п , то ее сигнал может пройти с заметным уровнем на вход преобразователя частоты, который в данном случае работает как усилитель. Далее этот сигнал, ничем не отличаясь от полезного сигнала (его частота равна промежуточной частоте), усиливается в УПЧ и проходит на выход приёмника.
Пути проникновения помехи с частотой f п на вход ПЧ могут быть различные. Во-первых, такое прохождение может быть обусловлено недостаточной избирательностью ВЦ и УРЧ. Вовторых, электромагнитное колебание с частотой f п может непосредственно действовать на конструктивные элементы ПЧ и УПЧ, которые в данном случае играют роль «микроантенн».
Существуют следующие способы ослабления действия помехи по каналу прямого прохождения:
• увеличение избирательности ВЦ и УРЧ (каскадов до ПЧ);
• постановка специальных режекторных фильтров во входные цепи РПУ;
• тщательная экранировка ПЧ и УПЧ.
Важно отметить, что основным средством борьбы с помехой
по каналу прямого прохождения, так же как и с помехой по зеркальному каналу, является повышение избирательности каскадов до преобразователя частоты .
в) Комбинационные каналы приёма. Известно, что в выходной цепи смесителя действует множество комбинационных составляющих, частоты которых определяются выражением
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
Из-за неидеальности избирательности ВЦ и УРЧ на вход смесителя могут попасть мешающие колебания, частоты которых отличны от частоты сигнала. Обозначим частоты этих мешающих колебаний через f пк . После преобразования частоты эти колебания приобретут частоту f п , которая будет определяться выражением:
f п = mf пк ± nf г .
В этом случае можно получить формулу для определения частот
мешающих колебаний, т.е. частот комбинационных каналов приёма *) :
Повысить избирательность по комбинационным каналам приёма можно двумя способами:
• улучшить избирательность ВЦ и УРЧ;
• соответствующим выбором режима работы смесителя уменьшить уровень гармоник входного напряжения смесителя и напряжения гетеродина.
2) Излучение колебаний гетеродина в эфир , что создаёт помехи другим радиоприёмным устройствам и нарушает скрытность работы приёмника.
Мы рассмотрели основные свойства супергетеродинного приёмника с промежуточной частотой f п = f с − f г . Теперь коротко рас-
смотрим особенности других типов приёмников с преобразованием частоты.
Инфрадин ( f п > f с )
В преобразователе частоты такого приёмника фильтром выделяется колебание суммарной частоты: f п = f с + f г . Частота зеркального
*) Заметим, что данная формула является общей – она определяет частóты не только комбинационных каналов, но вообще всех каналов приёма супергетеродинного приёмника, включая канал прямого прохождения (при m =1 и n =0), а также основной и зеркальный каналы
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
канала определяется условием f зк − f г = f п и равна f зк = f г + f п . Поскольку f зк >> f с , то для ослабления помехи по зеркальному каналу
можно использовать широкополосный неперестраиваемый преселектор. Это позволяет применить в преселекторе более сложные частот- но-избирательные цепи с требуемой «хорошей» формой АЧХ. Поскольку в таком радиоприёмнике промежуточная частота высокая, то обычно дополнительно производят второе преобразование частоты на более низкую.
Гомодин ( f п = 0)
Такой приёмник не имеет зеркального канала (его частота совпадает с частотой основного канала) и канала прямого прохождения. Комбинационные каналы приёма на частотах 2 f с , 3 f с , … легко подав-
ляются простым преселектором. Недостатками такого типа приёмника является то, что после ПЧ сигнал должен усиливаться на нулевой частоте, где уровень шума усилительных приборов может быть больше, а также необходимость использования специальных схем демодуляторов.
1.3. Показатели качества радиоприёмных устройств
Качество РПУ характеризуется электрическими, конструктивными и экономическими показателями. К важнейшим электрическим пока-
При рассмотрении этих показателей мы будем пользоваться двумя определениями – качественным и количественным; качественные определения справедливы для любых РПУ, количественные определения учитывают специфику приёмного устройства и бывают различными.
чувствительность – это способность РПУ принимать слабые сигналы, одновременно выделяя их из помех.
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
Количественной мерой чувствительности служит минимальная величина сигнала в антенне (напряжения или мощности), при которой содержащаяся в сигнале полезная информация воспроизводится с требуемым качеством.
Существует две причины, которые ограничивают чувствительность приёмников. В диапазоне ДВ, СВ и КВ (150 - 15000 кГц) – это внешние индустриальные и атмосферные помехи. В дециметровом и сантиметровом диапазонах – внешние и внутренние шумы (интенсивность спектра индустриальных и атмосферных помех на этих частотах мала). Если учитывается влияние только естественных (не преднамеренных) шумовых помех, то говорят о шумовой чувствительности . В дальнейшем мы будем рассматривать именно такую чувствительность РПУ.
Приведем два примера количественного определения чувствительности .
Чувствительность РПУ амплитудно-модулированных сигналов – это такое значение э.д.с. в антенне стандартномодулированного сигнала с АМ, которое создаёт в приёмнике, настроенном на частоту сигнала, стандартную выходную мощность при заданном отношении сигнал/шум. При этом глубина и частота модуляции равны соответственно 30% и 1000 Гц, выходная мощность 50 мВт, отношение сигнал-шум 20 дБ.
Чувствительность РПУ РЛС сантиметрового диапа-
зона волн – это номинальная мощность сигнала в антенне, при которой на выходе линейной части приёмника отношение сигнал-шум равно заданной величине, называемой коэффициентом шумозащищённости или коэффициентом различимости.
Примеры числовых данных о чувствительности приёмников различного типа:
• вещательные приёмники – 50-150 мкВ;
• связные, навигационные приёмники – 1-10 мкВ;
• приёмники РЛС – 10 -12 - 10 -16 Вт;
• приёмники космической связи – 10 -22 Вт *) .
*) Приёмник, обладающий такой чувствительностью и антенной с площадью 10 м 2 , способен принимать сигналы от передатчика мощностью 1 Вт на расстоянии 100 млн. км. (Если бы человеческий глаз обладал такой чувствительностью, то он мог бы увидеть горящую спичку на расстоянии 100 000 км).
Общие сведения о радиоприёмных устройствах
селективность (или избирательность) – это способность РПУ выделить полезный сигнал из суммы мешающих сигналов и помех, существующих в месте расположения приёмника.
Различают следующие основные виды избирательности:
селективность - это отношение э.д.с. в антенне при рассогласовании по параметру к э.д.с. в отсутствие рассогласования при условии, что на выходе приёмника в обоих случаях развивается одинаковая мощность.
В дальнейшем будет рассматриваться частотная селективность , которая в соответствии с этим определением вычисляется как