«Радиопередающие и радиоприемные устройства». 1 Лекция. Основное назначение радиопередающих устройств (рпду), терминология и требования. Основные этапы

• Название: 1 Лекция. Основное назначение радиопередающих устройств (рпду), терминология и требования. Основные этапы
• Анкор: «Радиопередающие и радиоприемные устройства
• Дата: 18.11.2021
• Размер: 1.79 Mb.
• Имя файла: lektsii rperirpmu.doc
• Тип: Лекция; #275429
• страница: 8 из 8

Рисунок 20.5 – Характеристики детектирования ФД

 

 

Таким образом, при малых амплитудах входного сигнала характеристика детектирования однотактного диодного ФД имеет косинусоидальную форму.

Если  , то

,                                      (20.6)

 

в этом случае характеристика детектирования представляет собой циклоиду (см. рисунок 20.5, б), сильно отличающуюся от косинусоиды.

 



Рисунок 20.6 – Балансный фазовый детектор.

 

Балансный ФД – это сочетание двух однотактных ФД, каждый из которых работает на свою нагрузку и создает на них взаимно противоположные напряжения; разность этих напряжений определяет продетектированное напряжение на выходе балансного ФД. Полярность сигналов на диодах обратна, опорного напряжения – одинакова.

 

Виды регулировок в приемнике

 

Основное назначение регулировок – обеспечение наилучших условий приема радиосигналов нужной радиостанции при непрерывно меняющихся в процессе эксплуатации радиоприемника условиях радиосвязи, а в некоторых случаях полностью автоматизированного процесса обмена информацией.

Регулировка усиления осуществляется в трактах радиочастоты, промежуточной частоты и в последетекторной части. Регулировка бывает ручной и автоматической. Рассмотрим основные способы регулировки усиления.



Рисунок 21.1
Регулировка изменением крутизны носит название режимной регулировки, так как осуществляется за счёт изменения точки покоя, путём изменения напряжения смещения на управляющем электроде электронного прибора, то есть режима работы. Заметим, что приизменении напряжения смещения UЗИО в полевом транзисторе меняется практически только крутизна S, тогда как в биполярном транзисторе при изменении UБЭО изменяются входные и выходные параметры транзистора (gвх, gвых, Свх, Свых), что влияет на показатели усилителя.Регулирующее напряжение Ерег может подаваться в цепь эмиттера или цепь базы (биполярного) транзистора. Однако при подаче Ерег в цепь базы (см. рисунок 21.1) ток регулировки Iрег=Iдел=(5…10)Iбо во много раз меньше тока регулировки в цепи эмиттера. Согласно рисунку 21.1 U_БЭ0= U₀Е_рег. По мере увеличения Ерег напряжение смещения UБЭО уменьшается, что влечёт за собой уменьшение крутизны, а следовательно, и Ко. Недостатком этой схемы является её низкая стабильность из-за отсутствия резистора в цепи эмиттера Rэ, включение которого препятствовало бы изменению рабочей точки, а следовательно, приводило бы к уменьшению эффективности регулировки.

Регулировка изменением Rэкв может осуществляться различными способами, например,  путём подключения шунтирующего диода (см. рисунок21.2). При ЕрегUk   диод открывается и его входное сопротивление шунтирует контур, егоэквивалентное сопротивление Rэкв уменьшается, а следовательно, уменьшается К₀.

Аттенюаторная регулировка, когда между каскадами включают аттенюатор с переменным коэффициентом передачи. Используются регулируемые делители, ёмкостные делители на варикапах, мостовые схемы. Например, на рисунке 21.3 приведена схема регулируемого аттенюатора на диодах Д1Д3. При |Eрег|<|Uo| диоды Д1 и Д2 открыты, а диод Д3 закрыт; при этом к оэффициент передачи максимален.

 

 

 

 

 

 

 

        
Рисунок 21.2                                             Рисунок 21.3

 

По мере увеличения |Eрег| динамические сопротивления диода Д3 уменьшается, а следовательно, уменьшается коэффициент передачи аттенюат ора.

 

 

 

 
Автоматическая регулировка усиления (АРУ). АРУ предназначена для поддержания постоянного уровня сигнала на выходе УПЧ, необходимого для нормальной работы выходных устройств РПрУ. Задачей АРУ является изменение усиления радиотракта Ко в зависимости от уровня входного сигнала.
 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  21.4 Рисунок  21.5

Для АРУ в приёмнике создаётся цепь АРУ, состоящая из детектора АРУ и фильтра АРУ (простая АРУ). Приналичии усилителя в цепи АРУ, она называетсяусиленной. Фильтр АРУотфильтровывает составляющиечастот модуляции и пропускает более низкочастотные изменения Ерег, связанные с медленноменяющимся уровнем несущей(см. рисунок 21.4),т.е. постоянная времени фильтра АРУ больше постоянной времени цепинагрузки детектора основного тракта.

Структурная схема обратной АРУ представлена на рисунке 21.5 регулируемого усилителя, т.е. Ерег=Кдет ару Uвых.Характеристика АРУ описывает работурегулируемого усилителя совместно с цепью АРУ: Uвых=F(Uвх) (см. рисунок 21.6).

Структурная схема прямой АРУ показана на рисунке 21.7. Здесь напряжение регулировки Ерегполучается в результатедетектирования входногонапряжения. Выходное напряжениеUвых=КоUвх. При увеличении Uвх Ерег  возрастает, что вызывает уменьшение Ко ивыходное напряжение может оставатьсяпостоянным, т.е. прямая АРУ позволяет получитьидеальную характеристику регулировки (см. рисунок 21.8).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 21.7                                           Рисунок 21.8
В комбинированной АРУ (см. рисунок 21.9) рациональноиспользуются преимущества обеих схем АРУ: стабильность обратной АРУ ивозможность получения идеальной характеристики в прямой. Основнаярегулировка проходит в первом усилителе, он обычно содержит несколькорегулируемых каскадов. Второй регулируемый усилитель – однокаскадный, его основная задача – несколько ском-пенсировать возрастание напряжения на выходе первого усилителя.

 


Рисунок 21.9

Автоматическая подстройка частоты

 

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) должна обеспечить требуемую точность настройки приёмника при воздействии дестабилизирующихфакторов. Следует заметить, что АПЧ осуществляется только всупергетеродинных приёмниках. Для точной настройки таких приёмниковнужно выполнение двух условий:

1) частота принимаемого сигнала соответствует частоте настройкипреселектора;

2) промежуточная частота fпр = fг–fcсовпадает с частотой настройкифильтров тракта промежуточной частоты.

 

 

 

 

 

Рисунок 22.1 – Структурная схема АПЧ

 

Очевидно, из-за широкополосности преселектора определяющим является второе условие. Поэтому задача АПЧ сводится к подстройке частоты гетеродина.  

Для АПЧ вводится специальная цепь АПЧ (см. рисунок 22.1), состоящая из измерительного элемента (ИЭ), фильтра и регулятора частоты (РЧ). При этом в качестве ИЭ используются соответственно частотные или фазовые детекторы и происходит частотная или фазовая автоподстройка частоты (ЧАПЧ или ФАПЧ). Очевидно, ФАПЧ более чувствительна и обеспечивает более точную настройку. Фильтр в цепи АПЧ не пропускает быстрых изменений Ерег, соответствующих модуляции соответствующего параметра, а пропускает медленные изменения Ерег, связанные с уходом частоты. Регулятор (управитель) частоты обеспечивает подстройку частоты гетеродина. В зависимости от вида регулятора частоты различают электронные (РЧ – варикап) и электромеханические (РЧ – КПЕ), причём последние в настоящее время почти не используются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 22.2 – Разностная АПЧ

 

В зависимости от точки подключения АПЧ в приёмнике различают два основных вида устройств АПЧ. Устройство АПЧ, поддерживающеепостоянной fпр , показано на рисунке 22.2. Такие устройства АПЧ называютразностными, т.к. fпр=fг –fc. При несовпадении промежуточной частоты fпр частоте настройки фильтров тракта промежуточной частоты fопр,вырабатывается напряжение Ерег, вызывающее подстройку гетеродина.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 22.3  –  Система АПЧ, поддерживающая постоянной частоту гетеродина

 

Система АПЧ, поддерживающая постоянной частоту гетеродина, показана на рисунке 22.3. Такиеустройства работоспособны при отсутствиисигнала, однако имине компенсируется уход fпр из-заизменения частоты сигнала.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 22.4 – Структурная схема электронной ЧАПЧ приёмников непрерывных сигналов
Основные показатели АПЧ определим на примере электронной ЧАПЧприёмников непрерывных сигналов. Структурная схема соответствующейчасти приёмника представлена на рисунке 22.4. В качестве ИЭ используется ЧД, эталонной является частота fo нулевойточки характеристики детектирования    

 

                                                                             (22.1)

 

Высокие требования кстабильности нулевой точки выполнить просто, т.к. ЧД работает на низкой частоте. В качестве РЧ применяется варикап.Предположим, что из-за действия дестабилизирующих факторов частотагетеродина fг изменилась наΔfнач. После срабатывания системы ЧАПЧпроисходит подстройка гетеродина, в результате чего его расстройкауменьшается наΔfпод. В установившемся режиме

Δf_ост=Δf_нач-Δf_под,                                                                                     (22.2)

 

где Δf_ост –остаточная расстройка частоты гетеродина.

Эта расстройка вызывает на выходе ЧД появление напряжения

 

Е_рег = S_чдΔf_ocт,                                                                                          (22.3)

 

где S_чд – крутизнахарактеристики детектирования.  

После фильтра с коэффициентом передачи Кф напряжение

 

 Ерег=КфSчдΔfост.                                                                                (22.4)

 

Напряжение Ерег производит подстройку частоты гетеродина на величину

 

Δfпод= Ерег Sрег= SрегSчдКфΔfост,                                                   (22.5)

 

где Sрег –крутизна характеристики РЧ.

Учитывая, что Δfост=ΔfначΔfпод,получаем

 

                                                                              (22.6)

 
ЛИТЕРАТУРА

1.  Радиоприемные устройства. Под ред. А.П. Жуковского. - М.: Высшая школа, 1989.

3.   Буга Н.Н. и др. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов/ Н.Н.Буга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков; Под ред. Н.И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1986. 320с.: ил.

4.  Радиоприемные устройства. Под ред. Л.Г. Барулина.  - М.: Радио и связь.

5.  Тихонов В.И. Оптимальный прием сигнала. М.: Радио и связь,1986.

6.   Радиоприемные устройства. Под ред. А.Г. Зюко. - М.: Радио и связь, 1975.

7. Проектирование радиолокационных приемных устройств. Под ред. Соколова. - М.: Высшая школа, 1984.

8.   Сборник задач и упражнений по курсу радиоприемных устройств. Под ред. Сифорова В.И. - М.: Радио и связь, 1984.

9.   Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. Под ред. М.К. Белкина. - Киев, Высшая школа, 1982.

10.   Кузнецов М.А., Сенина Р.С. Радиоприёмники АМ, ОМ, ЧМ сигналов. Пособие по проектированию. Изд. 4-е. СПбГУТ, СПб, 2000.

11. Алексеев Ю.П. Бытовая радиоприёмная и звуковоспроизводящая аппаратура. Справочник. – М.: Радио и связь, 1991.

12. Калихман С.Г., Левин Я.М. Радиоприёмники на полупроводниковых приборах. Теория и расчёт. – М.: Связь, 1979.

13. Полупроводниковые приборы. Диоды высокочастотные, диоды импульсные, оптоэлектронные приборы. Справочник / под ред. А.В.Голомедова. – М.: Радио и связь, 1988.

14. Шапиро Д.Н. Расчёт каскадов транзисторных радиоприёмников. – Л.: Энергия,1968.

15.  Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. А.П.Сиверса – М.: Советское радио, 1976.