Области применения, виды принимаемых сигналов и задачи упос

• Название: Области применения, виды принимаемых сигналов и задачи упос
• Дата: 21.06.2020
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: UPOS_Otvety.docx
• Тип: Документы; #131692
• страница: 2 из 8

Структурные схемы приемников

2. Приемники прямогодетектирования.

Преимущества

• 
  максимально короткий тракт высокой частоты. Схема применяется в миллиметровом и оптическом диапазонах волн, где усиление и обработка сигнала на радиочастоте крайне затруднительна;
  
• 
  полное отсутствие побочных каналов приема. Недостатки
  
• 
  селекция осуществляется только во входной цепи непосредственно на радиочастоте, что предъявляет гигантские требования к добротности этой цепи. В основном схема применяется в условиях, когда дополнительно используется нечастотная (пространственная) селекция полезного сигнала;
  
• 
  детектируется неусиленный сигнал, а коэффициент преобразования обычных диодных детекторов обычно тем меньше, чем меньше амплитуда детектируемого сигнала.
  
• 
  сложно перестраивать высокодобротный фильтр, осуществляющий основную селекцию, по диапазону без изменения формы АЧХ и полосы пропускания. Для этого, строго говоря, нужно синхронно перестраивать все частотнозависимые элементы (например, индуктивности и емкости в LC-фильтре
  

2. Приемники прямогоусиления.

Преимущества:

• 
  отсутствие побочных каналов приема;
  
• 
  больший по сравнению с детекторным приемником уровень сигнала на детекторе. Недостатки:
  
• 
  высокие требования к добротности селективных цепей;
  
• 
  большая часть или все усиление выполняется непосредственно на радиочастоте, что непросто реализовать технически в области высоких частот;
  
• 
  необходимость согласованной перестройки селективных цепей ВЦ и УРЧ.
  

2. Приемники с преобразованием частоты. Их общиепреимущества.

   • 
     В большинстве современных приемников используется предварительное (до выполнения основной селекции и усиления) преобразование частоты принимаемого сигнала (перенос спектра) в область частот, где селекцию и усиление реализовывать наиболее удобно.
     
   • 
     Принципиально здесь существует два варианта:
     
     • 
       перенос спектра на нулевую (или очень низкую) частоту;
       
     • 
       перенос спектра на промежуточную (ненулевую частоту).
       
   • 
     При перестройке приемника по диапазону перенос спектра осуществляется на одну и ту же частоту с любой частоты настройки.
     
   • 
     Это дает следующие преимущества:
     
     • 
       основная селекция и усиление сигнала осуществляется на одной и той же частоте вне зависимости от перестройки приемника по диапазону. При этом не нужно перестраивать фильтр основной селекции по диапазону. Высокие параметры неперестраиваемого фильтра обеспечить гораздо проще;
       
     • 
       основное усиление осуществляется также на одной и той же частоте. Усиление, а значит и чувствительность, оказываются примерно одинаковыми во всем диапазоне частот.
       

2. Супергетеродинныеприемники.

   • 
     Выбранная (постоянная) промежуточная частота f_пр на выходе смесителя образуется как ^{комбинационная частота при перемножении сигналов частотами} принимаемого сигнала f_с и гетеродина f_г.
     
   • 
     Здесь m и n – произвольные целые числа.
     
   • 
     При перестройке приемника по диапазону вместе с радиочастотными селективными цепями перестраивается и гетеродин для сохранения комбинационной (например, разностной частоты сигнала и гетеродина) постоянной.
     

• 
  Наибольшая амплитуда комбинационной спектральной составляющей обычно получается при m = 1 и n = 1 (простое преобразование частоты). В принципе можно использовать и m > 1, если частота входного сигнала высокая и выполнить гетеродин на такую частоту затруднительно. В этом случае смеситель работает и как умножитель частоты гетеродина.
  
• 
  Можно использовать как сумму частот сигнала и гетеродина (преобразование «вверх»), так и разность (преобразование «вниз»). Обычно используется последний вариант.
  
• 
  В рамках преобразования частоты вниз можно использовать либо «верхнюю» настройку частоты гетеродина, когда f_пр = f_г – f_с (обычно), либо «нижнюю», когда f_пр = f_г – f_с.
  
• 
  Промежуточные частоты, как правило, выбираются из ряда:
  

2. Побочные каналы приема в супергетеродине и борьба сними.

   • 
     Если, например, выбрана верхняя настройка гетеродина f_пр = f_г – f_с, то такая же точно промежуточная частота получится, если на вход приемника подать сигнал с частотой на 2f_пр больше. Этот сигнал, поэтому точно также будет усилен в тракте промежуточной частоты и поступит на детектор совместно с полезным сигналом. Таким образом образуется побочный канал приема называемый в данном случае зеркальным. Частота зеркального канала находится по формуле f_зк = f_с + 2f_пр для верхней настройки гетеродина и по формуле f_зк = f_с – 2f_пр для нижней настройки.
     
   • 
     Вообще же побочных каналов приема образуется множество: на всех частотах f_пк, удовлетворяющих условию f_пр = | mf_г ± nf_пк |.
     
   • Общий вывод: селективные цепи в тракте промежуточной частоты способны обеспечить избирательность по соседнему каналу, но не способны реализовать избирательность по зеркальному и другим побочным каналам приема.

Прямой канал приема

• 
  Образуется помехой на частоте, равной промежуточной.
  
• 
  Его можно подавить, увеличив частотную избирательность каскадов, предшествующих ПЧ.
  

• 
  Селективные цепи в тракте радиочастоты обладают, как правило, значительно меньшей добротностью и большей полосой пропускания, чем цепи в тракте промежуточной частоты.
  
• 
  Поэтому радиочастотные цепи не используются для обеспечения основной избирательности (по соседнему каналу), а реализуют следующие задачи:
  
  • 
    обеспечивают подавление сигналов на побочных каналах приема;
    
  • 
    обеспечивают предварительное подавление помех приему до уровня, когда они сопоставимы с полезным сигналом или незначительно превышают его. Во всяком случае помехи приему, поступающие на любой активный каскад (УРЧ, смеситель) не должны приводить к его перегрузке.
    
• 
  Поэтому частотно-селективные цепи, расположенные в тракте радиочастоты супергетеродина, называют преселектором.
  

2. Инфрадин.

   • 
     Инфрадином называют супергетеродинный приемник, у которого промежуточная частота выше, чем максимально возможная частота настройки.
     
   • 
     Чем выше промежуточная частота, тем дальше отстоят от частоты настройки побочные каналы приема.
     
   • 
     Поэтому в инфрадине преселектор либо не перестраивается вообще (широкополосный преселектор), либо перестраивается переключением фильтров (фильтровые преселекторы).
     
   • 
     Таким образом, в инфрадине можно перестраивать только гетеродин.
     
   • 
     Не для СВЧ
     

3. Супергетеродины с несколькими преобразованиямичастоты.

   • 
     При высоких частотах входного сигнала бывает сложно выбрать компромиссное значение промежуточной частоты, при котором и преселектор был бы не слишком сложным (f_пр берем больше), и обработка сигнала на промежуточной (усиление, фильтрация) была бы удобной (f_пч берем меньше).
     
   • 
     В этом случае можно выполнить последовательно несколько преобразований частоты, каждый раз понижая промежуточную частоту.
     

2. Приемники прямогопреобразования.

   • 
     Если частоту гетеродина выбрать в точности равной частоте настройки, то перенос спектра принимаемого сигнала осуществляется на нулевую частоту, т.е. фактически осуществляется демодуляция сигнала.
     
   • 
     Преимущества:
     
     • 
       Основная селекция осуществляется на частоте модуляции при помощи ФНЧ (частоты помех переносятся в область частот выше верхней граничной частоты модуляции). Реализовать такую селекцию очень просто.
       
     • 
       Основное усиление реализуется на частоте модуляции, что также легко реализовать технически.
       
     • 
       Отсутствует зеркальный канал приема.
       
   • 
     Недостаток: сигнал гетеродина должен не только быть равен по частоте принимаемому сигналу, но и находиться в строго определенном фазовом соотношении с принимаемым сигналом. Задачу установления и поддержания этого соотношения выполняет цепь синхронизации ЦС. Она строится на основе системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Если входной сигнал слабый (основное усиление реализуется на частоте модуляции), то ФАПЧ должна иметь очень большое петлевое усиление по постоянному току. Усилители постоянного тока с большим усилением имеют большой дрейф выходного напряжения, что приводит к срыву синхронизма, если уровень сигнала меньше некоторого значения.
     

2. Устройство приемников прямого преобразования без ФАПЧгетеродина.

   • 
     Для амплитудной модуляции или манипуляции (т.е. когда фаза не используется в качестве информативного параметра) можно реализовать синхродин, в котором не требуется обязательная фазовая синхронизация частоты гетеродина (соответственно, чувствительность не ограничивается устойчивостью синхронизации).
     
   • 
     Для этого необходимо выполнить два квадратурных (в которых сигналы гетеродина сдвинуты на 90⁰) канала приема и сложить их выходные сигналы «по Пифагору».
     
   • 
     В схеме на предыдущем слайде не важна не только фазовая синхронизация, но и частотная. Частота гетеродина, а вместе с ним и промежуточная частота, может слегка «плавать», если сигнал остается в полосе пропускания фильтров после смесителей. Здесь дело в том, что в квадратурном демодуляторе различаются положительные и отрицательные частоты. Это, кроме прочего, позволяет отфильтровывать зеркальный канал на любом этапе обработки, в том числе и после смесителей.
     

2. Программно-определяемоерадио.

   • 
     Подсвеченная желтым светом обработка сигнала в современных приемниках выполняется в цифровом виде после оцифровки отфильтрованных выходных сигналов смесителей.
     
   • 
     На этапе может быть выполнено множество разнообразных операций:
     
     • 
       фазовое подавление зеркального канала;
       
     • 
       окончательная подстройка под частоту и фазу промежуточной частоты (ФАПЧ основного гетеродина не требуется);
       
     • 
       амплитудное, частотное либо фазовое детектирование сигнала.
       
   • 
     Цифровая обработка сигнала легко реконфигурируется, поэтому можно даже переходить на другие виды модуляции или стандарты передачи простой сменой микропрограммы цифрового сигнального процессора.
     
   • 
     При прототипировании радиоприемных систем программная часть приемника может быть написана и на языках высокого уровня.