скан учебника. Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600.. Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х

• Название: Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х
• Анкор: скан учебника
• Дата: 16.01.2021
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600..docx
• Тип: Учебное пособие; #168586
• страница: 4 из 12

Нестабильность настройки. Вследствие наличия гетеродина стабильность настройки приемника может быть ниже, чем в прием­нике прямого усиления. Отклонение частоты гетеродина от его но­минального значения f_reT ном на величину Д/_гет приводит к отклонению фактического значения промежуточной частоты сигнала от номи­нальной, т.е. от частоты настройки фильтров в тракте промежуточ­ной частоты, что приводит к снижению помехоустойчивости приема из-за необходимости расширения полосы пропускания (рис. 1.7).

Чтобы избежать этого, необходимо использовать разнообразные способы параметрической и кварцевой стабилизации частоты гетеро­дина, а также различные схемы, обеспечивающие постоянство ПЧ.

Возможность излучения колебаний гетеродина (внутренне­го автогенератора) в антенну (просачивание напряжения гетеро­дина в антенну с последующим переизлучением).

Сравнительная сложность сопряженной перестройки каскадов преселектора и гетеродина. Заключается в том, что коэффициент перекрытия входного устройства преселектора отличается от коэф­фициента перекрытия контура гетеродина (К_пер = f_max / f_min). Для обеспечения сопряжения используются:

• 
  специальные формы пластин конденсаторов переменной емкости;
  
• 
  способ равных углов поворота роторов конденсаторов;
  
• 
  дополнительные конденсаторы для уменьшения коэффициен­та перекрытия.
  

Относительная сложность схемы.

Наличие побочных каналов приема. Приемник супергетеро­динного типа помимо основного канала имеет побочные каналы




Рпч

ДГ„

^ПЧ факт

f

ПЧ ном







^ПЧ ном

^ПЧ факт

f_C

f

гном

^гфакт

Рис. 1.7. Влияние нестабильности частоты гетеродина
на стабильность настройки приемника

приема, т.е. может принимать сигналы, отличающиеся от частоты настройки приемника.

Побочные каналы приема - это области частот, помехи из кото­рых при взаимодействии с сигналом гетеродина преобразуются в ПЧ и усиливаются наряду с полезным сигналом.

Промежуточная частота может быть получена не только за счет основного преобразования сигнала вида

4ч ⁼ 4 ^— 4

ИЛИ

41ч⁼ 4 ^_ 4 >

но и за счет преобразования помехи, частота которой удовлетво­ряет условию

414 ⁼ ^^х4ом "*’^^х4ет ’

где к, I = 0; ±1; ±2; ... - целые положительные и отрицательные числа (гармоники).

Помеха, попавшая за счет такого преобразования в тракт проме­жуточной частоты, уже не может быть отфильтрована приемником.

Наиболее опасными видами побочных каналов является зер­кальный канал и канал приема по промежуточной частоте.

Зеркальный канал - это побочный канал приема с частотой рав­ной:

f_3K = 4 + 2/п_Ч, если (_ет > f_c (верхняя настройка гетеродина);

f_3K = 4 - 2/п_Ч, если 4ет < 4 (нижняя настройка гетеродина).

Видно (рис. 1.8), что частота зеркального канала отличается от частоты гетеродина, как и в случае основного преобразования, на значение, равное /пч- Поэтому, если помеха с частотой 4ом = 4к по­падает на вход преобразователя, то на его выходе тоже образует­ся /пч, но уже за счет смешивания колебаний с частотами помехи и гетеродина.

Следовательно, подавление такой помехи должно осуществ­ляться до преобразователя, т.е. в тракте принимаемой частоты.

Канал приема по ПЧ - побочное преобразование при к = 1 и I = 0, т.е. 4ом = 41ч (рис. 1.9). Таким образом, если на вход преоб­разователя попадает помеха с частотой /_том = 41ч > то она также уже не может быть подавлена приемником.



fc f, Ъ f

4к⁼ 4 " 2^ПЧ fr Л1Ч

Рис. 1.8. Принцип образования помехи по 1 ЗК

^эк ⁼ 4 ⁺ 2/пМ ⁼ fr⁺ ^пч



Защита от такой помехи, называемой каналом приема по ПЧ, должна осуществляться также до преобразователя, в тракте при­нимаемой частоты.

Существуют также побочные каналы приема при взаимодейст­вии высших гармоник частот сигнала и гетеродина, помехи и гете­родина.

Вывод: Ослабление помех по побочным каналам приема необхо­димо производить до тракта промежуточной частоты, в преселекто­ре, поэтому характеристика его избирательности должна быть более узкой, обеспечивать большее подавление помех вне спектра часто­ты полезного сигнала.

В некоторых простейших РПУ с целью уменьшения числа каска­дов и упрощения схемы и конструкции используют регенеративные и суперрегенеративные каскады.

Для повышения избирательности по соседнему и зеркальному ка­налам кроме обычных супергетеродинных приемников с одним пре­образованием частоты применяют приемники с двойным, а иногда

и с тройным преобразованием. В ряде случаев промежуточную частоту выбирают выше максимальной частоты диапазона рабо­чих частот (f_n4 > f_cmax)- Такой приемник называют инфрадином. За­тем высокую промежуточную частоту понижают в другом преоб­разователе, т.е. в инфрадине выполняется неоднократное преоб­разование частоты (общий подход к выбору количества преобра­зований и номиналов промежуточных частот будет подробно рас­смотрен в гл. 10).


Рис. 1.9. Принцип образования помехи по 1 ПЧ



При инфрадинной схеме преселектор делают неперестраивае- мым и широкополосным - на весь диапазон (или каждый поддиа­пазон) приема, что существенно упрощает его конструкцию. При этом входные цепи (фильтры, УВЧ, смеситель) должны обладать широким динамическим диапазоном и высокой линейностью. Но эта схемотехническая проблема вполне разрешима при современ­ной элементной базе. Настройка на принимаемый сигнал осущест­вляется исключительно путем перестройки частоты первого гете­родина.

При выборе верхней настройки гетеродина и разностного перво­го преобразования частоты /_пч = f_r - f_c частота первого зеркального канала (f_3K = f_c + 2/_пч = f_r + f_m) располагается значительно выше принимаемой полосы частот и может быть легко подавлена во входных цепях приемника.

Таким образом, при инфрадинном приеме в стандартном супер­гетеродинном приемнике применено несколько преобразований частоты, выбрано наддиапазонное значение первой промежуточ­ной частоты, вместо перестраиваемого сложного преселектора •введен широкополосный неперестраиваемый преселектор и высо­колинейный высокочастотный тракт до первой ПЧ. Это позволило решить проблемы избирательности по зеркальному и соседним каналам и предотвратить нелинейные комбинационные помехи.

Приемник прямого преобразования. Если частоту гетеродина в супергетеродинном приемнике выбрать равной частоте прини­маемого сигнала, то промежуточная частота будет равна нулю. При этом в приемнике обеспечивается прямое преобразование частоты радиосигнала в низкую звуковую частоту без предвари­тельного ее переноса на промежуточную. Подобные приемники получили название приемников прямого преобразования (синхро- дины, гомодины). В таких приемниках подавление помех и основ­ное усиление сигнала осуществляется в основном на низкой часто­те, что реализуется существенно проще и дешевле.



Рис. 1.10. Структурная схема приемника прямого преобразования

Упрощенная структурная схема приемника прямого преобразо­вания представлена на рис. 1.10. Принимаемый сигнал от антенны через входное устройство и УВЧ подается на преобразователь час­тоты, частота гетеродина выбирается равной несущей частоте сиг­нала. На выходе преобразователя включен фильтр нижних частот, выделяемый им звуковой сигнал усиливается УНЧ. Так как в при­емнике прямого преобразования f_np= 4± Мг= 0, то f_c = kf_r. Следова­тельно, побочные каналы в приемнике прямого преобразования остаются лишь на частотах 2f_r, 3f_r и т.д., т.е. лишь на частотах гар­моник гетеродина. Эти каналы легко подавляются простейшей од­ноконтурной входной цепью.

Однако при приеме амплитудно-модулированного сигнала в та­ком приемнике после преобразования частоты появляются звуко­вые сигналы от двух боковых полос, которые могут различаться по частоте, что приводит к искажению принимаемого сигнала. К тому же при преобразовании высокой радиочастоты в звуковую трудно реализовать преобразователь частоты с низким коэффициентом шума, а следовательно, обеспечить высокую чувствительность приемника. Приемники прямого преобразования в большей мере, чем супергетеродинные, подвержены действию различных помех и наводок.

Приемник регенеративного типа. В одном из каскадов такого РПУ (рис. 1.11) используется обратная связь с целью повышения чувствительности и избирательности.

Усиленные ВЧ колебания из выходной цепи каскада подаются к цепям входа в фазе с колебаниями, подводимыми извне (от антен­ны). Таким образом, во входном устройстве появляется дополни­тельная энергия, эквивалентная затуханию.

пос



УСИЛЕНИЕ’

Рис. 1.11. Структурная схема регенеративного приемника

Положительная обратная связь (рис. 1.12) позволяет повысить чувствительность приемника, так как она повышает добротность избирательной системы (сужается полоса пропускания, повышает­ся Е_а).

Но при критической величине обратной связи, когда затухание колебательного контура полностью скомпенсировано действием ОС, в системе возникают собственные колебания, т.е. УВЧ может превратиться в генератор, и возникнут значительные искажения сигналов.

Преимущества:

• 
  высокая чувствительность (возможен прием сигналов слабых станций при простой конструкции).
  

Недостатки:

• 
  значительные искажения сигналов;
  
• 
  невысокая устойчивость в работе;
  
• 
  слабая избирательность;
  
• 
  значительное собственное.излучение в антенну.
  

без ПОС

Рис. 1.12. Влияние ПОС на добротность колебательного контура


Рис. 1.13. Структурная схема суперрегенеративного приемника

Приемник суперрегенеративного типа. В таком приемнике ис­пользуется обратная связь, периодически изменяемая с некоторой частотой схемой управления (СхУ) и становящаяся в части периода отрицательной (рис. 1.13).

Этим достигается большая устойчивость работы каскада, охва­ченного ОС, так как этот каскад работает не у порога генерации, а при принудительном изменении режима генерации, когда его слу­чайные изменения не сказываются на работе.

Преимущества:

• 
  легкость и стабильность настройки;
  
• 
  отсутствие побочных каналов приема;
  
• 
  стабильность работы;
  
• 
  высокая чувствительность.
  

Недостатки:

• 
  искажения сигналов;
  
• 
  зависимость чувствительности и избирательности от частоты;
  
• 
  низкая избирательность;
  
• 
  значительное собственное излучение в антенну.
  

Таким образом, сопоставляя достоинства и недостатки различных типов схем радиоприемных устройств, можно сделать вывод о том, что в наибольшей степени удовлетворяет требованиям, предъявляе­мым к профессиональным приемникам, схема супергетеродинного приемника с одним или несколькими преобразованиями частоты.

•••

Качественное изучение и понимание физической сути выше рас­смотренных вопросов представляется очень важным в том плане, что они будут постоянно использоваться при изучении всех после­

дующих тем, и в первую очередь, при изучении структуры общего радиотракта с точки зрения реализации технических требований по чувствительности, односигнальной и многосигнальной избиратель­ности, беспоисковой и бесподстроечной работы.

При этом важным представляется то, что изучение того или иного тракта, элемента этого тракта обязательно должно ориенти­роваться на ответ: как влияет выбранная структура или метод реа­лизации на соответствующие качественные показатели приемника, от каких факторов они зависят и чем обеспечиваются?

Глава 2

КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАДИОПРИЕМНИКОВ

Накопленный в ходе изучения дисциплины «Устройства приема и обработки сигналов» объем теоретических знаний должен быть достаточным для того, чтобы обучаемый мог самостоятельно по заданным техническим требованиям выбрать, обосновать и рас­считать структурную схему РПУ. Это, в свою очередь, служит на­дежной базой для изучения и освоения существующих и перспек­тивных образцов радиоприемных устройств.

Таким образом, в процессе обучения необходимо освоить тре­бования к приемникам (качественные показатели приемников), их физический смысл, выяснить зависимость качественных показате­лей от структуры и элементов радиотракта, уметь рассчитывать качественные показатели при известных внутренних параметрах радиотракта.

1. 
   Основные качественные показатели
   радиоприемников
   

Качественные показатели радиоприемников характеризуют со­ответствие приемника своему назначению.

Рассмотрим основные характеристики радиоприемников. Раз­личают электрические, конструктивно-эксплуатационные и эконо­мические характеристики.