3. Дополнительные каналы приема

Причиной появления дополнительных каналов являются высшие гармоники крутизны электронного прибора смесителя. По этим каналам возможно прохождение помех и шумов, поступающих как от антенно-фидерного устройства, так и от гетеродина.

Для ослабления влияний этих каналов:

— используют участки с линейной зависимостью крутизны электронного прибора смесителя от гетеродинного напряжения;

— повышают избирательность преселектора.

26. Простой частотный детектор (достоинства, недостатки)

Схемы частотных детекторов

Одноконтурный частотный детектор (ЧД) – устройство, предназначенное для преобразования колебаний высокой частоты, модулированных по частоте, в колебания низкой частоты, соответствующих переданному сообщению. Аналогично можно определить и фазовый детектор (ФД).

На рис. 4.18 показана схема ЧД с одиночным расстроенным контуром (а) и графики (б, в), поясняющие процесс частотного детектирования [9].

Рис. 4.18. Схема и графики напряжений частотного детектора.

Контур в цепи базы настроен на промежуточную частоту f_пр приемника. Одиночный контур LC расстроен по отношению к f_пр на , где- девиация частоты сигнала с ЧМ. Этот контур и используется как преобразователь сигнала ЧМ в напряжение, изменяющееся по амплитуде, причем изменение происходит пропорционально отклонению частоты от f_пр на . (при увеличении частоты сигнала на∆U амплитуда на контуре возрастет на ∆U; при уменьшении частоты на ∆f амплитуда уменьшается на ∆U). В результате на вход амплитудного диодного детектора действует напряжение U_АМ. Этот детектор и выделит на своем выходе модулирующее напряжение низкой частоты U_вых.

Достоинством такого детектора является простота настройки и схемы, поэтому его иногда так и называют – простейший частотный детектор. Недостатками детектора является в 2 раза меньшие коэффициент передачи Кд и динамический диапазон, а также значительные нелинейные искажения модулирующего сигнала. Эти недостатки устраняются в частотном детекторе с двумя контурами. Контуры могут быть расстроены или настроены на частоту принимаемого сигнала. Частотный детектор с парой расстроенных контуров и балансным детектором рассмотрен в [2]. Такой детектор часто используется в качестве частотного дискриминатора в системах частотной автоподстройки частоты. Ниже рассмотрен другой вид детектора с настроенными контурами.

Рис. 4.19. Принципиальные электрические схемы ЧД с настроенными контурами (а) и дробного детектора (б).

Частотный детектор с настроенными контурами, электрическая принципиальная схема которого показана на рис. 4.19, а, состоит из амплитудного ограничителя (АО), преобразователя ЧМ – AM и амплитудного детектора (АД) [9]. Из схемы видно, что к каждому из диодов приложено напряжение, равное геометрической сумме напряжений первого контура и половины напряжения второго контура, которые, в свою очередь, равны и. Заметим, что напряжение на дросселеU_др = U₁, так как по высокой частоте первый контур соединен с дросселем L_др. Таким образом, можно записать

(4.15)

(4.16)

Напряжение на выходе ЧД определится разностью напряжений на нагрузках диодов R1 и R2.

Процесс детектирования поясним с помощью векторных диаграмм (рис. 4.20). Векторная диаграмма (рис. 4.20, а) соответствует случаю, когда частота входного сигнала равна резонансной частоте связанных контуров. В этом случае напряжение U₁ находится в противофазе с ЭДС E и током I₂ второго контура. Ток I₁ первого контура сдвинут по фазе по отношению к на 90⁰. Напряжения на вторичной катушке инаходятся в противофазе (относительно средней точки). ТокI₂находится в фазе с ЭДС . В этом случае модули напряженийи, приложенные к диодам, будут равны, а напряжение на выходеU_вых будет равно нулю.

Рассмотрим случай, когда f_c не равна резонансной частоте связанных контуров f₀, а отличается от нее на , т. е. при поступлении на вход системы модулированного по частоте сигнала. Здесь при положительном (рис. 4.20,б) и отрицательном (рис. 4.20, в) значениях девиации резонанса в контурах не будет, в результате нарушатся фазовые соотношения (сдвиг на угол φ между и, что приведет и к сдвигу фаз между векторами, и,. В этом случае, и на нагрузкахR1 и R2 выделяется разность выпрямленных напряжений.

Рис. 4.20. Векторные диаграммы ЧД.

Важно подчеркнуть что по мере увеличения девиации ∆f возрастает и угол φ и напряжение U_вых; при уменьшении – наоборот.

Следовательно, поочередное отклонение f_c от резонансной частоты f₀ на вызывает нарушение баланса детектора, в результате чего на его выходе возникает напряжение низкой частоты.

Необходимо отметить, что в процессе изменения частоты изменяется и фазовый угол напряжений иU_Д2, которые затем подводятся к амплитудному детектору (ХД). Поэтому рассматриваемый ЧД может трактоваться и как частотно-фазовый (ЧФ).

Достоинством данного детектора является простота настойки, поскольку резонансная частота обоих контуров равна промежуточной частоте приемника.

Дробный детектор (рис: 4.19, б), как разновидность ЧД, широко используется для частотного детектирования в современных радиоприемниках [9]. Название – «дробный» происходит от слова дробь (отношение). Электрическая принципиальная схема дробного детектора во многом сходна с электрической принципиальной схемой рассмотренного выше ЧД, однако есть и отличия: амплитудные детекторы VD1 и VD2 включены последовательно по отношению к вторичному контуру; параллельно резисторам R1 и R2 подсоединен конденсатор С большой емкости, поэтому постоянная времени С (R₁ + R₂) больше периода самой низкочастотной составляющей модулирующего сигнала и при быстрых изменениях амплитуды на диодах VD1 и VD2 напряжения практически остается неизменным. Это значит, что дробный детектор не реагирует на амплитудное изменение входного сигнала, т.е.он выступает в роли амплитудного ограничителя. Конденсатор C4 подключен к средней точке между конденсаторами C1 и С2 (с него снимается выходное напряжение). Резистор R3 предназначен для подавления резонанса в цепи L_свС4, которые могут внести искажения (нелинейность) в его детекторную хaрактepиcтикy.

При подаче на вход детектора немодулированного сигнала (f_c = f₀) на диодах VD1 и VD2 будут равные напряжения. Ток диода VD1 зарядит конденсатор С1 до напряжения U₁, а ток диода VD₂ зарядит конденсатор C2 до напряжения U₂, причем U₁ = U₂, так как токи диодов равны. Токи I_Д1 и I_Д2 протекают через выходную нагрузку – конденсатор C4 – в противоположных направлениях, поэтому напряжение на выходе детектора будет равно нулю.

При подаче входного сигнала, модулированного по частоте, напряжения плеч U_Д1 и U_Д2 имеют различные значения амплитуд, и токи диодов оказываются неравными: в одном диоде ток возрастает на значение величины ∆I₁, в другом – уменьшается на такое значение величины ∆I₂.

Результирующее значение тока, протекающего через конденсатор С4, определяется разностью этих токов: I_нч = I₁ – I₂ = I + ∆I₁ – (I – ∆I₂) = ∆I₁ + ∆I₂ = 2∆I, где I – ток, протекающий через каждый из диодов при немодулированном сигнале.

Таким образом, результирующее изменение тока равно сумме приращения токов ∆I₁ и ∆I₂, пропорциональных переменной составляющей низкой частоты. Напряжение низкой частоты через фильтр R_фС_ф подается к усилителю низкой частоты. Недостатком дробного детектора является сложность настройки, что делает его эксплуатацию довольно капризной – требуется подстройка для компенсации эффектов старения радиокомпонентов.

27. Избирательность тракта радиочастоты в РПУ

Способность приемника выделять из различных сигналов, отличающихся по частоте, сигнал принимаемой станции, называется избирательностью. Сегодня ГОСТ не рекомендует к использованию в технической документации термин «селективность», который является синонимом слова избирательность. Однако, поскольку на протяжении многих десятилетий широко использовался термин «селективность», который и сегодня присутствует во многих учебных пособиях и радиотехнической литературе, автор счел возможным использовать в данном пособии оба термина. Избирательность возможна благодаря резонансным свойствам колебательных контуров входных цепей, усилителей высокой и промежуточной частоты, преобразователей частоты. Ее можно оценить по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ). Избирательность определяется в относительных единицах или децибелах и в зависимости от класса приемника может находиться в пределах от 20 до 60 дБ.

28. Методы борьбы с побочными каналами приема

Канал промежуточной частоты.

Причиной появления этого канала, как было показано выше, является наличие у крутизны электронного прибора смесителя постоянной составляющей. По каналу промежуточной частоты возможно прямое прохождение через преобразователь частоты сторонних радиосигналов: помех и шумов, поступающих от антенно-фидерного устройства. Эти шумы будут добавляться к тепловому шуму приемника. В результате будет снижаться отношение сигнал/шум на выходе приемника.

Рис. 3.10. Схема включения заградительных фильтров:

а) во входную цепь; б) в усилитель высокой частоты.

Влияние канала промежуточной частоты ослабляют:

— повышением избирательности преселектора;

— включением во входную цепь и в каскады УВЧ заградительных фильтров (рис. 3.10). Элементы фильтра (рис. 3.10,а) выбираются из условий:

где d — затухание катушки L_Ф. Последовательный контур L_ФC_Ф на схеме (рис. 3.10,б) шунтирует выходную цепь УВЧ на частоте f_п;

— использованием в смесителе таких электронных приборов и режимов их работы, когда среднее значение крутизны равно нулю.

Примером может быть смеситель на туннельном диоде, у которого рабочая точка лежит вблизи максимума вольт-амперной характеристики (рис. 3.11);

— применение двухтактных и мостовых смесителей.

Рис. 3.11. Диаграмма работы преобразователя частоты на туннельном диоде в режиме ослабления канала промежуточной частоты.