6.5 Пч с подавлением зеркального канала

Рассмотрим структурную схему ПЧ, представленную на рис.6.17. На структурной схеме ПЧ представлены источник входного полезного сигнала

, (6.47)

источник опорного колебания

, (6.48)

два перемножителя, четыре фазовращателя на угол , два полосовых фильтра и сумматор.

На первые входы перемножителей подается полезный сигнал и сигнал зеркального канала

. (6.49)

На вторые входы перемножителей подаются опорный сигнал

(6.50)

для верхнего канала и

(6.51)

для нижнего канала.

На выходах перемножителей при прохождении полезного сигнала получаем для верхнего канала:

, (6.52)

для нижнего канала:

. (6.53)

После фазовращателей для верхнего канала:

, (6.54)

для нижнего канала:

. (6.55)

В результате полезные сигналы с выходов полосовых фильтров верхнего и нижнего каналов подводятся к сумматору в одинаковой фазе и выходной сигнал ПЧ имеет максимальную амплитуду.

При прохождении сигнала зеркального канала на выходах перемножителей получаем для верхнего канала:

, (6.56)

для нижнего канала:

. (6.57)

После фазовращателей для верхнего канала:

, (6.58)

для нижнего канала:

. (6.59)

В результате сигналы с выходов полосовых фильтров верхнего и нижнего каналов подводятся к сумматору в противоположной фазе и выходной сигнал ПЧ, соответствующий зеркальному каналу, имеет минимальную амплитуду .

Рис.6.17

Для полного подавления зеркального канала требуется идентичность характеристик верхнего и нижнего каналов. Фазовые соотношения должны удовлетворять условию

. (6.60)

На СВЧ обычно и , при этом в качестве формирователей сигналов используются квадратурные мосты, разветвители и сумматоры.

6.6 Расчет избирательности по зеркальному каналу

Подавление зеркальных каналов должно обеспечиваться в преселекторе РПрУ путем соответствующего выбора формы АЧХ.

Для многокаскадного УРЧ коэффициент передачи равен

. (6.61)

Коэффициент односигнальной избирательности по зеркальному каналу

(6.62)

с учетом (6.61)

, (6.63)

где - обобщенная расстройка, соответствующая частоте зеркального канала:

. (6.64)

При достаточно больших расстройках

. (6.65)

Для улучшения избирательности по зеркальному каналу следует:

1) увеличивать эквивалентную добротность колебательной системы,

2) увеличивать значение промежуточной частоты,

3) увеличивать порядок селективной цепи (число каскадов).

Из (6.65) следует, что значение промежуточной частоты должно удовлетворять условию

. (6.66)

Учтем, что , где в идеальном случае – ширина полосы спектра сигнала. Тогда из (6.66) получаем, что

. (6.67)

Выражение (6.67) позволяет оценить, соответствуют ли характеристики сигнала (левая часть (6.67)) имеющимся характеристикам элементов РПрУ и требуемой избирательности. Если условие (6.67) выполняется, то заданная избирательность обеспечивается структурой РПрУ с одним ПЧ. Если условие (6.67) не выполняется, то заданная избирательность может быть обеспечена только структурой РПрУ с несколькими ПЧ.

Структура РПрУ с несколькими ПЧ представлена на рис.6.18.

Рис.6.18

Если условие (6.67) при заданной частоте сигнала не выполняется, то можно преобразовать (понизить) частоту сигнала таким образом, чтобы на новой промежуточной частоте это условие выполнялось:

.

Учитывая, что

,

получим

. (6.68)

Так как для первого ПЧ (6.68) имеет вид

, (6.69)

то новая промежуточная частота из (6.69) равна

. (6.70)

Промежуточные частоты последующих ПЧ определяются, исходя из промежуточных частот предыдущих:

. (6.71)

Соотношение (6.68) показывает, что скачок промежуточных частот не должен превышать определенного значения. Только в этом случае зеркальные каналы приема всех ПЧ будут ослаблены в предыдущих УПЧ, так как они являются преселекторами для последующих ПЧ.

В любом преобразователе должно выполняться соотношение

. (6.72)

Найдем необходимое число ПЧ, считая одинаковыми добротности контуров и их число в каждом УПЧ.

Запишем следующее соотношение:

или

С учетом (6.69) получим

, (6.73)

откуда число ПЧ равно:

. (6.74)

На рис.6.19 представлена диаграмма, поясняющая формирование зеркальных каналов для РПрУ с двойным преобразованием частоты. Как видно из рисунка для РПрУ с двойным преобразованием частоты второй зеркальный канал равен .

Рис.6.19