- •Содержание введение 7
- •1Общая характеристика устройств приема и обработки сигналов 8
- •2Структурные схемы линейного тракта устройств приема и обработки сигналов 45
- •3Особенности построения устройств приема и обработки сигналов различного назначения 56
- •4Элементы и узлы устройств приема и обработки сигналов 108
- •5Автоматические регулировки в устройствах приема и обработки сигналов 176
- •6Теория и техника измерения технических характеристик радиоприемных устройств 187
- •7Литература 193 введение
- •Общая характеристика устройств приема и обработки сигналов
- •Общие требования
- •1.2 Основные показатели технических характеристикустройств приема и обработки сигналов
- •1.3 Классификация устройств приема и обработки сигналов
- •1.4 Частотные диапазоны. Радиосигналы. Помехи
- •1.5 Чувствительность устройств приема и обработкисигналов
- •1.6 Избирательность устройств приема и обработки сигналов
- •1.7 Стабильность технических характеристик устройств приема и обработки сигналов
- •1.8 Электромагнитная совместимость и нелинейныеэффекты, возникающие в линейном тракте радиоприемного устройства
- •Структурные схемы линейного тракта устройств приема и обработки сигналов
- •Обобщенная структурная схема устройств приема и обработки сигналов
- •Детекторные устройства приема и обработки сигналов
- •Устройства приема и обработки сигналов прямого усиления
- •Сверхрегенеративные устройства приема и обработки сигналов
- •Супергетеродинные устройства приема и обработки сигналов
- •Устройства приема и обработки сигналов прямого преобразования
- •Инфрадинные устройства приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Общие сведения по построению схем устройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Особенности построения радиовещательных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем звукового вещания
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем телевизионного вещания
- •Особенности построения профессиональныхустройств приема и обработки сигналов различного назначения
- •Классы радиоизлучений
- •Структурные схемы линейного тракта профессиональных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов систем радиосвязи
- •Особенности построения радиолокационных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения панорамных устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения цифровых устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения построения цифровых устройств приема и обработки сигналов
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов сотовой системы связи
- •Особенности построения устройств приема и обработки сигналов пейджинговой системы связи
- •Элементы и узлы устройств приема и обработки сигналов
- •Входные цепи устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура входной цепи
- •Классификация, основные параметры и эквиваленты радиоприемных антенн
- •Схемы входных цепей устройств приема и обработки сигналов
- •Входные цепи с ненастроенной антенной
- •Входная цепь с магнитной антенной
- •Входные цепи с настроенной антенной
- •Входные цепи с электронной перестройкой по частоте
- •Шумовые свойства антенно-фидерной системы
- •Селективные усилители радиосигналов устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура селективных усилителей радиосигналов
- •Усилители радиочастоты устройств приема и обработки сигналов
- •Усилители промежуточной частоты устройств приема и обработки сигналов
- •Шумовые свойства селективных усилителей радиосигналов
- •Преобразователи частоты устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и теория преобразования
- •Шумовые свойства преобразователей частоты
- •Особенности построения гетеродинов в преобразователях частоты диапазонных устройств приема и обработки сигналов
- •Детекторы устройств приема и обработки сигналов
- •Общие сведения и структура детекторов радиосигналов
- •Амплитудный детектор радиосигналов
- •Детектор радиоимпульсных сигналов
- •Детектор частотно-модулированных сигналов
- •Фазовые детекторы радиосигналов
- •Автоматические регулировки в устройствахприема и обработки сигналов
- •Общие сведения о системах автоматических регулировок
- •Система автоматической регулировки усиления
- •Система автоматической подстройки частоты
- •Система фазовой автоподстройки частоты
- •Теория и техника измерения технических характеристик радиоприемных устройств
- •Стандартные условия измерения
- •Методы измерения технических характеристик радиовещательного приемника
- •Метод измерения диапазона принимаемых частот
- •Метод измерения реальной чувствительности радиоприемного устройства
- •Односигнальная методика измерения избирательности
- •Метод измерения общей низкочастотной характеристики
- •Метод измерения действия автоматической регулировки усиления
- •Литература
Преобразователи частоты устройств приема и обработки сигналов
Общие сведения и теория преобразования
Преобразователь частоты – это радиотехническое устройство, осуществляющее процесс переноса спектра радиосигнала из одной области радиочастотного диапазона в другую при сохранении структуры сигнала. В состав преобразователя входят: смеситель, гетеродин и нагрузка для сигнала промежуточной частоты. Процесс преобразования происходит в смесителе (шестиполюснике), содержащем нелинейный элемент, периодически изменяющий один из параметров (рис. 4.24). В качестве таких элементов используют транзисторы, лампы, варикапы и диоды.
Рис. 4.24 Эквивалентная схема преобразователя частоты
Частотная характеристика смесителя (рис. 4.25) с фильтром на выходе, настроенным на частоту f, определяется каналами приема с частот [19]
, (4.0)
где m и n – номера гармоник гетеродинной и сигнальной частот (m = 0,1,2,… n = 1,2,…);
– прямой канал;
– основной и зеркальные каналы;
– дополнительный канал приема;
– дополнительный канал приема;
– дополнительный канал приема.
Рис. 4.25 Выходной спектр преобразователя частоты с однократным преобразованием частоты
Из (4.99) следует, что, кроме основного, смеситель характеризуется дополнительными каналами приема. Первый из них называется каналом прямого прохождения, второй зеркальным. Третий опасен при слабой избирательности преселектора, так как отстоит от частоты основного канала на величину fпр /2.
Для обеспечения квазилинейного режима работы смесителя необходимо условие Uс < Uгет/20 при Uс <(40–100) мВ, где Uс и Uгет. – амплитуды напряжений сигнала и гетеродина на входе смесителя. В квазилинейном режиме n=1, а коэффициенты передачи смесителя, равные отношению напряжения промежуточной частоты к входным напряжениям с частотами
. (4.0)
Поскольку Uгет. >>Uс, то шестиполюсник можно преобразовать в 4-х полюсник, активная проводимость которого меняется с частотой гетеродина. В этом случае выходной ток зависит от напряжений сигнала, гетеродина и промежуточной частоты
.
Данная зависимость определяется статической характеристикой управляемой проводимости. Если все напряжения являются гармоническими, то выходной ток будет содержать различные комбинационные частоты, которые выделяются селективными нагрузками (контуром) смесителя. В случае если выходной контур смесителя настроен на разность частот гетеродина и сигнала, то на выходе смесителя будут меняться токи промежуточной частоты.
; (4.0)
(4.0)
где Sпр, Gi пр. – крутизна и проводимость смесителя в режиме прямого преобразования;
Sобр. и Gвх0 – крутизна и проводимость смесителя в режиме обратного преобразования (диодного типа).
Уравнения (4.101) и (4.102) описывают процессы, происходящие в преобразователе частоты (рис. 4.26). Крутизна преобразования Sпр.– отношение амплитуды выходного тока промежуточной частоты к амплитуде напряжения входного сигнала при закороченном выходе.
Рис. 4.26 Эквивалентные схемы преобразователей частоты
Коэффициент передачи смесителя зависит от амплитуд гармоник Sm крутизны нелинейного элемента S(t), меняющихся во времени под действием напряжения гетеродина. Согласно общей теории преобразования частоты, крутизна преобразования через m-ю гармонику гетеродина
Sпр.m = S/2. (4.0)
Крутизну Sm можно найти как коэффициенты тригонометрического ряда Фурье, аппроксимирующего временную зависимость S(t):
, (4.0)
где S0 – постоянная составляющая крутизны.
При uгет =Uгет cos(гет t) функция S(t) – четная. Поэтому в безынерционном смесителе при линейно-ломанной вольтамперной характеристике (ВАХ) с крутизной S и углом отсечки эмиттерного тока
; (4.0)
. (4.0)
Коэффициент передачи преобразователя – отношение выходного напряжения промежуточной частоты к напряжению входного сигнала:
, (4.0)
где gн проводимость нагрузки, знак минус – фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением, равный . В транзисторных преобразователях, где Gmпр. << gн, для полосового фильтра на выходе смесителя с параметром связи , коэффициент передачи:
. (4.0)
Если нагрузка ФСС с Kфсс:
; (4.0)
, (4.0)
где gс – проводимость источника сигнала.
Входная проводимость смесителя определяется выражением
. (4.0)
Выходная проводимость смесителя
. (4.0)
Если обратное преобразование отсутствует, то:
; . (4.0)
Смесители преобразователей частоты выполняются на активных и пассивных нелинейных приборах, лампах, транзисторах, диодах, варикапах и т.д. Коэффициент преобразования на пассивных элементах меньше единицы, на активных составляет 0…6 дБ.