1.7. Приймальний тракт, його призначення та склад

Призначення і склад приймача, а також проходження сигналів у приймальному тракті було розглянуто в п. 1.3. У цьому параграфі зупинимося безпосередньо на описі роботи блоків приймача:

– високочастотного блока приймача;

– підсилювача проміжної частоти;

– підсилювача низької частоти;

– аварійного приймача.

Функціональна схема приймача наведена в дод. 1.

1.7.1. Високочастотний блок приймача

Високочастотний блок приймача призначений для підсилення і попередньої селекції високочастотного сигналу МХ і ДМХ діапазонів та його перетворення в проміжну частоту. Він складається з ПВЧ і гетеродина.

Підсилювач високої частоти має:

– комутатор піддіапазонів, що складається з вхідного комутатора У3, зібраного на діодах VD1, VD2, VD3 і мікросхемах У2-2, У1-2, У2-3, У1-3, У2-4, У1-4;

– однокаскадний ПВЧ ДМХ-1 з електронною перестройкою частоти;

– однокаскадний ПВЧ МХ діапазону з електронною перестройкою частоти;

– однокаскадний ПВЧ ДМХ-2 з електронною перестройкою частоти;

– змішувач МХ діапазону У5, виконаний за кільцевою схемою на чотирьох діодах, з фільтром У7;

– вихідний комутатор ПВЧ ДМХ, виконаний на діодах VD25 та VD26;

– перший Зм ДМХ діапазону У4, виконаний також за кільцевою схемою на чотирьох діодах;

– ППЧ1 ДМХ діапазону, зібраний на транзисторі Т5 з фільтрами У6 і У8;

– другий Зм ДМХ діапазону У9, виконаний за кільцевою схемою, з фільтрами У10 і У11;

– комутатор МХ і ДМХ діапазонів, виконаний на діодах VD27 і VD28;

– підсилювач постійного струму АРП, зібраний на мікросхемах У1-1, У2-1 і У1-5.

Сигнал високої частоти з антени через антенний комутатор, високочастотний ФНЧ і смуговий фільтр АП надходить на вхідний комутатор піддіапазонів У3.

Вхідний комутатор виконаний на діодах. Він має один вхід і три виходи (на ПВЧ ДМХ-2, ПВЧ ДМХ-1 і ПВЧ MХ). Команди (MХ приймання, ДМХ-1 приймання, ДМХ-2 приймання) для вибору необхідного піддіапазону ПВЧ подаються на відкриття відповідного пін-діода з БК. Одночасно на відповідний ПВЧ подається живлення через ключі постійного струму, що відкриваються за тими самими командами, які надходять від БК. Крім того, вхідний комутатор У3 є регульованим елементом у системі автоматичного регулювання підсилення. Затухання, яке внесене комутатором, регулюється управляючою напругою АРП, що формується в блоці ППЧ і підсилюється двокаскадним ППС (У1-1 і У2-1). При цьому діодне увімкнення мікросхеми У1-5 захищає перший каскад ППС (У1) від виходу з ладу у разі перехідних процесів.

З вхідного комутатора високочастотний сигнал надходить на відповідний ПВЧ. Підсилювачі високої частоти всіх діапазонів виконані на транзисторах за схемою з загальною базою. На вході і виході ПВЧ знаходяться двоконтурні фільтри з електронною перестройкою, які забезпечують вибірковість по побічних каналах приймання. Електронна перестройка частоти здійснюється за допомогою варикапів шляхом подачі на них управляючої напруги (1…30) В, що виробляється у ФД синтезатора. Підсилена напруга з ПВЧ MХ надходить на вхід Зм MХ, а з ПВЧ ДМХ-1 і ПВЧ ДМХ-2 через комутатор ДМХ – на вхід першого Зм ДМХ. Змішувач MХ (У5) і перший Зм ДМХ (У4) виконані на діодах з бар'єром Шоткі за кільцевою схемою. Розглянемо принцип роботи Зм, принципова схема якого зображена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Принципова схема кільцевого змішувача

Кільцевий Зм – це подвійний балансний перетворювач частоти. Звичайний балансний перетворювач частоти містить два діоди, що увімкнені синхронно відносно коливань гетеродина й асинхронно відносно сигналу, як зображено на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Принципова схема балансного перетворювача частоти

Напруга сигналу подається на діоди в протифазі:

U_с1 = U_с1 cos_ct; (1.2)

U_с2 = U_с2 cos(_ct + π).

Для симетричної схеми напруга гетеродина U_г на діоди подається у фазі. Тоді струми проміжної частоти, зумовлені сигналом, що протікають через діоди VD1 і VD2, будуть визначатися за формулою:

і = АU_сU_г. (1.3)

Підставляючи вираз (1.2) у формулу (1.3), одержимо струм у вигляді суми двох коливань із сумарною та різницевою частотами вхідних сигналів. Оскільки на виході Зм є фільтр, що налаштований на проміжну частоту, рівну різниці частот вхідних сигналів, то розглянемо тільки ці коливання:

і_пч1 = І_пч1 cos(_c – _г)t,

і_пч2 = - І_пч2cos[(_c – _г)t + π] = І_пч2cos(_c – _г)t.

Зазвичай І_пч1 = І_пч2 = І_пч, тоді сумарний струм проміжної частоти, що протікає через первинну обмотку вихідного трансформатора Тр1, дорівнює:

і_пч = і_пч1 + і_пч2 = І_пч1cos(_c – _г)t + І_пч2cos(_c – _г)t = 2І_пчcos(_п)t,

де _п = _c - _г – проміжна частота.

Тобто, корисні струми проміжної частоти і_пч1 і і_пч2, створюючи у вихідному трансформаторі Тр2 магнітні поля однакового напрямку, поєднуються, і на виході буде напруга проміжної частоти, зумовлена сигналом.

Струм гетеродина як у вхідному трансформаторі Тр1, так і у вихідному трансформаторі Тр2 розгалужується на дві однакові, але протилежно спрямовані складові. Тим самим досягають того, що напруга частоти гетеродина на трансформаторах практично відсутня. Завдяки цьому усувається передавання енергії гетеродина в антенне коло і зменшується напруга шумів гетеродина на вихідному трансформаторі Тр2 [9, 10].

Кільцеві Зм, крім цього, виключають ще й взаємний зв'язок контурів сигналу і гетеродина, компенсують струми сигналу і гетеродина в навантаженні, тому вихідний струм у них містить тільки складові з частотами f_с – f_г і f_с + f_г.

Спектр AM сигналу на виході кільцевого Зм зображено на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Спектри сигналу і гетеродина на вході і виході

кільцевого змішувача

Гетеродинні напруги на Зм подаються з плавного ГУН. При цьому на перший Зм ДМХ коливання з першого гетеродина подаються через подвоювач частоти. Перетворений сигнал з виходу Зм МХ через ФНЧ надходить на комутатори МХ і ДМХ. Фільтр нижніх частот призначений для пропускання коливань проміжної частоти (25 МГц) і подавлення інтерференційних свистів у приймачі. Сигнал з виходу першого Зм ДМХ надходить на ППЧ-1 ДМХ.

Підсилювач першої проміжної частоти ДМХ виконаний на транзисторі за схемою з загальним емітером. На вході й виході підсилювача знаходяться двоконтурні фільтри, настроєні на першу проміжну частоту діапазону ДМХ 45 МГц. Фільтри призначені для забезпечення необхідної вибірковості по побічних каналах приймання. Підсилена напруга першої проміжної частоти надходить на другий Зм ДМХ.

Другий Зм ДМХ, як і перший Зм, виконаний за кільцевою схемою на діодах з бар'єром Шоткі. Гетеродинна напруга на другий Зм ДМХ подається із синтезатора частоти. Як другий гетеродин використовується ОГ, що створює високостабільні коливання з частотою 10 МГц. Коливання ОГ подвоюються і через фільтр ФСС, що налаштований на частоту 20 МГц, подаються на другий Зм ДМХ приймача і на другий Зм ДМХ збудника. З виходу другого Зм коливання другої проміжної частоти (25 МГц) через ФНЧ надходять на комутатор МХ і ДМХ.

Комутатор МХ і ДМХ складається з двох діодів VD27 і VD28. Під час роботи в діапазоні МХ відчинений діод VD27 з'єднує Зм МХ з ППЧ, у цей час діод VD28 зачинений. Під час роботи в діапазоні ДМХ, навпаки, діод VD28 відчинений і пропускає сигнал з виходу другого Зм ДМХ на ППЧ, а діод VD27 зачинений.

Гетеродин має:

– плавний генератор, що управляється напругою;

– електронний фільтр;

– двокаскадний широкосмуговий підсилювач (ШСП);

– комутатор ШСП;

– подвоювач частоти;

– підсилювач з електронною перестройкою;

– двокаскадний буферний підсилювач;

– детектор контролю.

Плавний ГУН, виконаний на транзисторі VT1 за ємнісною трипозиційною схемою (рис. 1.6), створює синусоїдальне коливання в діапазоні 125...177,5 МГц.

Перестройка частоти в зазначеному діапазоні здійснюється напругою (1...30) В, яка подається на варикапи з ФД синтезатора частоти.

Для захисту від завад у колі живлення ГУН знаходиться електронний фільтр, виконаний на транзисторі VТ7.

Рис. 1.6. Схема плавного генератора

Широкосмуговий підсилювач виконаний на транзисторах і складається з двох каскадів, кожний з яких зібраний за схемою з загальним емітером. Елементом широкосмугового міжкаскадного узгодження служить широкосмуговий трансформатор. Підсилена напруга через ФНЧ подається на вхід буферного підсилювача і на комутатор.

Комутатор виконаний на двох p – n діодах. Із БК на нього подаються команди:

– "MХ приймання";

– "MХ передавання";

– "ДМХ-1 приймання";

– "ДМХ-1 передавання";

– "ДМХ-2 приймання";

– "ДМХ-2 передавання".

За командами "MХ приймання" і "MХ передавання" високочастотні коливання з ШСП надходять на Зм MХ ПВЧ і Зм MХ збудника відповідно. За іншими командами високочастотні коливання через комутатор надходять на подвоювач частоти. Подвоювач частоти зібраний на діодах VD4 – VD7 за мостовою схемою (рис. 1.7).

Через трансформатор Тр4 на плечі моста надходять напруги, однакові за величиною, але зсунуті за фазою на 180°:

U₁ = Ucost,

U₂ = Ucos(t + π) = - Ucost.

Процеси, які протікають у цій схемі, аналогічні тим, що протікають у кільцевому Зм. Тому струм на виході подвоювача частоти буде визначатися виразом (1.3).

i = AU₁U₂ = - AU²cos²t = -AU² – AU²cos2t,

або i = - I₀ – I_подcos2t,

де I₀ = AU² – постійна складова; I_под – амплітуда струму подвоєної частоти.

Рис. 1.7. Принципова схема подвоювача частоти

З виходу подвоювача через фільтр верхніх частот високочастотна напруга подвоєної частоти надходить на підсилювач з електронною перестройкою частоти.

Підсилювач з електронною перестройкою частоти зібраний на транзисторі VТ6. Його навантаженням є резонансний контур, що містить крім підстроєчних індуктивності і ємності ще й варикапи. Перестройка підсилювача в діапазоні хвиль здійснюється шляхом подачі управляючої напруги на варикапи. Підсилена високочастотна напруга подвоєної частоти надходить на перший Зм ДМХ ПВЧ приймача і на перший Зм ДМХ збудника.

Буферний підсилювач – це двокаскадний підсилювач, виконаний на транзисторах за схемою з загальною базою. Він призначений для зменшення впливу високочастотного дільника синтезатора на ШСП і перший гетеродин (ГУН). Крім того, у буферному підсилювачі здійснюється регулювання величини високочастотної напруги. З виходу буферного підсилювача підсилені коливання ГУН надходять на високочастотний дільник синтезатора.