Проектирование радиоприемного устройства частотно-модулируемых сигналов, страница 4

В суперрегенеративном приемнике положительная обратная связь с УРЧ периодически изменяется с некоторой вспомогательной частотой, значительно превышающей частоту модуляции сигнала.

К недостаткам данных приемников относятся: искажения сигналов, низкая стабильность и интенсивные паразитные излучения усиленных колебаний, способных попасть обратно в антенну, что не отвечает требованиям электронной совместимости РПрУ. Существенным недостатком приемников прямого усиления является то, что с увеличением частоты сигнала падает усилительная способность УРЧ, что делает невозможным применение этих РПрУ для приемов сигнала с ЧМ.

Рис.9 – Приемник суперрегенеративного типа.

В состав приемников прямого усиления (рис.8) входят: входная цепь, каскады усилителей (собственно УРЧ, для приемников с регенеративным усилением (рис.8) – регенеративные усилители, для приемников с суперрегенеративным усилением (рис.9) – регенеративные усилители совместно с генератором), амплитудный ограничитель (АО), частотный детектор (ЧД), усилитель низкой частоты (УНЧ).

В настоящее время радиоприемные устройства ЧМ сигналов выполняются по супергетеродинной схеме. Основная особенность состоит в том, что в радио тракте помимо усиления сигнала происходит и преобразование частоты принятого радио колебания. Достоинствами супергетеродинного приемника по сравнению с приемником прямого усиления являются:

-  обеспечение значительно лучшей фильтрации сигнала от помех (результирующая АЧХ радио такта приемника определяется в основном АЧХ селективных цепей тракта промежуточной частоты; поскольку этот тракт не перестраивается, то в нем можно использовать сложные резонансные цепи с АЧХ, близкой к идеальной);

-  практическая неизменность основных показателей радио тракта при перестройке, так как они в основном определяются показателями тракта промежуточной частоты, настроенного на постоянную частоту (fпр);

-  возможность обеспечения более высокого усиления, так как на более низкой частоте, что характерно для промежуточной частоты, паразитная связь между выходом и входом усилителя проявляется слабо.

Недостатками являются: наличие побочных каналов приема и паразитного излучения с частотой гетеродина на входе приемника.

Если частота гетеродина в супергетеродинном приемнике выбирается равной частоте приемного сигнала (fг= fс), то промежуточная частота будет равна нулю (fпр=0). При этом в приемнике обеспечивается прямое преобразование частоты радиосигнала fс без предварительного переноса её на промежуточную частоту, т.е. все промежуточные частоты стягиваются в одну точку. Подобные приемники получили название приемники прямого преобразования (синхродины, гомодины). Прямое преобразование в таких приемниках осуществляется с помощью синхронного перемножителя. В таких приемниках подавление помех и основное усиление сигнала осуществляется в основном на низкой частоте, что реализуется значительно проще и дешевле. Побочные каналы в приемнике прямого преобразования остаются лишь на частотах 2fг, 3fг, ... , т.е. лишь на частотах гармоник гетеродина. Эти каналы легко подавляются простейшей одноконтурной цепью сети.

Недостатком синхродинов является то, что при приеме ЧМ сигнала в приемнике после преобразователя частоты появляются сигналы от боковых полос, которые могут различаться по частоте, что приводит к искажению принимаемого сигнала, такие приемники в большей степени подвержены действию различных помех и наводок.

Используются также приемники, которые называются – инфродины. Инфродинная схема приемника создана для обеспечения борьбы с побочными каналами приема. Если промежуточная частота становится равной удвоенной частоте сигнала fпр ³ 2fс, то для любых гармоник ниже, либо второго порядка, все помехи по побочным каналам приема будут больше частоты сигнала fс, т.е. fпк>fсмах. Следовательно, их можно отфильтровать обычным неперестраевымым ФНЧ. В инфродинных схемах используется второе преобразование частоты.

Недостаток таких схем: повышенное требование к линейности преселектора. Этот недостаток устраняется путем усложнения и применения нескольких ФНЧ.

Следовательно, в настоящее время наиболее оптимальной схемой РПрУ, является супергетеродинная схема, с экономической и схемотехнической точек зрения. Существенное улучшение основных характеристик радиоприемника, повышение их стабильности, при воздействии различных дестабилизирующих факторов, достигается при построении радиоприемника по супергетеродинной схеме (рис.10). В супергетеродинном приемнике принимаемый сигнал преобразуется в сигнал промежуточной частоты, на которой осуществляется основное усиление сигнала и подавление помех от посторонних радиостанций, частоты которых близки к частоте принимаемого сигнала.

Рис.10 – Структурная схема супергетеродинного приемника.

Для принимаемого ЧМ – сигнала на промежуточную частоту в супергетеродинном приемнике имеется преобразователь частоты (ПЧ), состоящий из смесителя и гетеродина. Поскольку усиление осуществляется еще и на промежуточной частоте (в усилителе промежуточной частоты (УПЧ)), гетеродин обладает высокой чувствительностью и селективностью. Также в состав приемника ЧМ – сигналов входят: преселектор (рис.10) включающий входную цепь и УРЧ; амплитудный ограничитель; частотный детектор, используемый в приемнике в качестве демодулятора ЧМ – сигналов, который создает напряжение или ток, повторяющие закон изменения частоты входного сигнала; фильтр низких частот (ФНЧ); усилитель низкой частоты. Преселектор, смеситель гетеродин и УПЧ образуют линейный тракт приемника.

В приемниках непрерывных ЧМ – сигналов можно использовать ЧД с парой связанных или расстроенных контуров, а также детектор отношений. Детектор отношений дает наименьший коэффициент передачи и наибольшие нелинейные искажения. Однако он не требует специального каскада – амплитудного ограничителя, и поэтому может применяться в переносных приемниках, допускающих сравнительно большой уровень искажений. Детектор с парой расстроенных контуров дает наибольший коэффициент передачи, но конструктивно сложнее остальных.