Усилители промежуточной частоты

5. Усилители промежуточной частоты

5.1. Определение, назначение и основные параметры УПЧ.

- это устройство обеспечивающее усиление сигнала на промежуточной частоте и обеспечивающее избирательность по соседнему каналу УПЧ.

          Как правило УПЧ работает на фиксированной частоте и содержит искажение каскадов усиления.

          СМ          УПЧ             Д                               В супергетеродине приемника

        Гетер

          Существует два варианта УПЧ:

1.  Распределительная избирательность (селективность)

2.  Сосредоточенная избирательность

При построении УПЧ с 1 применять усиление и избирательные свойства.

С 2 это сделать можно.

          Для УПЧ с 1 все (большинство) каскады, при этом результат АПЧ определяется перемножением АЧХ отдельных каскадов. Для УПЧ с 2 результат АЧХ всего УПЧ определяется в основном фильтром сосредоточенной селекции, а остальные каскады могут быть А-периодичными либо однокомплексными широкополосными.

          Оконченный каскад имеет смысл делать резонансным, чтобы сузить полосу шумов.

          По практике чаще применяют 2.

          Обычно ФСС включают на выход частоты, а последовательные каскады в обеспечивающие коэффициент усиления.

          Если фильтр сосредоточенной селекции вносит увеличение затухание, то для снижения коэффициента шума приемника. ФСС включают между первым и вторым каскадами УПЧ.

          Достоинства УПЧ с 1 :

1.  Простота изготовления и настройки

2.  Стабильность АЧХ и ФЧХ

3.  Меньшая к самовозбуждению

Достоинства УПЧ с 2 :

1.  Использование усилительных свойств активных элементов

2.  Повышение эммитер / коллектор потребление.

УПЧ с использованием L элементов и без применения.

                              УПЧ с LС

   С одиночным        Со связным           С ФСС

    резонансным

УПЧ без LC

 

Пьезоэлектроды      Активные RC   Интегральные                   Интегральные

пьезофильтры                пьезофильтры

                                                      на объемных волнах     на поверхностных волнах

          Цифровые фильтры    На основе ФАП       Гираторные фильтры

          Для Ф электромеханического           Дискретно-аналоговые фильтры

фильтра

Основные параметры:

- коэффициент усиления на средней частоте ПП    К

- избирательность по соседнему каналу d_ск

- полоса пропускания ПП

- коэффициент шума N

- средняя частота ПП  f_пр

- уровень искажения сигнала

- устойчивость работы.

f_пр

80; 100; 115; 215; 465; 500; 750 кГц

1,6; 4,45; 6,5; 10,7; 30; 60; 70; 120 МГц

5.2. Принцип работы и схемы УПЧ

5.2.1. УПЧ с LC фильтрами – Характеристические особенности УПЧ – они многокаскадные

АЭ – схема ОЭ (частота для f > 100 МГц

- применение каскадной схемы.

УПЧ включается в работу АРУ

Структурная схема УПЧ с распределительной избирательностью

Вх

          УП 1            Эл-т св1       ИЦ 1           Эл-т св2        УП 2           Эл-т св1

          Функциональная схема

Вх                                      f=f₀                                                f-f₀

        УП 1                                        УП 2

                        Е_n                                              E_n

Пара каскадов расстроенных

f₁<f₀                            f₂>f₀

           УП 1                  

                                                УП 2                                   .   .   .   .

                                         E_n                              E_n

                      k1              k2

                              f₀                                       f

                                         k

                              f₀f

Для расширения ПП

                    Схема УПЧ с 2 K_N широкополосные каскады   

От

            ФСС        К1         К2          ∙ ∙ ∙   K_N              Форму АЧХ задает ФСС

ПЧ

Распространение получили:

 

                                                                                       C₁

            L₁                           C_3b                            L₁

                             L_3b

 

         

                                                                                                E_n

                 E_n

В качестве АЭ часто используют МКС содержащее дифференциальные каскады. Это связано с тем, что дифференциальные каскады позволяют реализовать по сигналу каскадную схему (ОЭ-ОБ) обеспечить эффективную регулярность усиления. Такая регулировка усиления позволяет стабилизировать АЧХ и ФЧХ.

5.2.2. УПЧ с фильтрами без L.

5.2.2.1. Пьезоэлектрические (кварцевые) фильтры и их использование в УПЧ.

Эквивалентная схема замещения

                        L            R             C

                                  

                                   C_э

С₀ – емкость

L – резонатора

R- отражает потери обусловленные                    

Кварцевый фильтр включает в виде каскада

                                                                                  E_n

 

  Вх

 

100n Гц ÷ 10n Гц

Q = 10⁴ ÷ 10⁶

                  Дороже!

5.2.2.2. Пьезокерамические фильтры.

                                                   .  .  .

 

                                                   .  .  .             дешевле кварца

 

                                                ^z1

Вх                                           ~                     Вых

                                                ~

 

                      E_n   

                              d

f

F=10 кГц ÷ n 1 МГц

Дешевизна, меньшая добротность, стабильность

5.4. Искажения в УПЧ

В УПЧ как и в УПЧ могут возникать как линейные и не линейные искажения. В УПЧ необходимо считаться с линейными искажениями

2 вида линейных искажений УПЧ:

1. Линейные искажения при точной настройки проявляется в приемнике глубиной модуляции и сдвиге фазы огибающий входного сигнала на величину φ(ω₀ + λ).

                    U_вх

                                 ½ mU_вх

ω₀ -  φ    ω₀            ω₀ + φ

2. Линейка искажения при расстройке

 

   f₀-F_m     f₀           f₀+F_m

 U(t)

                                            t

в форме этот можно записать в специальной форме: