Обоснование и расчет структурной схемы приемника. Расчет принципиальных схем, функциональных узлов и устройств

2. Введение

Для последних десятилетий характерно стремительное развитие средств радиосвязи, которые из относительно элитарного, чисто профессионального инструмента превратились в массовый продукт. Это и радиостанции индивидуального пользования, и сотовые радиотелефоны, и радиомодемы, и беспроводные домашние телефоны, и дистанционно управляемые противоугонные устройства, а также аппаратура специального применения подобного рода.

В значительной части средств связи по-прежнему используются классические методы радиоприема. По некоторым оценкам, в настоящее время в 98% всех радиоприемников используют супергетеродинное преобразование частоты, разработанное в 1918 году и обеспечивающее удовлетворительные чувствительность и избирательность.

Огромная потребность в аппаратуре средств связи стимулировала разработку большой номенклатуры специализированных микросхем, предназначенных для построения приемных трактов. В настоящее время выпускается свыше сотни подобных микросхем, многие из которых весьма схожи. Обычно в узкополосных приемниках с полосой пропускания основного тракта 15 кГц используются два - три преобразования частоты, в широкополосных, с полосой пропускания 100 - 150 кГц (радиовещание), одно - два. На частотах свыше 150 - 200 МГц, каскады приемника, осуществляющие перенос сигнала на первую промежуточную частоту, выполняются на основе дискретных элементов или в виде отдельных микросхем (одной или двух). Это позволяет избежать изготовления в одной микросхеме существенно отличающихся по технологии входных СВЧ транзисторов и сравнительно низкочастотных трактов ПЧ.

Здесь следует отметить, что приемники с большим перекрытием по диапазону отличаются от узко диапазонных, в основном, количеством линеек тракта усиления по высокой частоте (обычно 3 – 4 линейки с перекрытием Кп = 1.4 – 1.6 каждая). Усилители высокой частоты чаще всего содержат контурную систему и перестраиваются варикапами. Коммутация осуществляется с помощью p-i-n диодов или специальных СВЧ u1082 ключей, выполненных в виде микросхемы.

Например, SE630А фирмы Philips. Такие схемы широкодиапазонных преселекторов имеют большие габариты по сравнению с узкодиапазонными и применяются в основном в специальной технике.

В последнее время для построения преселекторов используют фильтры на поверхностно акустических волнах с входным и выходным сопротивлением 50 Ом (например, фильтр AE SS22Н-336,5 отечественного производства). В сочетании с современными малошумящими усилителями высокой частоты в интегральном исполнении (например, серии INA и MSA фирмы HEWLETTPACKARD) можно построить входные тракты УКВ приемников с различной шириной диапазона, не имеющие контуров и варикапов.

В тракте ПЧ можно использовать большой спектр выпускаемых в настоящее время микросхем. Большинство из них имеют в своем составе один или, реже, два смесителя с соответствующими гетеродинами (в качестве гетеродинов в последнее время используются синтезаторы частот), несколько каскадов усилителей-ограничителей промежуточной частоты, демодулятор. В состав многих микросхем введены также некоторые дополнительные устройства: измеритель уровня входного сигнала с динамическим диапазоном 60 – 90 дБ, блок шумоподавителя, индикатор разряда батарей, буферные операционные усилители. Иногда предусматривается возможность выключения микросхемы или ее отдельных устройств внешним сигналом для экономии энергопотребления.

В настоящее время в приемниках с одним - двумя преобразованиями частоты используются частоты 10.7 МГц и 455 кГц. Для фильтрации сигнала применяют кварцевые и пьезокерамические фильтры.

Демодулятор ЧМ сигналов в большинстве микросхем представляет собой квадратурный ЧМ детектор. Сдвиг фазы осуществляется параллельным керамическим фильтром. Подобный демодулятор уступает по величине порога помехоустойчивости демодуляторам, выполненным на основе систем с ФАПЧ.

Демодулятор с ФАПЧ может быть легко выполнен на микросхемах 564 ГГ1, HEF4046ВТ, 74НС4046 - фирмы Philips. Для обработки цифровых сигналов во многих микросхемах предусмотрен быстродействующий компаратор, который при необходимости подключается к выходу дискриминатора.

В качестве примеров таких микросхем приемников можно привести следующие:

·  SA627, SA639 фирмы Philips;

·  МС13156, МС3356, МС3359, МС3361, МС3371(72) фирмы MOTOROLA;

·  SL6659 фирмы PLESSEY;

·  1066ХА2 отечественного производства.

Мировая промышленность средств радиосвязи стремительно приближается