Проектирование радиоприёмных устройств свч — страница 3

^ Коэффициент усиления линейного тракта приемника может быть найден по формуле
где — амплитуда на выходе УПЧ (на входе детектора);
— чувствительность приемника;
— сопротивление антенного тракта на входе приёмника.
При выборе средств обеспечения усиления начинают с определения коэффициента усиления преселектора рис. 11
Рис. 11В супергетеродинном приемнике СВЧ коэффициент усиления преселектора (вместе с преобразователем частоты) по мощности равен
(1.16)
где — коэффициент передачи по мощности входной цепи;
— коэффициент усиления по мощности УРЧ;
— число каскадов УРЧ;
— коэффициент передачи по мощности преобразователя частоты.
Ориентировочные величины коэффициентов передачи каскадов указаны в таблице 1.2.
Амплитуда напряжения промежуточной частоты на выходе преселектора (на входе УПЧ) равна:
= (1.17)
где — входное сопротивление первого каскада УПЧ;
— чувствительность приемника.
После определения коэффициента усиления преселектора определяется коэффициент усиления по напряжению УПЧ, считая
(1.18)
где — выходное напряжение УПЧ (линейной части приемника);
— напряжение сигнала на входе детектора ();
— коэффициент запаса, равный 2-3.
Для работы детектора в линейном режиме обычно берут напряжения на входе детектора В.
Для расчета УПЧ необходимо выбрать схему его построения, то есть, конкретизировать распределение усиления и избирательности внутри схемы.УПЧ разделяются на два основных типа: УПЧ с распределительной избирательностью и УПЧ с фильтрами сосредоточенной избирательности (ФСИ).Характерной особенностью усилителей первого типа является то, что колебательные системы, обеспечивающие требуемую избирательность, одновременно определяют и усиление каскада, поскольку являются нагрузками его активных элементов.Поэтому изменение избирательности вызывает изменение усиления и наоборот. Это обстоятельство не позволяет независимо изменять усиления и избирательность, что является одним из существенных недостатков данного метода конструирования.Построение УПЧ с ФСИ имеет определенные преимущества: а) функции усиления и избирательности в нем разделены;б) уменьшается влияние нестабильностей параметров активных элементов на избирательность;в) улучшается технологичность, т.к. облегчается интегральное построение узла и контроль за усилением и избирательностью.УПЧ первого типа рассмотрены в [1,4]. Рассмотрим структурное построение УПЧ второго типа с ФСИ.С точки зрения уменьшения перекрестных и интермодуляционных помех целесообразно размещать ФСИ ближе к началу УПЧ. Рекомендуется ФСИ оставить в начале УПЧ, если смеситель транзисторный (нагрузка транзисторного смесителя), и размещать ФСИ после первого усилительного элемента, если смеситель диодный (нагрузка усилителя).Коэффициент усиления УПЧ записывается в виде:
(1.19)
где — коэффициент усиления каскада с ФСИ;
— коэффициент усиления широкополосного каскада;
— коэффициент усиления оконечного слабоизбирательного каскада.
Функциональная схема УПЧ приведена на рис.12:
Рис.12Коэффициент усиления каскада с ФСИ обычно небольшой из-за потерь в ФСИ и для предварительного расчёта может быть выбран из таблицы 1.2.
Оконечный каскад УПЧ слабоизбирательный широкополосный и не должен влиять на характеристику ФСИ. Каскад находится перед детектором и работает с большими уровнями сигналов, поэтому имеет небольшой коэффициент усиления .
Коэффициент усиления широкополосного каскада на транзисторе или микросхеме предварительно можно взять из таблицы 1.2.
Функциональная схема УПЧ с ФСИ окончательно определится после нахождения количества широкополосных каскадов.
(1.20)
После определения коэффициента усиления и структуры усилительного тракта рассматривается необходимость применения автоматической регулировки усиления (АРУ).
Если в ТЗ не содержится специальных требований к амплитудной характеристики приёмника, то следует иметь ввиду, что неискажённый приём сигналов (линейная амплитудная характеристика) возможен в диапазоне дБ. Поэтому, если в ТЗ задан большой динамический диапазон входных сигналов, следует применить АРУ.
Если в ТЗ имеются специальные требования к амплитудной характеристике (ограничение, логарифмическая характеристика), то необходимо в УПЧ предусмотреть её формирование. При составлении окончательной функциональной схемы приёмника учитываются все детали технического задания и выбирается оптимальная структура построения радиоприёмного тракта. Некоторые варианты построения функциональной схемы приёмника рассмотрены ниже.На рис.13 приведена функциональная схема приёмника прямого усиления:
Рис.13На рис.14 приведена функциональная схема одночастотного супергетеродинного приёмника, работающего в большом динамическом диапазоне входных сигналов.
Рис.14Если проектируется схема импульсного приёмника, то на выходе УПЧ должен стоять видеодетектор, видеоусилитель и пороговое устройство (триггер или компаратор) для обеспечения цифрового выхода приёмника.
При проектировании функциональной схемы приёмника, работающего в широком диапазоне частот имеющего рабочих частот так называемого многоканального приёмника с частотным уплотнением (п.1.3.1), необходимо оптимально распределить полосу пропускания и коэффициент усиления по тракту. При этом, как правило, возможны несколько вариантов схем. Предпочтение следует отдать той схеме в которой выполнение ТЗ достигается наиболее просто с наименьшим количеством каскадов. Например, если количество рабочих частот велико (полоса частот достаточно велика) и каждая из рабочих частот поддиапазона фиксирована целесообразно усилительный тракт приёмника разбить на две части: широкополосную и узкополосную. При этом, очевидно, уменьшится число каскадов и сократится количество элементов приёмника, так как, часть усиления будет проходить в общем широкополосном тракте. Разделение широкополосных и узкополосных каналов целесообразно провести в УПЧ. На рис.15 приведена функциональная схема многоканалного приёмника с частотным разделением сигналов.
Рис.15В приёмнике импульсных сигналов на выходе каждого канала должен быть предусмотрен видеодетектор, видеоусилитель и пороговое устройство для цифрового выхода.
В том случае, если в ТЗ на радиоприёмник заданы высокие требования по подавлению зеркального канала и проработка варианта построения приёмника с одним преобразованием частоты показала, что фильтры приёмника получаются слишком сложными или вообще не реализуемыми, необходимо выбрать схему с двойным преобразованием частоты (рис.3, рис.4).
Два преобразования частоты используется для того, чтобы удовлетворить противоречивым требованиям ослабления влияния побочных комбинационных каналов приёма и высокой избирательности по соседним каналам.Возможны несколько типов супергетеродинных приёмников с двойным преобразованием частоты (рис.3 и рис.4) Рассмотрим супергетеродинный приёмник с двойным преобразованием частоты фиксированной настройкой и с понижением промежуточной частоты (рис.3).
Для получения высокой избирательности по побочным каналам приёма, в частности по зеркальному каналу, необходимо выбирать первую промежуточную частоту возможно боле высокой, но такой, чтобы усилители и фильтры тракта первого УПЧ-1 были легко реализуемыми. Для приёмников СВЧ можно выбирать первую промежуточную частоту из следующего условия [4]:
Выбор второй промежуточной частоты диктуется возможностями изготовителя высокоизбирательного фильтра ФСИ для получения заданной избирательности по соседнему каналу . Поэтому для выбора можно пользоваться неравенством:
МГц
Полосу пропускания линейного тракта приёмника аналогично п.1.3.1 можно определить по формуле (1.2), но запас полосы на нестабильности частот в тракте определяется по формуле [1]:
(1.21)
где — нестабильность частоты сигнала, и — нестабильность частот 1-го и 2-го гетеродинов, а и .
Для уменьшения влияния гетеродинов на полосу нестабильности можно использовать общий задающий генератор для создания гетеродинных напряжений, аналогично рис.4.
Если при этом выбрать верхнюю настройку гетеродина для первого и второго преобразователя, то есть взять и (или наоборот), то нестабильности частот гетеродинных напряжений частично компенсируются и полосу нестабильности можно сузить и брать равной:
где и — номера гармоник частоты задающего генератора, используемых для получения напряжений первого и второго гетеродина, а — нестабильность частоты задающего генератора.
В таких приёмниках можно стабилизировать оба гетеродинных напряжения одним кварцевым резонатором.Необходимо учитывать, что у приёмника с двойным преобразованием частоты два зеркальных канала.
Если первая промежуточная частота равна:
А вторая промежуточная частота равна:
То первый зеркальный канал приёма образуется на частоте:
а второй зеркальный канал приёма будет на частоте:
При выборе первой промежуточной частоты необходимо учитывать ослабление первого зеркального канала , а величину второй промежуточной частоты находят из условия получения требуемого ослабления соседнего канала.
Избирательность первого УПЧ должна быть такой, чтобы при выбранной обеспечить ослабление .
Полосу пропускания первого УПЧ выбирают из условия, чтобы она не влияла на полосу пропускания линейного тракта, то есть
Полосу пропускания второго УПЧ определяют по формуле (1.2).

Оцените статью
Добавить комментарий