Преобразователи частоты и усилители промежуточной частоты в супергетеродинных приемниках с использованием фильтров сосредоточенной селекции и пьезокерамических фильтров.


Особенность супергетеродинного приемника заключается в пре­образовании принимаемых высокочастотных колебаний в колеба­ния другой частоты, величина которой для данного приемника

всегда постоянна. Ее называют промежуточной частотой, так как в большинстве случаев она ниже несущей частоты принимаемых колебаний, но выше всех частот модуляции.

Процесс преобразования высокочастотных колебаний в коле­бания промежуточной частоты осуществляется в преобразователь­ном каскаде приемника. Обычно его называют преобразователем частоты. В результате работы этого каскада происходит пониже­ние несущей частоты сигнала и его боковых частот, но закон мо­дуляции сигнала остается неизменным .

Постоянство промежуточной частоты и ее сравнительно не­большая величина позволяют иметь в приемнике большое число усилительных каскадов, содержащих колебательные контуры, не перестраиваемые в процессе его эксплуатации. Благодаря этому супергетеродинные приемники могут обладать очень высокой чув­ствительностью, хорошей избирательностью и равномерным уси­лением в пределах требуемой полосы пропускания.

Схемы преобразователей частоты (структурная на рисунке) бывают различные, но в лю­бой из них имеются гетеродин и смеситель. Гетеродин представ­ляет собой маломощный генератор вспомогательных колебаний высокой частоты, перестраиваемый одновременно с изменением настройки высокочастотных каскадов приемника. Смеситель яв­ляется устройством, в котором происходит смешивание колебаний гетеродина с колебаниями принимаемого сигнала и детектирова­ние их при помощи нелинейного элемента.

Выделение напряжения промежуточной частоты осуществляет­ся при помощи резонансной системы смесителя, состоящей из од­ного или нескольких колебательных контуров.

Для радиолокационных приемников характерно при­менение односеточного и диодного преобразования частоты.

В односеточном преобразователе частоты напряжение сигнала и напряжение гетеродина подаются на одну и ту же сетку трехэлектродной или пятиэлектродной лампы, работающей в режиме анодного детектирования. Иногда применяется сеточное детекти­рование.

Односеточное преобразование частоты типично для диапазона метровых волн. Оно применяется также (исключительно на три­оде) в приемниках дециметрового диапазона.

В диодных преобразователях частоты применяются вакуумные и полупроводниковые диоды. Диодное преобразование частоты с использованием вакуумных диодов получило наибольшее приме­нение в приемниках дециметрового диапазона. Иногда оно при­меняется и на метровых волнах. Диодное преобразование на по­лупроводниковых диодах применяется главным образом в диапа­зоне сантиметровых волн.

Основным достоинством диодного преобразователя частоты яв­ляется меньший уровень собственных шумов по сравнению с односеточным преобразователем.

Тракт промежуточной частоты приемника заключен между смесителем и детектором. Он представлен многокаскадным уси­лителем. В формиро­вании частотной характеристики тракта промежуточной частоты весьма существенное значение может иметь резонансная нагрузка смесителя.

Число каскадов УПЧ бывает от 2 до 12. Их общее усиление по напряжению достигает сотен тысяч. В результате значитель­ного и притом избирательного усиления в УПЧ происходит окон­чательное выделение принимаемого сигнала. На выходе этого уси­лителя практически нет помех, а уровень сигнала достаточен для неискаженного детектирования.

Большое число каскадов в УПЧ возможно потому, что про­межуточная частота приемника постоянна и относительно неве­лика. Постоянство промежуточной частоты позволяет применять в усилителе сложные колебательные системы и настраивать их таким образом, чтобы форма частотной характеристики всего тракта была близка к прямоугольной. Тем самым обеспечивается высокая избирательность приемника при наличии требуемой по­лосы пропускания.

Каскады УПЧ можно классифицировать по следующим при­знакам:

по типу усилительных приборов (транзисторные и лампо­вые) ;

по способу включения усилительных приборов (с общим эмиттером, с общей базой, с общим катодом, с общей сеткой, каскадные и др.;

по виду нагрузки усилительных приборов (с одиноч­ными контурами, с полосовыми фильтрами или апериодиче­ские) ;

по способу настройки контуров (с одинаковой или различ­ной настройкой);

по ширине полосы пропускания (узкополосные или широко­полосные) ;

по виду амплитудной характеристики (линейные или ло­гарифмические).

Основными параме­трами УПЧ являются полоса пропускания и коэффициент усиления. В радиовещательных и связных приемниках на транзисторах широко применяют преобразователи частоты, в которых нагруз­кой смесителя является многозвенный полосовой фильтр. Наибо­лее часто его называют фильтром сосредоточенной селекции (ФСС). Этот фильтр может состоять из 3—5 обычных контуров или представлять собой электромеханическую систему.

Преобразовательный каскад с ФСС обладает очень хорошей частотной характеристикой, но имеет небольшой коэффициент уси­ления (порядка единиц). В таком преобразователе осуществляется достаточная избирательность принимаемого сигнала (не пропу­скаются помехи), но усиление выделенного сигнала недоста­точно.

Уровень полезного сигнала можно увеличить при помощи лю­бого усилителя с достаточно широкой полосой пропускания (де­сятки килогерц). Его каскады могут быть апериодические (резисторные) или резонансные.

Расчет элементов ФСС осуществляют графоаналитическим ме­тодом. Он прост и достаточно точен. В этом расчете обычно опре­деляют не полосу пропускания фильтра, а степень ослаблений помехи по соседнему каналу, т. е. избирательность каскада при заданной расстройке. Полоса пропускания усилителя выступает в расчете заданной величиной. В радиовещательных приемниках она бывает 7—10 кГц.

Наряду с ФСС из обычных контуров в приемниках связи и в радиовещательных приемниках применяют электромеханические фильтры. В них используют элементы правильной формы (пла­стины, стержни, диски, шарики), обладающие магнитострикционными или пьезоэлектрическими свойствами. Электромеханические фильтры имеют частотную характеристику, очень близкую к прямоугольной. Габариты и вес таких фильтров малы. Полоса про­пускания может быть от десятков герц до единиц килогерц.

Билет № 11.









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь