Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты

Избирательная система тракта промежуточной частоты определяет его полосу пропускания и избирательность по соседнему каналу.

Сравнительно невысокие требования к избирательности радиовещательных приемников обычно удовлетворяются при однократном преобразовании частоты. В случае АМ - сигнала промежуточную частоту выбирают из следующего ряда: 110; 450; 465; 500; 930 кГц; или 1,6 МГц. Наиболее употребительны частоты 465 и 500 кГц. Стандартной промежуточной частотой ЧМ - приемников является частота 10,7 МГц.

Одновременно с выбором промежуточной частоты выбирается и способ обеспечения заданной избирательности. Используется либо распределенная по каскадам селекция, либо ставится ФСС — фильтр сосредоточенной селекции, чаще всего сразу после смесителя. Если выбрана сосредоточенная селекция, то используются слабоизбирательныеслабо избирательные или даже апериодические каскады УПЧ. В современных приемниках рекомендуется применение ФСС.

В табл. 2, 3 приведены основные параметры пьезоэлектрических фильтров, используемых в приемниках АМ и ЧМ - сигналов.

Таблица 332

Параметры ФСС для АМ - приемников. Таблица 2.

 

Параметры фильтра	Тип фильтра
ФП1-022	ФП1П-023	ФП1П-026	ФП1П-041
f П, кГц	465 2	465 2	465 2	465 2
, кГц	12,5 2	9,5 2	8,5 2	5,8 1,2
, дБ
, дБ	9,5	9,5	9,5	9,5
, кОм
, кОм

 

Обозначения, принятые в табл. 2: f _П – частота настройки фильтра, – полоса пропускания, – затухание за пределами полосы пропускания, – затухание в полосе пропускания, и – входное и выходное сопротивления фильтра.

 

Таблица 553

Параметры ФСС для ЧМ - приемников. Таблица 3

 

Тип фильтра	Параметры фильтра
, МГц	, кГц	K 0,05	, дБ	, Ом	, Ом	С
ФП1П-049а	10,7 0,1	175 25
ФП1П-049б	10,7 0,1	240 40	2,5

 

Здесь K _0,05 – коэффициент прямоугольности по уровню 0,05, С – шунтирующая емкость.

Пьезокерамические фильтры сегодня пользуются огромной популярностью у разработчиков массовой аппаратуры, поскольку они малогабаритны, технологичны, хорошо сохраняют свои селективные свойства на протяжении долгого времени, недороги. Поэтому «пьезокерамику» производят многие зарубежные фирмы, причем их продукция примерно одинакова по параметрам, номенклатуре и качеству. В качестве примера вВ табл. 4 приведены характеристики фильтров, выпускаемых фирмой Murata.

 

 

Таблица 774

Фильтры фирмы Murata. Таблица 4

 

Тип фильтра	Характеристики фильтра
0,7, кГц	0,1, кГц	, дБ	, дБ
SFE 10,7 MA5-A			4-6	30-43
SFE 10,7 MS2-A			4-6	40-45
SFE 10,7 MS3-A			4,5-7	40-45
SFE 10,7 MJ10-A			4,5 2,0	35-44

 

Пьезокерамический фильтр должен быть согласован с входной и выходной нагрузками. В ЧМ - приемниках рекомендуются в качестве нагрузки с обеих сторон сопротивления порядка 330 Ом.

Возможно также применение ФСС других типов: электромеханических, на LC -элементах. Методику расчета многозвенных LC - фильтров нетрудно найти в литературе. Допустимо применение УПЧ с распределенной избирательностью на основе каскадов, в которых используется нагрузка в виде пары связанных контуров.

При расчете профессиональных КВ-приемников в большинстве случаев потребуется применение двукратного преобразования частоты. Для КВ-приемников магистральной связи рекомендуется инфрадинная схема построения. Первая промежуточная частота выбирается выше максимальной частоты сигнала. Хорошие результаты по избирательности обеспечивают полосовые кварцевые фильтры, настроенные на первую промежуточную частоту. Они представляют собой сложную многорезонаторную систему, в состав которой входят (помимо резонаторов) согласующие ВЧ - трансформаторы, подстрочные элементы и т. д. Кварцы включают по дифференциально-мостовой схеме, помещают в общий экран и герметизируют. Выпускаются фильтры с частотами настройки 40; 45; 55,5 МГц и др. К таким фильтрам относятся ФП2П-2-1; ФП2П-4-1. Имеются великолепные японские, американские и западноевропейские изделия.

Характеристики фильтра ФП2П-4-1-В

Номинальная частота, МГц …………………………... 55,5

Полоса пропускания по уровню 3 дБ, кГц...………… 16

Затухание в полосе задержания, дБ, не менее ………. 60

Коэффициент передачи в полосе пропускания ……... 0,2

 

В современных приемниках достаточно широко используются монолитные кварцевые фильтры, представляющие собой решетку из электродов, попарно осажденных на поверхности кварцевой подложки. Пары электродов действуют как резонаторы, а участки между ними – как элементы связи. По сравнению с кварцевыми фильтрами, собираемыми из дискретных компонентов, монолитные фильтры обладают более высокой надежностью и обеспечивают миниатюризацию аппаратуры. Диапазон рабочих частот монолитных кварцевых фильтров от 2,5 до 150 МГц, полоса пропускания от 0,001 до 0,3% от средней частоты фильтра. Параметры фильтров близки к параметрам, приведенным в табл. 5.

Для согласования с предыдущим и последующим каскадами используются согласующие цепи в виде контуров с неполным емкостным подключением. С учетом согласующих цепей и дополнительной экранировки фильтр обеспечивает результирующее внеполосное затухание примерно 70 дБ.

Перспективны для применения также фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), которые обладают малыми габаритами и массой, низкой стоимостью и высокой воспроизводимостью параметров (табл. 6, 7).

Оценивая избирательность УПЧ КВ-приемников, следует учитывать интермодуляционные искажения. Поэтому должны быть приняты все меры по улучшению линейности высокочастотного тракта: выбор транзистора более высокой мощности, оптимизация рабочей точки, введение линейной отрицательной обратной связи, использование каскодных схем включения.

Вторая ПЧ выбирается из стандартного ряда (см. выше). Используются уже описанные средства избирательности. Основное усиление приемника обеспечивается в УПЧ-2. Проверяется избирательность по соседнему и второму зеркальному каналам приема.

В тракте промежуточной частоты телевизионного приемника в силу достаточно сложного характера ТВ-сигнала, содержащего компоненты сигнала изображения и сигнала звукового сопровождения, используются фильтры различного назначения. Основной фильтр, устанавливаемый на входе УПЧИ с совмещенными каналами звука и изображения, предназначен для формирования сложной амплитудно-частотной характеристики. Эта характеристика должна иметь три основных участка: для приема сигналов изображения, для приема сигналов звукового сопровождения и спад Найквиста для обеспечения неискаженного детектирования. Фильтр должен также обеспечивать заданное ослабление соседних каналов приема. В настоящее время он обычно выполняется как фильтр на ПАВ. Фильтры представляют собой высокоспециализированные устройства. Их выпуском занимается ряд зарубежных фирм. Характеристики некоторых таких фильтров приведены в табл. 6.

Кроме основного фильтра в телевизионных приемниках используется:

– режекторный фильтр в канале изображения, подавляющий сигнал звукового сопровождения;

– полосовой фильтр в канале звукового сопровождения, выделяющий сигнал второй ПЧ звука и не пропускающий сигнал изображения.

 

Таблица 5

Параметры ФСС на объемных волнах. Таблица 5

 

Диапазон средних частот, МГц	Полоса пропускания, кГц	Избирательность	, кОм	, кОм	, пФ	пФ	Затухание в полосе прозрачности, не более дБ
Расстройка, кГц	Затухание, дБ
0,1 – 1,0	2 – 10	10	26 – 55	0,5 – 7	2 - 7	–	–	5 – 12
1,0 – 5,0	4 – 10 10 – 20 20 – 50	10 50 300		1 – 5	1 – 5	20 – 40	30 – 200	5 – 12
5,0 – 10	10 – 20 20 – 50 50 – 250	30 100 550		0,6 – 5	0,25 – 1,5	10 – 30	10 – 60	5 – 12
10 – 25	10 – 20 20 –50 50 – 250	20 50 500		0,6 – 1,5	0,6 – 1,5	10 – 20	10 – 20	6 – 12
25 – 50	40 – 250	5000		0,2 – 0,5	0,2 – 0,5			10 – 20

 

 

Таблица 6

Фильтры на ПАВ для ТВ - приемников. Таблица 6

 

Тип фильтра	, Ом	, пФ	, Ом	, пФ	ПЧИ, МГц	Стандарт	Тип канала звука
КФПА2999				3,3	38,9	B/G, D/K	Совмещенный
КФПА2992		13,5		5,5	38,0	B/G, D/K	Совмещенный
КФПА1009		80,0			38,0	D/K	Совмещенный
КФПА1997					38,0	D/K	Параллельный
КФПА1994					31,5*	D/K	Параллельный
КФПА2012				5,0	38,0	B/G, D/K	Квазипараллельный
КФПА2013		17,4		4,5	38,9	B/G, D/K	Квазипараллельный.

 

*) Промежуточная частота звукового сигнала.

 

Таблица 7

Параметры фильтров на ПАВ. Таблица 7

 

Центральная частота, МГц	Полоса пропускания, МГц	Потери, дБ	Коэффициент прямоугольности	Затухание полосы, дБ	Неравномерность АЧХ в полосе пропускания, дБ
10,7	0,38		1,5		–
34,5	1,6	0,65	–	–	0,04
			–	–	0,1
			1,2	–	–
			–	–	0,3
			–	–	–
	1,2		–	–	–
			1,35	–	0,6
					0,5
			1,6	–	–

 

Выбор фильтров определяется стандартом ТВ-сигнала, определяющим значение второй промежуточной частоты звукового сопровождения (6,5 или
5,5 МГц). Примеры пьезокерамических фильтров: ФП1П8-62.01, ФП1П8-62.02, (полосовые); ФП1Р8-63.01, ФП1Р8-63.02 (режекторные).

Тракты промежуточной частоты радиолокационных приемников строятся как на основе распределенной, так и на основе сосредоточенной селекции. В случае распределенной селекции для расширения полосы пропускания УПЧ применяют расстроенные двойки или тройки каскадов, а также смешанную схему. В качестве ФСИ применяют LC -фильтры, пьезокерамические и кварцевые фильтры, интегральные фильтры на ПАВ.