В суперрегенеративном приемнике положительная обратная связь с УРС периодически изменяется с некоторой вспомогательной частотой, значительно превышающей частоту модуляции сигнала. Суперрегенеративному приемнику, как и регенеративному, свойственны искажения сигналов и интенсивные паразитные излучения, что не отвечает требованиям электромагнитной совместимости. Их достоинством является малая мощность источников питания при минимальных размерах и массе. Поэтому подобная структура используется для портативных приемников, допускающих большой уровень искажений.

Наибольшее распространение для подавляющего большинства радиосистем различного назначения получила супергетеродинная структура приемника с одно- или многократным преобразованием частоты (рис.2.1).

Часть приемника – преселектор, включающий ВЦ и УРС, подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию по частоте. С выхода преселектора напряжение сигналов и помех поступает на преобразователь частоты (ПЧ), где происходит изменение несущей частоты сигнала

Для этого сигнал и колебания местного генератора - гетеродина (Г) одновременно воздействуют на смеситель (См), представляющий собой нелинейный или параметрический элемент.

В результате на выходе смесителя возникает колебание, содержащие

составляющие с частотой сигнала  и его гармоник, гетеродина и его гармоник и большое число комбинационных составляющих с частотами  (n,m=0,1,2...- целые числа). Одна из этих комбинационных частот и используется в качестве новой несущей частоты выходного сигнала, называется промежуточной частотой:

 (2.1)

Поскольку сигнал несет в себе полезную информацию, в процессе преобразования частоты эта информация должна сохраняться, то есть ПЧ должен быть линейным. Таким образом, в процессе преобразования частоты происходит перенос спектра сигнала в область промежуточной частоты без нарушения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Частотно-избирательные блоки, расположенные за смесителем, настроены на частоту  и называются усилителями сигналов промежуточной частоты (УСПЧ). Промежуточная частота  всегда фиксирована, не зависит от частоты принимаемого сигнала  и выбирается намного ниже частоты сигнала. Поэтому на частоте  легко обеспечить требуемое устойчивое усиление. Так как УСПЧ не перестраивается по частоте, то это позволяет получить в супергетеродинном приемнике высокую частотную избирательность при неизменной полосе пропускания, а также реализовать оптимальную фильтрацию сигнала от помех, применяя согласованные фильтры на промежуточной частоте. Таким образом, в супергетеродинном приемнике устраняются основные недостатки приемника прямого усиления.

Наиболее часто, ввиду своих достоинств, применяется супергетеродинная схема.

Разрабатываемый приемник работает в диапазоне УКВ, с частотной модуляцией.

2.1. Определение ширины полосы пропускания ВЧ тракта.

Полоса пропускания высокочастотного тракта без системы АПЧ определяется формулой:

,                             (2.2)

где     - ширина спектра принимаемого сигнала, Dfсп=190 кГц,

dс ,dг  - относительная нестабильность несущей частоты сигнала dс=0 и частоты гетеродина,dг=10-3(гетеродина по схеме с общим эмиттером, без кварцевой стабилизации),

dпр=10-3, относительная нестабильность собственной частоты контуров тракта ПЧ приемника,

dн=10-3, относительная погрешность установки при беспоисковой настройке,

Fд мах=0, мах доплеровский сдвиг частоты (считаем приемник не передвигается с большой скоростью).

Fпр=10.7 МГц, промежуточная частота. Она будет определена и выбрана ниже, также будет доказано, что достаточно одного преобразователя частоты для обеспечения требований связанных с избирательностью по зеркальному каналу.

Подставляя приведенные данные в (4) получим,

Пf»400кГц

Для решения вопроса о необходимости применения АПЧ вводим коэффициент расширения полосы пропускания:

                                                (2.3)

Так как , то целесообразно применение системы АПЧ. В этом случае необходимую полосу пропускания приемника находим по следующей формуле:

                    (2.4)

где КЧАП – коэффициент подстройки системы ЧАП, КЧАП=15,

2.2 разбивка рабочего диапазона на поддиапазоны

Выбор способа разбивки диапазона частот приемника на поддиапазоны определяется следующими факторами:

А) классом приемника, назначением, условиями экспулатации;

Б) диапазоном рабочих частот и способом перестройки приемника поддиапазоне;

В) видом системы установки и индикации частоты настройки.

В целях унификации аппаратуры примем предопределенные решением ГКРЧ от 27.06.95 Протокола №6 поддиапазоны принимаемых частот таб.1. На вопрос о практической реализуемости КД=1.22, с помощью варикапов можно обеспечить КД порядка 1.2 – 1.6.

Таб.1

2.3 Расчет параметров АРУ

Принимаем схему АРУ, в которой регулировка усиления производится путем изменения тока эмиттера.

Принимаем степень изменения коэффициента усиления одного регулируемого каскада Л=10 раз.

Требуемое изменение коэффициента усиления приемника под действием АРУ нам задано Лм=60 дБ

Необходимое число регулируемых каскадов

                                        (2.5)

Количество регулируемых каскадов принимаем равным 3.

2.4 Выбор транзисторов и расчет их параметров

Выбор транзисторов для высокочастотного тракта приемника необходимо производить из следующих соображений:

1)     превышение предельной частоты усиления fг в несколько раз (5 - 10) по сравнению с максимальной рабочей частотой транзистора в данной конструкции:

2)     наличие параметров обеспечивающих выполнение заданных требований;

3)     минимальная стоимость.

В качестве усилительного элемента пригоден транзистор КТ399, его параметры приведены в таб.2.

Таб.2.

Выбираем режим работы транзистора, при котором Ik=3.5мА, при данном значении оптимальный коэффициент шума.

Дифференциальное сопротивление базы

                                               (2.6)

Входное сопротивление БТ по схеме с ОБ

                                  (2.7)

Определяем активные и реактивные составляющие Y параметров на частоте fmax=108 МГц.

Для этого предварительно находим вспомогательные коэффициенты

                                                     (2.8)

                                         (2.9)

                             (2.10)

Выходная полная проводимость в режиме полного сигнала (в схеме с ОБ)

                              (2.11)

Активная составляющая выходной полной проводимости Y22

          (2.12)

Полная проводимость прямой передачи

                                      (2.13)

где jк=0.26 мВ – температурный потенциал.

Поскольку транзистор работает с большим запасом по частоте, то за коэффициент усиления на рабочей частоте можно принять , докажем это

                       (2.14)

Выходная емкость

                        (2.15)

Полная проводимость обратной передачи

                              (2.16)

Емкость обратной связи

                               (2.17)

Поскольку транзистор работает с большим запасом по частоте, то входную емкость определим по формуле

                        (2.18)

Расчет параметров на ПЧ производим по формулам 2.8 – 2.18, результаты расчета приведены ниже.

В параметры транзистора в режиме преобразования

                 (2.19)

                (2.21)

        (2.22)

2.5 Выбор промежуточной частоты

Величина промежуточной частоты (ПЧ) выбирается из следующих соображений:

1)     ПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;

2)     ПЧ не должна совпадать с частотой какого либо мощного передатчика;

3)      Для получения хорошей фильтрации ПЧ на выходе детектора должно выполняться следующее условие:

                          (2.23)

4)     С увеличением fпр:

-         увеличивается избирательность по зеркальному каналу (ЗК);

-         уменьшается избирательность по соседнему каналу (СК);

-         уменьшаются входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к шунтированию контуров, а также понижается крутизна характеристики транзисторов;

-         ухудшается устойчивость УПЧ;

-         уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника;

-         облегчается разделение трактов ПЧ и НЧ;

-         увеличивается надежность работы АПЧ и так далее.

С уменьшением fпч свойства описанные в п. 4, становятся диаметрально противоположными.

Применение двукратного преобразования частоты позволяет использовать достоинства высокой и низкой ПЧ, однако при этом происходит значительное усложнение схемы.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6