Файл: 1 Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов.docx

Принцип построения супергетеродинного приемника

Додетекторный тракт содержит преобразователь частоты (ПрЧ). ПрЧ выполняют с использование нелинейных элементов. На ПрЧ подают принимаемый сигнал (на частоте fс) и сигнал местного генератора (гетеродина) с частотой fг. В зависимости от соотношения fс, fг, fпч различают: fпч=fг – fс – приемник с верхним сопряжением fпч=fс – fг – приемник с нижним сопряжением Основную обработку сигнала в додетекторном тракте (усиление и фильтрацию) проводят на промежуточной частоте (fпч) Для этого служат усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и фильтр сосредоточенной избирательности (ФСИ)

Преобразование частоты

Временное представление		Спектральное представление
Точка а (вход сигнала)
Точка б (вход гетеродина)
Точка в (выход ПЧ)

Супергетеродинный приемник свободен от недостатков, свойственных приемнику прямого усиления:

• 
  Достаточно просто обеспечить необходимое усиление додетекторного тракта на более низкой f_пч
  

Например, f_с=15 МГц, а f_пч=465 кГц. Основное усиление производим на частоте 465 кГц

• 
  Достаточно просто обеспечить требуемую избирательность на более низкой и неперестраиваемой f_пч
  

Во-первых,

---

, а не , как в приемнике прямого усиления

Во-вторых,

В качестве ФСИ можно использовать неперестраиваемые высокодобротные кварцевые или ПАВ фильтры

• 
  Достаточно просто обеспечить перестройку приемника с малым изменением параметров
  

Полоса пропускания приемника определяется ФСИ, его полоса не зависит от частоты настройки

Основные проблемы, возникающие в супергетеродинных приемниках:

• 
  Наличие дополнительных каналов приема, их надо подавлять
  
• 
  Необходимость обеспечения высокого качества сигнала гетеродина
  
• 
  Возможное излучение сигнала гетеродина в антенну
  

Проблема дополнительных каналов приема в супергетеродине

		АЧХ ФСИ
На выходе нелинейного элемента НЭ возникают комбинационные продукты с преобразованными частотами
	q=0,1,2… - номер гармоники гетеродина s=1,2,3… - номер гармоники входного воздействия
ФСИ пропустит только составляющие, попадающие в его полосу пропускания, т.е.

Пример: fГ=20 МГц, fПЧ=1 МГц
s q Частота канала приема, МГц 1 1 Зеркальный канал Основной канал приема 1 2 1 0 Канал на ПЧ 2 2 2 0

---

Для лучшего подавления зеркального и других дополнительных каналов приема следует:

• 
  Увеличивать значение ПЧ
  
• 
  Увеличивать добротность резонаторов преселектора
  
• 
  Увеличивать число резонаторов преселектора
  
• 
  Использовать специальные структуры ПрЧ (балансные, кольцевые), обеспечивающие подавление некоторых доп.каналов за счет фазовых соотношений
  

Хорошее подавление доп.каналов обеспечивает использование перемножителя аналоговых сигналов в качестве ПрЧ

	Такой ПрЧ имеет 2 канала приема: ОК и ЗК

Значение ПЧ выбирают из компромиссных соображений:

• 
  Для лучшего подавления ЗК и других доп. каналов f_ПЧ следует увеличивать
  

• 
  Для лучшего подавления соседних каналов, для приближения формы АЧХ додетекторного тракта к прямоугольной, а также для облегчения усиления сигнала f_ПЧ следует уменьшать
  

Значения ПЧ стандартизированы:

Приемники АМ РВ (ДВ, СВ, КВ диапазоны): f_ПЧ = 465 кГц (455 кГц)

Приемники ЧМ РВ (УКВ диапазон): f_ПЧ = 10.7 МГц

Приемники ТВ вещания: f_ПЧ = 38.0 МГц

Приемники радиорелейных, спутниковых линии связи: f_ПЧ = 70 МГц

В некоторых случаях делают приемники с двойным и тройным преобразование частоты

---

Приемники прямого преобразования (с преобразованием на нулевую пч)

Преобразовав сигнал в основную полосу (Baseband), можно сформировать частотную характеристику приемника с помощью ФНЧ, а не полосовых фильтров

Однако решение «в лоб» приводит к недопустимым искажениям сигнала, связанными с наложениями спектров верхней и нижней боковой принимаемого сигнала

Так можно принимать сигналы с некоторыми видами модуляции, например ОМ, а при точной синхронизации гетеродина и несущей принимаемого сигнала – АМ. В этом случае ПрЧ выполняет роль детектора (синхронный детектор)

Универсальная структура приемника прямого преобразования содержит квадратурный ПрЧ.

Полученные квадратуры (I и Q) несут полную информацию о сигнале, но уже не на радиочастоте, а в основной полосе.

Обработав сигналы квадратур, можно осуществить детектирование сигнала. Например, при АМ алгоритм детектирования:

Приемники с цифровой обработкой сигнала

Приемник с оцифровкой сигнала в основной полосе



Приемник с оцифровкой сигнала на радиочастоте



Важнейшие преимущества ЦОС при радиоприеме:

• 
  Возможность существенно повысить функциональность РПрУ
  
• 
  Высокая и прогнозируемая точность обработки сигналов
  
• 
  Отсутствие разброса параметров (повторяемость)
  
• 
  Возможность реализации фильтров высокого порядка с высокой степенью прямоугольности
  

---

Пример. Радиовещательный приемник св диапазона

Модуляция АМ

Диапазон частот 517 – 1607 кГц. Частоты несущих кратны 9 кГц (522, 531, 540, .., 1602 кГц)

f_ПЧ = 465 кГц, F = 7 - 10 кГц

Диапазон перестройки гетеродина f_Г = 987 - 2067 кГц. Гетеродин: LC-генератор или синтезатор частот (СЧ)

f_ЗК = 1452 - 2532 кГц

Пример. Приемник мобильной станции gsm 900

		Модуляция GMSK Диапазон частот 935 – 960 МГц Частоты несущих кратны 200 кГц (935.2, 935.4, 935.6, .., 959.8 МГц) Всего 124 частотных канала
Метод доступа FDMA/TDMA
fПЧ = 240 МГц, F = 200-300 кГц Диапазон перестройки гетеродина fГ = 1175.2 – 1200.2 МГц Гетеродин - СЧ fЗК = 1415.2 – 1440.2 МГц			Преселектор неперестраиваемый, на основе ПАВ фильтров
			ФСИ – ПАВ фильтр f0 = 240 МГц, F = 200-300 кГц

При передаче/приеме телефонии тракт цифровой обработки решает задачи:

Речевое кодирование / декодирование Канальное кодирование / декодирование Шифрация / дешифрация

Адаптивная фильтрация (эквалайзинг) при приеме Мультиплексирование / демультиплексирование Модуляция/ демодуляция

Статическими характеристиками во входной системе координат называются зависимости токов активного элемента от напряжения е_у , снятые при фиксированных значениях е_к:

i_y, i_k, i_и = f(e_у), при е_к=const

Соответственно в выходной системе координат статические характеристики описываются следующими выражениями:

---