Расчет избирательности радиоприемного устройства

Пусть задана структурная схема супергетеродинного приемника (рис. 1), на входе которого действуют:

сигнал с частотой f_с=9.80 МГц и амплитудой U_сА=55 мкВ;

три помехи с частотами и амплитудами: f_п1=7.40 МГц, U_п1А=140 мВ, f_п2=6.11 МГц, U_п2А=190 мВ, f_п3=9.78 МГц, U_п3А=230 мВ.

В приемнике используется нижняя настройка, т. е f_пч= f_с – f_г.

Значение промежуточной частоты: f_пч =1.6 МГц.

Во входном устройстве применен одноконтурный фильтр с K_0ву = 0.4, Q_кэ = 60.

Резонансный УРЧ имеет К_0урч = 5, Q_кэ = 70.

Преобразователь частоты построен по кольцевой схеме.

Параметры ФСИ: ΔF =15 кГц, S_ск =8 дБ/кГц, σ_пп = 3 дБ.

1. Рассчитываем частоту гетеродина

2. f_г = f_с – f_пч = 9.8 – 1.6 = 8.2 МГц2. По формуле (17) определяем частоты каналов (f_кп) приема при q, s< 2, f_г=8.2 МГц, f_пч=1.6 МГц. Результаты расчетов сводим в табл. 4.

Таблица 4 - Результаты расчетов

Убеждаемся, что один из каналов приема соответствует частоте сигнала (6.6 МГц). Частота зеркального канала f_зк=6.6 МГц, канала на промежуточной частоте f_пч=1.6 МГц. Строим диаграмму (рис. 2), иллюстрирующую расположение f_кп на частотной оси. Каждый канал приема условно показываем в виде "дельта-функции". На самом деле каналы имеют конечную полосу пропускания, зависящую от ΔF_ф. Около каждого канала обязательно показываем соответствующие значения s и q. Чем выше порядок комбинационного преобразования (s+q), тем, в общем случае, меньше интенсивность дополнительного канала приема, что на диаграмме изображаем приближенно высотой "дельта-импульса".

Рисунок 2 - График побочных каналов приема и помех

3. Сравниваем значения частот помех на входе приемника f_п1, f_п2, f_п3 с частотами дополнительных каналов приема. Убеждаемся, что частота fп1 =7.40 МГц совпадает с частотой канала приема при q=2, s=2.
Частота f_п3 =9.78 МГц близка к частоте основного канала, поэтому первая помеха возможно окажется опасной из-за неидеальности ФСИ (помеха по соседнему каналу).

Помеха с частотой f_п2 =6.11 МГц не попадает ни в один из каналов приема. Проверка опасности второй помехи с точки зрения многосигнальной избирательности будет проведена ниже.

4. Определяем ослабление 1-й помехи (с частотой f_п1 =7.40 МГц) в отдельных каскадах ВЧ тракта приемника.

Рассчитываем ослабление 1-й помехи во входном устройстве. Для этого, согласно (19), рассчитываем значение обобщенной расстройки, соответствующей f_п1

Рассчитываем ослабление 1-й помехи в УРЧ

Далее определяем

Σ_{урч 1}= -20 lg[γ_урч(f_п1)] = -20 lg(0.018) = 80.3 дБ

Σ_{урч 2}= -20 lg[γ_урч(f_п2)] = -20 lg(0.021) = 77.3 дБ

Ослабление 1-й помехи в преселекторе

Σ_{прес 1}=σ_урч2+ σ_{урч 1}= 80.3 + 77.3 = 157.6дБ

По табл.2 для кольцевой схемы определяем дополнительное ослабление в ПрЧ d_прч(f_п1) = 0.03, что соответствует

Σ_прч1= -20 lg[d_прч(f_п1)] = -20 lg(0.03) = 30.5 дБ

Ослабление 1-й помехи в ФСИ равно нулю, так как после преобразования частота помехи (при s=2, q=2):

f_пр1= 2 ∙ f_п1 - 2 ∙ f_г = 2 ∙ 10 - 2 ∙ 9 = 2 МГц

точно совпадает с f_пч, т. е. с центральной частотой настройки ФСИ. Таким образом σ_ф1=0 дБ.

5. Для 1-й помехи по (28) определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора:

дБ

6. Определяем по (29) значения напряжения 1-й помехи на входах УРЧ и ПрЧ:

U_п1урч = U_п1А K_0ву γ_урч (f_п1) = 140∙0.4∙ 0.018 = 1.008мВ;

U_{п2 урч} = U_п1А K_{0 ВУ}γ_урч (f_п1) K_{0 урч} γ_урч(f_п2)= 140 ∙0.4∙ 0.062 ∙ 5 ∙ 0.021 = 0.11мВ.

Напряжение 1-й помехи на входе УРЧ не превышает 10 мВ, что позволяет не принимать во внимание нелинейное взаимодействие 1-й помехи с сигналом в этих каскадах.

7. Определяем ослабление 3-й помехи (с частотой f_п3 = 9.78 МГц) в отдельных каскадах ВЧ тракта приемника.

Отстройка помехи от частоты сигнала составляет Δf_п3 = | f_п3 – f_с | = 9.78 -9.8 = 0.02МГц = 20 кГц, что сопоставимо с полосой пропускания ФСИ, следовательно, помеха находится в одном из соседних каналов и через преобразователь частоты пройдет с тем же коэффициентом передачи, что и сигнал, т.е. d_прч(f_п2)=1,σ_прч2=0дБ.
Основное ослабление 3-й помехи должен обеспечить ФСИ. В соответствии с (22) записываем:

откуда получаем

кГц

и в соответствии с (23)

σ_ф3 = σ_пп + S_ск ∙Δf3 = 3 + 8 ∙ 12.5 = 103 дБ

Далее можно сосчитать σ_урч3.1 и σ_урч3.2, однако очевидно, что в нашей задаче они будут очень малы, так как при добротности одиночного контура Q_кэ = 60 его полоса пропускания составляет

кГц

При добротности одиночного контура Q_кэ = 70 его полоса пропускания составляет

кГц

т. е. помеха с f_п3 попадает в полосу пропускания УРЧ. Считаем, что σ_урч3.1 = σ_урч3.2 =0. Этот вывод подтверждают и построенные ниже (в п. 11) характеристики избирательности УРЧ и преселектора.

8. Для 3-й помехи по (28) определяем отношение сигнал-помеха на входе детектора:

дБ

9. Значения напряжения 3-й помехи на входах УРЧ составляют:

U_п1урч = U_п3А K_0ву = 230 ∙ 0.4 = 92 мВ;

U_{п2 урч} = U_п3А K_0ву K_0урч = 230∙0.4∙5 = 460 мВ.

Напряжение 3-й помехи на входе УРЧ существенно выше (460 мВ и 92 мВ), поэтому при проектировании приемника с учетом требований многосигнальной избирательности [4] следует рассмотреть возможность ее нелинейного взаимодействия с f_п1, f_п3 и f_с.

10. Помеха с частотой f_п2 = 6.11 МГц не попадает ни в один из дополнительных каналов приема и ее уровень после ФСИ будет пренебрежимо мал. Таким образом, можно принять σ_п2→∞.

Это, однако, не означает, что данная помеха не может представлять опасности радиоприему. Проверим, является ли напряжение помехи на входах УРЧ достаточным для возникновения в этих каскадах нелинейных эффектов, приводящих к блокированию, перекрестной и интермодуляции.
Определяем по (19), (20) и (21) значения относительной расстройки и относительных коэффициентов передачи, соответствующих 2-й помехе:

Определяем ослабление 2-й помехи в УРЧ и преселекторе:

Σ_{урчЧ 2.1} = -20 lg[γ_урч(f_п2)] = -20 lg(0.013) = 86.85 дБ

Σ_{урчЧ 2.2} = -20 lg[γ_урч(f_п2)] = -20 lg(0.012) = 88.45 дБ

Σ_{прес 3}= σ_{урч 2.1}+ σ_{урч 2.2}= 86.85 +88.45 =175.3дБ

Далее по (29) находим значения напряжения 2-й помехи на входах УРЧ и соответственно:

U_п2урч=U_п2А∙K_0ву∙σ_ву(f_п2.1)=190 ∙ 0.4 ∙ 0.013=0.988мВ;
U_{п2 урч} = U_п2А K_0ву∙σ_ву(f_п2.1)∙K_0урч∙σ_урч(f_п2.2) = 190 ∙ 0.4 ∙ 0.013 ∙ 5 ∙ 0.012 = 0.059мВ.

Эти напряжения существенно ниже 10 мВ и не могут вызвать нелинейных эффектов.

Поиск по сайту: