Лекция
Это продолжение увлекательной статьи про приемник гетеродиный.
...
src="data:image/gif;base64,R0lGODlhkAH2APQAAP///8zMzJmZmWZmZjMzMwAAAP//zP//mf//Zv//M///AP/M///MzP/M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%0AxP1eDZILu572iAjhsHHP+977/vfAD77wh0/84hv/+MhPvvKXz/zmozoEADs=" data-auto-open loading="lazy" alt="гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов," >
Рис.13. Распределение мощности между несущей и боковыми частотами при АМ
Учитывая, что во избежание перемодуляции на пиках программы коэффициент модуляции m устанавливается около 0,3 (30%), а в среднем за счет пауз и тихих звуков он еще меньше, получаем, что более 96% мощности передатчика тратится на излучение несущей. А нужна она лишь для работы АМ детекторов в приемниках, хоть и простых, но довольно неудачных устройств, одинаково реагирующих на полезные сигналы и помехи.
На долю полезных, несущих информацию составляющих АМ сигнала остается лишь менее 4% излучаемой мощности. Отсюда следует, что 25-киловатный однополосный передатчик может вещать лучше, чем 500-киловаттная АМ радиостанция, было бы чем его слушать! Во-вторых, при установленной сетке частот радиостанций через 9 кГц на ДВ и СВ и через 5 кГц на КВ боковые полосы соседних по частоте станций сильно перекрываются и создают взаимные помехи. Интерференция несущих прослушивается как свист с частотой 5 или 9 кГц. Таким образом, отказ от излучения несущих и сокращение излучаемого каждой станцией спектра вдвое принес бы огромные выгоды и значительно повысил бы качество радиовещания.
Исследования показали, что оптимальным по помехозащищенности будет излучение двух независимых боковых полос на одной частично или полностью подавленной несущей, как показано на рис.14 (римскими цифрами обозначены различные программы). Разнос несущих при такой системе радиовещания увеличивается вдвое. Для сравнения с существующим положением попробуйте сами нарисовать спектры излучения нескольких соседних по частоте АМ станций при излучаемой ими полосе ЗЧ 50...10000 Гц и разносе несущих 5 или 9 кГц.
Рис.14. Диаграмма излучения двух независимых боковых частот при частично подавленной несущей
Перейти на однополосное радиовещание можно, лишь заменив парк приемников однополосными, позволяющими принимать как существующие АМ, так и будущие однополосные сигналы. Процесс, вероятно, будет длительным, и Международный консультативный комитет по радиосвязи (МККР) в Женеве рекомендует осуществить его в течение 10...15 лет.
Каким же должен быть приемник? Если копировать структурные схемы связных приемников, получается и сложно, и дорого. Кварцевый или электромеханический фильтр ПЧ должен разделять боковые полосы принимаемого сигнала, а ведь при низшей звуковой частоте 50 Гц промежуток между ними составляет всего 100 Гц. Следовательно, крутизна хотя бы одного ската фильтра должна достигать 400...500 дБ/кГц – цифра нереальная.
Выходом из положения была бы разработка предлагаемого ниже гетеродинного приемника с фазокомпенсационным подавлением одной боковой полосы и НЧ фазовращателем по схеме рис.11, который несложно выполнить в виде гибридной ИМС. Подобные приемники уже разработаны , и при промышленном производстве все их элементы можно объединить в одну ИМС. Что же касается стабильности частоты гетеродина то и здесь может помочь цифровая техника.
Следует отказаться от плавно перестраиваемого гетеродина и перейти к цифровому синтезу сетки частот через 9 кГц на ДВ, СВ и через 5 кГц на КВ. Одновременно легко осуществить и цифровую индикацию частоты настройки. Стабильность опорного кварцевого генератора может быть лучше 10–6, пример тому – широко распостраненные электронные часы, уходящие на несколько секунд за несколько месяцев. Нестабильность частоты синтезатора составит при этом менее 1 Гц на ДВ и СВ и до нескольких герц на КВ. ИМС синтезатора, которой у радиолюбителей еще нет, не намного сложнее МС часов, в огромных количествах выпускаемых промышленностью и доступных по стоимости.
Структурная схема гетеродинного радиовещательного приемника показана на рис.15. Он содержит преселектор Z1, УРЧ А1, служащий скорее для развязки цифровой части приемника от антенны, чем для усиления, четырехфазный смеситель U1 с синтезатором частоты D1 и индикатором частоты настройки Н1, НЧ фазовращатель U2, ФНЧ Z2 и УЗЧ А2. Оконечный усилитель ЗЧ А3 может быть встроенным или отдельным, общим для всего бытового радиокомплекса. Органом настройки приемника U3 может быть обычная ручка, связанная с потенциометром или оптоэлектронным формирователем импульсов, тастатура с памятью или автоматическое сканирующее устройство.
Рис.15. Структурная схема гетеродинного радиовещательного приемника
Смена боковых полос приема осуществляется переключателем входов НЧ фазовращателя или электронным коммутатором, изменяющим чередование фаз гетеродинного напряжения. Для перестройки преселектора или контура магнитной антенны можно использовать варикапы, а управляющее напряжение взять от потенциометра настройки или ЦАП, встроенного в синтезатор. Другим решением может быть переключение контурных конденсаторов преселектора цифровыми ключами, управляемыми кодом частоты настройки. Разумеется, все функции управления, памяти и индикации частот настройки, формирования гетеродинного напряжения можно поручить встроенному микропроцессору. Система АРУ приемника U4 может работать от звукового сигнала, подобно регуляторам уровня записи магнитофонов.
Разработку любительского варианта предложенного приемника можно вести уже сейчас, на имеющейся элементной базе. Быстродействие микросхем серии 176, например, достаточно для диапазона СВ, тем более ДВ. Даже при приеме существующих АМ сигналов приемник даст определенные преимущества: у него отсутствуют нелинейные искажения, вносимые обычным детектором огибающей, а возможность выбора любой из боковых полос во многих случаях позволит устранить взаимные помехи между станциями. Сравнительно простой ФНЧ Z2 обеспечит селективность, трудно достижимую в АМ супергетеродинах даже высшего класса.
И еще одно важное достоинство: при селективном замирания АМ сигнала уровень несущей может оказаться ниже уровня боковых полос, что в обычном приемнике вызывает большие искажения, делающие сигнал неразборчивым. Поскольку несущая для работы предложенного приемника не нужна, нелинейные искажения при селективном фединге в нем возникать не будут, может изменяться лишь тембр звучания.
Чтобы завершить обзор уже известных гетеродинных приемников, кратко разберем еще некоторые их разновидности.
Синхронный прием
Двухполосный асинхронный гетеродинный приемник не пригоден для приема АМ сигнала, поскольку даже при точной настройке фаза гетеродина будет изменяться относительно фазы сигнала. Когда колебания гетеродина синфазны с несущей, обе боковые полосы, преобразуясь на ЗЧ, складываются на выходе смесителя. Когда же колебания гетеродина находятся в квадратуре (сдвинуты на 90 градусов) относительно несущей, преобразованные на ЗЧ колебания боковых полос противофазны и компенсируют друг друга – сигнал ЗЧ пропадает. Поэтому в двухполосном приемнике необходимы средства синхронизации колебаний гетеродина с несущей.
Использование прямого захвата неэффективно, да к тому же открывает путь для помех со стороны других станций. Наилучшей из известных систем синхронизации является фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ). В ней колебания сигнала и гетеродина (рис.16) поступают на смеситель (фазовый детектор) U1, его выходной сигнал фильтруется (Z1), усиливается (А1) усилителем постоянного тока (УПТ) и подается на варикап V1, управляющий частотой гетеродина G1. При захвате сигнала устанавливается точное равенство частот сигнала и гетеродина и их относительный фазовый сдвиг около 90о.
Рис.16. Система фазовой автоподстройки частоты
Структурная схема петли ФАПЧ очень похожа на схему простейшего гетеродинного приемника, с той лишь разницей, что все ее элементы должны пропускать постоянную составляющую сигнала с выхода смесителя. Неизбежные при этом "дрейф" и "уход нуля" не позволяют получить от приемника с ФАПЧ такой же чувствительности, как у асинхронных гетеродинных приемников. Тем не менее, на основе системы ФАПЧ удается построить ряд приемников, пригодных для демодуляции ЧМ, ФМ и АМ сигналов (см., например, [10]), причем по ряду параметров (качество приема, простота схемы) они превосходят традиционные, а по некоторым (чувствительность, стабильность настройки) уступают им.
Приемник с ФАПЧ по схеме рис.16 может демодулировать ФМ сигнал с небольшим индексом модуляции, если постоянная времени RC фильтра Z2 достаточна велика и система ФАПЧ отслеживает лишь среднее значение частоты сигнала, не успевая реагировать на модуляцию Уменьшение постоянной времени фильтра Z2 делает приемник пригодным для демодуляции ФМ с большим индексом и ЧМ сигналов, при этом гетеродин достаточно точно отслеживает все изменения частоты входного сигнала, а управляющее напряжение на варикапе повторяет модулирующий сигнал ЗЧ. Подобные приемники описаны в книге [11], неоднократно повторялись радиолюбителями и даже выпускались промышленностью в виде радиоконструктора (УКВ тюнер "Старт-7104").
Синхронный прием АМ сигналов взможен при установке второго смесителя и ВЧ фазовращателя (рис.17). Гетеродинные напряжения на оба смесителя U1 и U2 подаются со сдвигом фазы 90 градусов, так же как и в схеме рис.9. Квадратурные сигналы ЗЧ фильтруются ФНЧ Z2 и Z3, усиливаются (А1, А2), один из сигналов служит выходным, а другой используется в системе ФАПЧ с элементами Z4 и V1. Усилитель А2 здесь должен быть УПТ. С его выхода можно снять и переменное демодулированное напряжение при ФМ входного сигнала.
продолжение следует...
Часть 1 гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Часть 2 - гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Часть 3 - гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Часть 4 - гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Часть 5 - гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Часть 6 Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря! - гетеродин, гетеродинный приемник, Параметры гетеродинов,
Анализ данных, представленных в статье про приемник гетеродиный, подтверждает эффективность применения современных технологий для обеспечения инновационного развития и улучшения качества жизни в различных сферах. Надеюсь, что теперь ты понял что такое приемник гетеродиный, гетеродин и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Устройства приема и обработки радиосигналов, Передача, прием и обработка сигналов
Комментарии
Оставить комментарий
Устройства приема и обработки радиосигналов, Передача, прием и обработка сигналов
Термины: Устройства приема и обработки радиосигналов, Передача, прием и обработка сигналов