Определение избирательности по соседнему каналу в преселекторе.

В преселекторе и в канале первой промежуточной частоты (при двойном преобразовании) обеспечивается предварительная избирательность по соседнему каналу. Необходимо оценить значение избирательности по соседнему каналу в преселекторе и канале 1 промежуточной частоты, (при его наличии). Как правило, это значение будет небольшим, но на него нужно будет уменьшить заданное значение избирательности по соседнему каналу и производить расчёты канала промежуточной частоты (второй промежуточной частоты, при двойном преобразовании), опираясь на оставшееся значение.

В преселекторе избирательность по соседнему каналу определяется выражением

где n – количество контуров преселектора,

Q_э – эквивалентная добротность контуров преселектора,

2Df – полоса частот на на границах которой оценивается избирательность,

f_cmax – максимальная частота сигнала.

В приёмниках АМС избирательность по соседнему каналу оценивается при расстройке 9 кГц, стало быть 2Df = 18 кГц , в приёмниках ЧМС – на границах девиации частоты.

Если применяется двойное преобразование, то дополнительно к предварительной избирательности по соседнему каналу, обеспечиваемой в преселекторе, добавляется избирательность по соседнему каналу, обеспечиваемая в канале первой промежуточной частоты. Если УПЧ1 построены с использованием одиночного контура то используется выражение

Если в канале первой промежуточной частоты применены полосовые фильтры, то используется формула

2.3.4. Расчет количества и выбор типа резонансных систем тракта промежуточной частоты, расчёт полосы пропускания РПУ

УПЧ – это каскады, предназначенные для основного усиления принимаемого сигнала на пониженной промежуточной частоте и для обеспечения основной селекции по соседним станциям. Необходимо выбрать тип колебательных систем и рассчитать их количество. Колебательные системы канала промежуточной частоты должны обеспечить заданную избирательность по соседнему каналу, уменьшенную на значение избирательности по соседнему каналу, обеспечиваемую в преселекторе и канале первой промежуточной частоты, при его наличии. Расчёты производим от простого к сложному.

Нагрузка УПЧ – одиночные колебательные контура.

При использовании в качестве нагрузки каскадов УПЧ одиночных контуров, расчет производится по формуле

где n – количество одиночных контуров для обеспечения заданной селективности,

2Df – полоса частот на на границах которой оценивается избирательность (порядок выбора значения определён выше),

f_пр – промежуточная частота (в случае двойного преобразования частоты подставляется значение f_пр2),

Q_э – добротность одиночных контуров, выбирается с учётом значения промежуточной частоты по табл.1

За редким исключением, одиночные контура не обеспечивают требуемой избирательности по соседнему каналу

Нагрузка УПЧ – двухконтурные полосовые фильтры.

При использовании в качестве нагрузки каскадов УПЧ одиночных контуров, расчет производится по формуле

Q_э – добротность контуров, которая должна быть такой, чтобы обеспечить заданную полосу пропускания и селективность по соседнему каналу. Обычно выбирают Q_э = 100…110 при промежуточной частоте до 300 кГц и Q_э = 150…160 при промежуточной частоте выше 300 кГц.

Необходимо учесть, что один двухконтурный фильтр является нагрузкой смесителя.

Нагрузка УПЧ – пьезоэлектрические фильтры.

В радиовещательных приемниках могут использоваться пьезоэлектрические фильтры, имеющие малую массу и габариты. Их параметры приведены в таблице 2. Если в приёмнике избирательность по зеркальному каналу обеспечивается на стандартных промежуточных частотах, то можно применить пьезоэлектрические фильтры, избежав расчётов, но не более 2 каскадов. Исходя из данных таблицы 2, пара фильтров обеспечивает избирательность от 52 до 110 дБ.

Обращаем внимание, на то, что в принципиальной схеме в этом случае надо предусмотреть согласующие сопротивления со стороны входа и выхода, а при расчёте общего коэффициента усиления, необходимо учесть затухание в каждом фильтре, переведя значения коэффициента затухания по таблице из дБ, в разы. Понятно, что большого коэффициента усиления УПЧ с пьезоэлектрическими фильтрами не дадут, в этом случае, для обеспечения требуемой чувствительности надо будет применять ещё УПЧ апериодические (резистивные), которые селекции не обеспечивают, а предназначены только для усиления амплитуды сигнала ПЧ. Порядок расчёта чувствительности будет пояснен ниже.

Таблица 2. Пьезоэлектрические фильтры вещательных РПУ

Понятно, что большого коэффициента усиления УПЧ с пьезоэлектрическими фильтрами не дадут, в этом случае, для обеспечения требуемой чувствительности надо будет применять ещё УПЧ апериодические (резистивные), которые селекции не обеспечивают, а предназначены только для усиления амплитуды сигнала ПЧ. Порядок расчёта чувствительности будет пояснен ниже.

Нагрузка УПЧ – фильтр сосредоточенной селекции (ФСС).

При расчёте ФСС используется сложная методика расчёта, с применением графиков и необходимостью расчёта требуемой полосы пропускания РПУ. Поэтому, рассмотрим порядок расчёта полосы пропускания РПУ, прежде, чем приведём порядок расчёта ФСС.

Расчёт требуемой полосы пропускания без учёта нестабильности гетеродина и неточности сопряжения.

Полоса пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника зависит от полосы излучаемых частот передатчика, то есть от ширины спектра принимаемого сигнала, и от нестабильности частоты гетеродина приемника.

При двухполосной амплитудной модуляции полоса частот излучения передатчика:

2D¦_с = 2F_в

где F_в – верхняя частота модуляции (верхняя частота информационного сигнала).

При однополосной модуляции с полностью подавленной несущей

2D¦_с = F_в – F_н

где Fн – нижняя частота модуляции (верхняя частота информационного сигнала).

При однополосной модуляции с частично подавленной несущей

D¦_с = (f_н + F_в) – f_н = F_в

Для приёмников с ЧМ

а) при узкополосной частотной модуляции с индексом ЧМ меньше единицы , если m_f < 0,5, гдеD¦ – девиация частоты, то ширина спектра принимаемого сигнала

D¦_с » 2F_в

б) если m_f » 1...1,5, то ширина спектра принимаемого сигнала

D¦_с = 2F_в (1 + m_f + )

в) при широкополосной частотной модуляции с индексом ЧМ больше 1,5 , ширина спектра принимаемого сигнала

D¦_с = 2(D¦ + F_в),

Расчёт требуемой полосы пропускания с учётом нестабильности гетеродина и неточности сопряжения.

Из-за нестабильности гетеродина и неточности сопряжения необходимо увеличивать полосу пропускания РПУ на 2D¦_нест ³ 2 (D¦_сопр + D¦_гет).

где D¦_сопр– величина допустимой неточности сопряжения настройки контуров преселектора и гетеродина, которую выбирают по таблице 3

Табл.3

D¦_гет –возможное отклонение частоты гетеродина, определяющееся изменениями температуры, напряжения источников питания, механическими воздействиями внешней среды.

D¦_гет = f_гет ∙ Н_{0 гет},

где Н_{0 гет}–относительная нестабильность частоты гетеродина, приведенная в таблице 4

Табл4.

Полоса пропускания приемника с учётом нестабильности гетеродина и неточности сопряжения определяется по формуле:

2D¦_РПУ ³ 2 D¦_с + 2D¦_нест

Расчёт требуемой полосы пропускания с учётом действия системы АПЧ.

Система АПЧ подстраивает частоту гетеродина, поддерживая значение промежуточной частоты стабильным. АПЧ, в результате это позволяет уменьшить полосу пропускания приемника:

где K_АПЧ – коэффициент автоподстройки частоты, на практике принимается K_АПЧ = 30…40.

Порядок расчёта ФСС

После расчёта требуемой полосы пропускания, вернёмся к расчёту избирательности по соседнему каналу, обеспечиваемую ФСС

Часто в РПУ используют принцип сосредоточенной селекции, когда в качестве нагрузки смесителя используют фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), который обеспечивает всю заданную селективность по соседнему каналу (рис.8 ). Обычно выбирают до 6 звеньев ФСС в зависимости от заданной селективности, но теоретически возможно до 10. Остальные каскады УПЧ, в этом случае, являются апериодическими (резистивными) и используются только для усиления сигнала ПЧ.

Рис.8 4-х звенный ФСС

Порядок ориентировочного расчета ФСС:

а) Определяем значение конструктивной добротности контуров из условия

,

где 2Df_ФСС – требуемая полоса пропускания ФСС на уровне 3 дБ (равна полосе пропускания РПУ, выше был приведён порядок расчёта).

б) Определяется расчетное значение добротности ФСС

.

в) Находится величина относительной расчетной расстройки

,

где Df – абсолютная расстройка, при которой задана селективность.

г) Рассчитывается коэффициент

.

д) По графику (рис.9), на пересечении значений a и β определяется селективность при расстройке Df для одного звена ФСС.

е) Находится количество звеньев ФСС, требуемое для обеспечения заданной селективности по соседнему каналу,

.

ж)По графику (в верхнем правом углу рис. 9) определяется коэффициент передачи фильтра

,

который затем необходимо будет учесть при расчете общего коэффициента усиления.

Рис. 9. Графики для расчета ФСС

2.3.5 Расчёт требуемого усиления РПУ и количества каскадов, необходимых для его обеспечения.