рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Частотообразование КВ ПРМ с двойным преобразвание частоты.

Частотообразование КВ ПРМ с двойным преобразвание частоты. - раздел Философия, Радиосвязь - процесс передачи абоненту по радиоканалу информации посредством технических средств.       Певая Промежуточная Частота –...

 

 

 

Певая промежуточная частота – 60 МГц. Первая ПЧ изображена в виде АЧХ ПФ. частота гетеродина при fпч =f2- f0 равна (61.5...91.5 МГц) .

Зеркальный канал приема в этом случае до 150 МГц .

Это инфрадинное частотообразование (fпч > fверх). При этом мы существенно уменьшаем требования к преселектору по подавлению зеркального и прямого канала приема.

В КВ диапазоне доминирует АМ и однополосные виды модуляции. Полоса частот при однополосной модуляции для человеческой речи 3.1 кГц, т к частотный диапазон человеческой речи 0.4-3.4 кГц.

Выбранный номинал ПЧ равный 60 кГц не позволяет нам реализовать требуемую селективность приемника по соседнему каналу приема. Поэтому выберем второе преобразование частоты для обеспечения требуемой селективности по соседнему каналу приема.

Частота 465 кГц удовлетворяет предъявляемым требованиям. Для преобразования сигнала из первой ПЧ во вторую необходимо выбрать частоту гетеродина, равную либо 60.5 ,либо 59.5 кГц.

 

Спектр сигнала гетеродина бесконечен и попадает в полосу пропускания вполне законно. Часть шумов гетеродина всегда попадает в полосу пропускания фильтра ПЧ, что приводит к тому, что полезный сигнал на входе смесителя может быть «забит» шумовой составляющей спектра гетеродина 2.

мкВ
Г2
СМ

 


Если полезный сигнал на входе равен 1 мкВ , уровень сигнала гетеродина 1В, мы должны иметь подавление шумов гетеродина 120 ± ∆U дБ, где ∆U- отношение сигнал/шум. Мощность измеряется в дБ/Гц, т е можно учитывать полосу частот.

Лекция 5.

Частотообразование УКВ приемника

 

ЧМ модуляция:

 

10,7 89,3 97,3 100 108 110,7 118,7 f,МГц  
Fгетер. М Fгетер. B  

 

 


Верх. имеют меньшее перекрытие.

Если в этом диапазоне ведется приемопередача с узкополосной модуляцией, то имеет смысл использовать ПЧ, равную 463 кГц.

Если в этом диапазоне ведётся приёмопередача с узкополосной модуляцией, то имеет смысл использовать промежуточную частоту 465кГц.

Супергетеродинный приемник - приемник с преобразованием сигнала на ПЧ, отличную от 0.

 

 

Блок схема гетеродинного ПРМ:

 

В супергетеродинном приемнике вместо ФНЧ стоит полосовой фильтр.

В гетеродинном приемнике (в отличие от супергетеродинного) частота гетеродина равна несущей частоте принимаемого сигнала

fгетеродина –fсигнала= fпч  
-для супергетеродинного приемника.

 

Для гетеродинного приемника:

fгетеродина –fсигнала= fпч=0,следовательно fгетеродина =fсигнала.

Амплитудная модуляция:

f0
f
fср ФНЧ  

 

 


Частота среза ФНЧ (fсреза ФНЧ) должна быть больше ,чем верхняя модулирующая частота принимаемого сигнала.

Гетеродинный приемник применяется для приёма АМ сигналов. В гетеродинном приёмнике очень важно, чтобы fгетер точно соответствовала несущей частоте принимаемого сигнала. В противном случае:

f
f
fср

 


В АМ приёмнике для подстройки гетеродина используется АПЧ (автоматическая подстройка частоты). При приёме однополосного сигнала с подавленной несущей несоответствующей частоты гетеродина несущей частоте принимаемого сигнала будет выражаться в повышении или понижении тона принимаемого сообщения. В РМ фаза полос одинакова. При УМ фаза сигнала в правой и левой полосе неодинаково, а преобразуются они одинаково, что приводит к искажению.

 

Гетеродинный приемник с квадратурным преобразование принимаемого сигнала:

 

Квадратурное преобразование – разложение сигнала на ортогональные составляющие. С помощью фазовращателя (ФВ) сигнала преобразуется в ортогональные составляющие.

 

На выходе преобразователя мы имеем ортогональное разложение входного сигнала

 


Чувствительность приемника.

Чувствительность приемника характеризует его способность принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность оце­нивают минимальной ЭДС модулированного сигнала в экви­валенте приемной антенны или минимальной напряженностью по­ля; минимальной мощностью сигнала на входе приемни­ка. Первый случай характерен для приемников НЧ—ОВЧ, работа­ющих с открытой антенной: минимальная напряженность поля используется для оценки чувстви­тельности при применении магнитных и штыревых антенн; второй случай характерен преимущественно для приемников УВЧ и СВЧ.

Различают:

1) Чувствительность, ограниченное усилением.

Характерна для приемников, принимающих достаточно сильные сигналы, когда помехи слабо влияют на прием. Она определяется при заданной выходной мощности. Для приемников аналоговых сигналов различают номинальную и нормальную выходные мощности.

Номинальная мощность - максимальная выходная мощность, соответствующая 100 процентной глубине модуляции входного сигнала при коэффициенте нелинейных искажений меньше заданной нормы.

Нормальная мощность соответствует 30 процентной глубине модуляции и составляет 10 процентов от номинальной. В этом заключается проблема АМ видов модуляции.

 

2) Реальная чувствительность.

Учитывает влияние собственных его шумов и определяется минимальным уровнем сигнала на входе приемника при заданном превышении его над шумами на выходе приемника.

 

h-отношение сигнал/шум в выходном сигнале.

Чувствительность приемника зависит от его коэффициента усиления К, уровня собственных шумов , приведенных ко входу антенны, и требуемого превышения h2Bых­. Рассмотрим влияние этих факторов на чувствительность прием­ника AM сигналов, подключенного к эквиваленту открытой ан­тенны. Коэффициент усиления приемника:

K=Uс вых/mUАC,

где m — коэффициент модуляции сигнала; UАC— эффективное напряжение несущей частоты сигнала в эквиваленте антенны. Чувствительность, ограниченная усилением, с ростом К повышается.

Для определения реальной чувствительности необхо­димо определить, как влияет К на уровень шумов на выходе. Реальный шумящий приемник заменим нешумящим прием­ником с генератором собственных шумов Uш.пр, приведенных к его входу, который вместе с генератором шумов эквивалента антен­ны Uш э.А образует генератор суммарного шумового напряжения Uш.А.∑ ,приведенного к эквиваленту антенны с эффективным напряжением в полосе пропускания приемника.

Uш.э.А =

Если Uш.вых=К Uш.А.∑, то UА0/ Uш.А.∑ = UС вых/m Uш.вых. При заданном hвых=(Uс/Uш)вых в эквиваленте антенны необходимо обеспечить превышение сигнала hA=UA0/ Uш.А.∑ . Отсюда реальная чувствительность UA0P≥hA Uш.А.∑ .

Реальная чувствительность не зависит от K и определяется собственными шумами приёмника.

 

3) Пороговая чувствительность. Определяется уровнем входного сигнала при n2=1

Факторы, влияющие на чувствительность:

1) Коэффициент усиления аналоговой части Кус

2) Суммарное напряжение шума антенны Um A

3) h2вых допустимое соотношение сигнал/шум.

Рассмотрим их влияние на чувствительность АМ приемника:

Uвых= Кус*m*Uc

U∆c =

 

Рассмотрим модель приемника с шумами:

Uш. пр.  
Нешумящий приёмник
ZA
UМА
UСА  
Uвых  
U  

 

 

 

 


UША∑=

UШвых= Кус* UША∑ следовательно:

Uреальной чувствительности=hA* UША∑

hA=

 

Лекция 6.

Тепловые шумы

Любая цепь, имеющая омическое сопротивление является источником теплового шума. Это обусловлено увеличением количества носителей зарядов (электронов).

 

шумовой поток

-сопротивление,

B-постоянная Больцмана,

T-температура в Кельвинах,

П-полоса в Гц

Шумы связаны только с активным сопротивлением, так как связаны с тепловыми флуктуациями электронов.

Единица измерения мощности в радиотехнических системах:

dBm-1 дб/1 мВт на нагрузке R=50 Ом

абсолютный уровень шума в 50 Омных системах равен -174 dBm/Гц.

Рассмотрим резонансный контур:

 

=Q =

 

При комнатной температуре напряжение можно посчитать с помощью эмпирической формулы:

 

в этой формуле :

U-в мкВ

R-в кОм

П-в Гц

Шумовая температура.

Роль тепловых шумов в антенне не значительна. В основном источником шума в ней являются внешние источники ЭМ излучений. Вклад внешних источников шума в антенну оценивается как :

 

П-полоса

A-шумовая температура антенны - это температура, до которой нужно нагреть эквивалент антенны с сопротивлением RA чтобы его уровень тепловых шумов равнялся уровню шумов, измеренных со входа антенны. ТА позволяет сравнивать антенны. Источником шума в приемнике помимо активных сопротивлений являются транзисторы. Они характеризуются шумовым сопротивлением:

 

Для полевых транзисторов составляет десятки Ом.

Тш=(Ш-1)Т,

Шумовая температура характеризует собственные шумы четырехполюсника, пересчитанные ко входу. Эта величина является тепловым эквивалентом собственных шумов четырехполюсника и показывает, на сколько градусов должен быть нагрет эквивалент антенны, чтобы вызванные им шумы на выходе равнялись собственным шумам. Понятие шумовой температуры удобно применять к малошумящим усилителям, коэффициент шума которых близок к 1. Например, при Ш=1.1 имеем Тэ 30К. Шумовая температура многокаскадного устройства:

 

Коэффициент шума и шумовая температура устройства определяются свойствами главным образом первых четырехполюсников. Влияние последующих каскадов тем меньше, чем больше усиление по мощности предшествующих. Чтобы коэффициент шума был мал, необходимо первые каскады выполнять малошумящими и с большими коэффициентами передачи по мощности.

Полевой транзистор.

=(0.6…0.75)/s

S - крутизна управляемой характеристики.

 

Любой источник сигнала является источником шума. Мощность сигнала, который отдает источник в согласованную нагрузку называют номинальной(макс).

 

 

 

Номинальная мощность шумов источника не зависит от сопротивления источника. Для оценки шумовых свойств источника используют отношение средней мощности сигнала к средней мощности шумов. При прохождении сигнала через четырехполюсник отношение сигнал/шум изменяется (уменьшается) в следствие добавления к шумам источника сигнала собственных шумов четырехполюсника.

Шумовые свойства в четырехполюснике описывает коэффициент шума, который показывает во сколько раз уменьшается отношение сигнал/шум на выходе по сравнению с отношением сигнал/шум на входе.

 

 

Ш-коэффициент шума. Является отношением

 

 

Кр-коэффициент передачи

 

 

 

 

 

 

1) для идеального нешумящего четырехполюсника Ш=1.Для шумящего Ш>1.

2) Характеристику коэффициента шума можно использовать только для нелинейных устройств.

3) Для пассивных четырехполюсников, при согласовании их с источником сигнала коэффициент шума Ш=1/Кр.

Пример:

 

 

Kp
50 Ом

 

 


Найти спектральную плотность мощности на выходе четырехполюсника.

 

Для удобства оценки вклада шума каждого каскада приёмника в уровень шума на входе, все шумы относят ко входу приёмника, считая, что сам приёмник не шумит, а лишь усиливает шумы.

 

Лекция 7.

 

Шумовая чувствительность радиоприемного устройства (чувствительность, ограниченная внутренними шумами) – величина, характеризующаяся минимальной необходимой мощностью сигнала в антенне, при которой на выходе линейного тракта обеспечивается заданное отношение сигнал/шум. Линейный тракт ПРМ заканчивается перед демодулятором.

Понятием коэффициент шума можно пользоваться лишь для линейного устройства; в приемнике- это тракт до детектора. Коэффициент шума пассивного четырехполюсника (например антенного фидера) при согласовании его с источником сигнала и нагрузкой определяется коэффициентом передачи по мощности

Ш=1/Кр - коэффициент шума

При потерях в пассивной цепи Кр <1, Ш>1

Для сравнения шумов с сигналом на выходе удобно относить все шумы ко входу, полагая, что сам приемник не шумит, а лишь усиливает входные шумы.

Найдем коэффициент шума линейного тракта из последовательно соединенных четырехполюсников, каждый из которых характеризуется коэффициентом передачи по мощности Крi и коэффициентом шума Шi. Предположим, что коэффициент рассогласования η1, η2, … ηn на стыках четырехполюсников известны

 

 

Мощность шумов первого четырехполюсника на выходе:

 

 

Шумы каждого последовательного четырехполюсника усиливаются всеми каскадами, кроме предыдущих. В конечном итоге получим:

 

Ш1  
Ш2  
Ш3  
Кp1 Kp2 Kp3

 


 

Рассмотрим приемное устройство, как последовательно соединенные антенна (ZA,EA), АФУ.

 

Kpф
Kp прм.  
ZA  
ЕA  
Zн  

 




tА - относительная шумовая температура




.

- выражение для расчета чувствительности приемника по известному коэффициенту шума ПРМ, полосе приема, П, волновому сопротивлению антенного входа ra, относительной шумовой температура антенны tA.

Задача: найти чувствительность 50 Омного приемника с полосой пропускания 20 кГц, отношение сигнал/шум на выходе - 4 раза(по напряжению), коэффициент шума равен 4, T=300K, 4kT=1.6*1020.

Ответ: e=0.5 мкВ

0 dBm -225 мВ

-113 dBm-0.5 мкВ àх=20lg =-113 dBm

 

Лекция 8

Входные цепи приемника.

Входная цепь (ВЦ) предназначена для согласования импеданса антенны и последующей цепи, передачи сигнала из антенны в последующие цепи и для предварительной частотной селекции сигнала.

Основные характеристики ВЦ :

1) Коэффициент передачи - отношение напряжения на входе следующего каскада к ЭДС в антенне.

2) Полоса пропускания – ширина области частот с допустимой неравномерностью коэффициента передачи.

3) Селективность характеризует уменьшение коэффициента передачи при заданной расстройке по сравнению с его значением на частоте резонанса.

 

Определяем К1, затем отношение К1/К0 будет являться селективностью (в разах).

S=K1-K0, (дБ)

4) Перекрытие заданного диапазона частот (при перестройке ВЦ).

 

Обобщенная эквивалентная схема ВЦ.

Приемную антенну можно представить в виде:

A  
A  
A  
A  

 

 


Za=ra+Xa

Ya=Ga+jBa

Ia=
Y- проводимость
Z – импеданс

Y=

Иногда ЭДС антенны представляют в виде напряженности ЭМ поля и действующей высоты антенны

Ea=


Ненастроенная антенна представляет собой цепь с распределенными параметрами, следовательно импеданс антенны сложным образом зависит от частоты.

Ненастроенную антенну используют на длинноволновых диапазонах, а на ВЧ используют настроенную антенну, обладающую активным сопротивлением на частоте собственного резонанса.

Если RA=Rф (сопротивление фидера), то такую антенну подключают к фидеру напрямую.

Схема ненастройенной антенны:

 

 

ВЦ классифицируют:

1) По виду связи с антенной:

-автотрансформаторная;

-емкостная.

2) по способу согласования со следующим каскадом:

-полное;

-неполное.

3) по числу контуров.

4) по способу перестройки.

5) по конструктивным особенностям.

Способы перестройки ВЦ:

1) Индуктивностью

-характеристическое сопротивление.

 

dk –эквивалентное затухание

 

r-резонансное сопротивление контура.

Обычно r пропорционально ω, следовательно dk пропорционально ω2.

 

 

 

При настройке индуктивностью параметры контура резко меняются в зависимости от частоты, а это нежелательно.

2) При перестройке контура с помощью конденсатора.

 

 

Сопротивление контура будет изменяться пропорционально (Rn ω).

Исходя из этого, наиболее оптимальной является перестройка контура путем изменения емкости конденсатора, а переключение поддиапазонов – путем ступенчатого изменения индуктивности.

 

Анализ обобщенной эквивалентной схемы.

Одноконтурные ВЦ различаются главным образом способом связи колебательного контура с антенной и со входом УРЧ.

Общие соотношения, характеризующие одноконтурные ВЦ не зависят от вида связи.

Рассмотрим свойства входной цепи с помощью эквивалентной схемы:

 

 

 

К ВЦ подключены: антенна с m-коэффициентами трансформации для антенны и приемник с коэффициентом трансформации n.

m=U1/U, n=Uвх/U.

при неполном включении токи и сопротивления, вносимые в контур, трансформируются.

 

 

 

 

- токи и проводимости ,вносимый в контур антенной и приемником.

Рассмотрев вносимые токи и проводимости в контур, мы можем перейти к следующей схеме:

 

 

Можно сказать, что рассматриваемый контур имеет эквивалентные активную и реактивную составляющие:

-реактивная составляющая

-активная эквивалентная составляющая.

 

Рассмотрим эквивалентную схему ВЦ:

 

 

C и L отличаются от Сконт и Lконт в предыдущих схемах. Здесь они являются эквивалентными.


Запишем в явном виде:



- обобщенная расстройка контура от частоты резонанса


 

Лекция 9.

 

Коэффициент передачи входной цепи максимален, если шунтирование входной цепи со стороны антенного входа и со стороны приемника одинаково.

 


 

 

dэкв – эквивалентное затухание (коэффициент ухудшения).

d=1/Q

dконтстр - конструктивное затухание (максимальная добротность)

Копт – оптимальный коэффициент передачи.

 

Данный метод можно применить к любому четырехполюснику с известными S-параметрами. S-параметры характеризуют нагруженный четырехполюсник с обеих сторон на 50 Ом. Их смысл заключается в согласованности входной и выходной цепей.

 

Работа входной цепи с ненастроенной антенной.

Как правило, ненастроенная антенна используется в приемниках в низкочастотный диапазонах. Т к ненастроенная антенна имеет комплексный импеданс, то в контур входной цепи вносятся расстройка и затухание. Поэтому связь с антенной в этом случае делают слабой.

Коэффициент передачи:

 

ωа – частота собственного резонанса антенны

 

ω0- частота собственного резонанса ВЦ.

Рассмотрим 3 случая:

1) ωа> ωмакс

 

С ростом частоты эквивалентное сопротивление контура растет. Также растет проводимость антенны.

2) ωа< ωmin ВЦ.

 

Стремиться нужно к этому варианту.

 

3) Если ωа лежит в диапазоне перестройки ВЦ, то зависимость коэффициента передачи от частоты высокая и данный случай не используется.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Радиосвязь - процесс передачи абоненту по радиоканалу информации посредством технических средств.

Радиосвязь процесс передачи абоненту по радиоканалу информации посредством технических средств... Технические средства... передающая аппаратура...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Частотообразование КВ ПРМ с двойным преобразвание частоты.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Настроенная антенна.
Применяются на ВЧ диапазонах, в которых размеры антенны пропорциональны длине волны. Максимальный коэффициент передачи достигается, когда выходная антенна согласуется с входным сопротивлением кабел

Двойной балансный диодный смеситель
Uг   Uc Uпч

Выбор ПЧ.
Это важный момент при разработке приемника. ПЧ не должна: - быть в рабочем диапазоне; -не попадать в мощные вещательные частоты других станций; -нужно про

Демодуляция АМ сигнала
Д Iвх Zн

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги