стота /з 2-о'в второго преобразования становится равной /рр д. Поскольку обычно 2/jjp2C/c> хорошая фильтрация сигнала с частотой [,2 Д° Р вого преобразователя частоты затруднительна. Поэтому, требуемое ослабление по зеркальному каналу второго преобразования частоты необходимо получить в тракте первой ПЧ. Для этого тракта 2 преобразуется в частоту / ртЬ -j- 2/пр 2- Следовательно, селективная система тракта первой ПЧ должна ослаблять сигналы с этой частотой в заданное число раз.

2.6. Определение структуры линейного тракта по требованиям к усилению

Выбор преобразователя частоты и детектора

Выбор преобразователя частоты. Требования, предъявляемые к преобразователям частоты, определяются назначением и группой сложности приемника. При выборе нелинейного элемента для смесителя, схемы его включения и режима необходимо учитывать диапазон частот принимаемого сигнала и требования в отношении коэффициента шума. Для некоторых приемников, например измерительных и профессиональных связных, наиболее важным является требование к линейности амплитудной характеристики. Это требование лучше всего выполняется при квадратичном характере проходной характеристики нелинейного элемента. Такую проходную характеристику имеют полевые транзисторы. Режим транзистора следует выбирать по характеристике крутизны, которая должна быть линейной на рабочем участке.

В радиовещательных приемниках целесообразно выполнять преобразователи частоты на ИС, в приемниках сантиметрового диапазона используются смесители на полупроводниковых и туннельных диодах, которые характеризуются наиболее низким коэффициентом шума. При высоких требованиях ослабления на выходе смесителя неиспользуемых компонентов преобразования (измерительные, профессиональные связные и другие приемники) применяют балансные и кольцевые схемы преобразователей частоты (см. гл. 7), в которых нелинейными элементами являются полупроводниковые диоды.

Допустимое значение напряжения сигнала на входе преобразователя частоты, при котором нелинейные искажения не превосходят заданного уровня, можно определить по формуле

вх. доп ~ ш^пр>

где С/ц,- напряжение собственных шумов, приведенное ко входу преобразователя; D p- динамический диапазон преобразователя.

Современные преобразователи частоты на биполярных транзисторах имеют динамический диапазон до 50...60 дБ, на полевых-до 90. 100 дБ и более, кольцевые и балансные иа полупроводниковых диодах - до 120,.. 130 дБ, Еели нет данных о динамическом диапазоне преобразователя, при ориентировочных расчетах структурных схем профессиональных приемников можно принимать допустимое напряжение сигнала на входе первого смесителя иа полевом транзисторе равным 200 ,500 мкВ, иа биполярном транзисторе 30,..40 мкВ, на входе второго смесителя 2. 5 мВ и 300,..400 мкВ, соответственно. Для радиовещательных приемников эти значения могут быть

превышены. На вход кольцевого преобразователя частоты на полупроводниковых диодах можно подавать напряжения сигнала до 0,5 В. Однако для уменьшения нелинейных искажений нужно стремиться к уменьшению уровня сигнала на входе преобразователя.

Выбор детектора В современных приемниках в качестве детекторов непрерывных сигналов с AM и импульсных сигналов в основном используются полупроводниковые диодные детекторы, работающие чаще всего в линейном режиме. При расчете структурной схемы можно полагать коэффициент передачи диодного детектора равным 0,6...0,8. Напряжение сигнала на входе такого детектора для обеспечения линейного режима должно быть не менее 0,5...1 В, в зависимости от типа применяемого диода. При расчете радиовещательного приемника можно принимать напряжение на входе детектора 0,05...0,5 В, в зависимости от группы сложности приемника.

Для детектирования сигналов с AM и ОБП используются балансные и кольцевые детекторы на диодах, которые работают по тому же принципу, что и преобразователи частоты. Напряжение сигнала на входе таких детекторов должно быть не более 20...40 мВ, напряжение несущей частоты в средних точках схемы должно составлять 1...2 В, коэффициент передачи должен находиться в пределах 0,4...0,6.

В приемниках сигналов с ЧМ для демодуляции сигналов применяют частотные дискриминаторы (ЧД), дробный детектор (ДД) и детектор совпадений [45]. Простой ЧД с взаимно расстроенными контурами используют в приемниках частотно-манипулированных сигналов ЧТ и ДЧТ, в приемниках многоканальных спутниковых и тропосферных радиорелейных линий ;вязи. При приеме непрерывных сигналов с ЧМ используются ЧД со связанными, одинаково настроенными контурами, ДД и детектор совпадений. Крутизна характеристики ЧД со связанными контурами достигает 10... 30 мВ/кГц, дробного детектора - 4...6 мВ/кГц. Частотному дискриминатору должен предшествовать ограничитель амплитуды. Амплитуда напряжения сигнала на входе ограничителя на биполярном транзисторе должна быть не менее 0,5...1 В, в зависимости от типа транзистора. Напряжение на входе транзистора ДД должно быть не менее 30...50 мВ.

При детектировании колебаний с ФМ используются балансные и кольцевые фазовые детекторы на полупроводниковых диодах, отличающиеся малым уровнем комбинационных колебаний на выходе. На вход таких детекторов необходимо подавать напряжение сигнала порядка 50...100 мВ. Коэффициент передачи можно принять равным 0,5. В интегральных схемах применяют ключевой фазовый детектор [120].

Распределение усиления по трактам

При распределении усилении в тракте приемника необходимо учитывать два противоречивых условия:

а) для уменьшения коэффициента шума приемника следует стремиться к увеличению усиления во входном устройстве и первых каскадах УСЧ;

б) для повышения многосигнальной селективности усиление первых каскадов должно быть небольшим, чтобы амплитуда сигнала (полезного и Мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и т. д. каскадов до фильтра основной селекции в тракте последней ПЧ.

Усиление мощности в первом, втором и последующих каскадах должно лишь несколько превышать минимально необходимое значение, при котором коэффициент шума приемника за счет каждого последующего каскада возрастает примерно на 10 %. При этом с небольшим запасом будет обеспечиваться требуемая чувствительность приемника, ограниченная собственными шумами.

Если в ТЗ оговорен требуемый динамический диапазон приемника, то при расчете структурной схемы вначале распределяют усиление между трактами СЧ, первой и других ПЧ, трактом 34, учитывая допустимые уровни на входах каскадов, разграничивающих эти тракты.

1. Усиление в тракте СЧ должно быть ограничено и, если нужно, регулироваться в зависимости от уровня сигнала в антенне так, чтобы напряжение сигнала иа входе первого преобразователя частоты не превышало допустимого значения. Максимальный коэффициент усиления тракта СЧ

где ZZ/ p и Шуо^ц-коэффициенты шума преобразователя частоты и УСЧ, соответственно.

Если динамический диапазон первого преобразователя частоты Dpi меньше требуемого динамического диапазона приемника О, иа входе приемника должен быть установлен аттенюатор с максимальным ослаблением

ат max = /пр 1-

В случаях, когда значение Dp, неизвестно, можно воспользоваться формулой

*ат max = р'УСЧ^/вх. пр 1 (д)

Л^ вх. пр 1 (д) - максимально допустимое напряжение на входе первого преобразователя частоты; - чувствительность приемника. Количество ступеней аттенюатора

Л'ат= Ig/armax/lgaTl.

где Кат1 - коэффициент ослабления одной ступени аттенюатора. Часто принимают Ki = 10.

2. Усиление в тракте первой ПЧ также должно быть ограничено настолько, чтобы напряжение иа входе второго преобразователя частоты (сигнала иа частоте настройки и помехи, ослабленной предшествующими селективными системами) не превышало допустимого значения t/,x. пр2 (д)

Максимальный коэффициент усиления тракта ПЧ1

ПЧ 1 max = вх. пр. 2 (д)/вх пр. 1 (д) Практически /(пч1 обычно не превышает 20.

3. Усиление в тракте второй (основной) ПЧ должно обеспечивать получение на входе детектора или ограничителя амплитуды напряжения, достаточного для работы этих каскадов в выбранном режиме. Л^ииимальное значение коэффициента усиления тракта второй ПЧ

ПЧа ml;j = заи^вх. fi/ 2АрСчПЧ !