Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Составные части ПЧ.
– Смеситель. (СМ)
– Гетеродин (Г)
СМЕСИТЕЛИ
СМ – шестиполюсник
Назначение: Изменение несущей РС при сохранении вида и закономерности модуляции.
Критерий функционирования:
Решаемые задачи: преобразование несущей РС в промежуточную качественное усиление РС на промежуточной частоте помехозащищенность по шумам, комбинационным и соседним помехам, неизменная настройка на промежуточную частоту
Показатели каскада. Критерии его работоспособности.
– Резонансный коэффициент усиления по напряжению.
– Полоса пропускания на заданном уровне отсчета
– Коэффициент избирательностипо соседней помехе
– Коэффициент сигнал/шум
– Резонанса частота настройки
– Стабильность. Сохранение работоспособности при замене полупроводникового прибора.данного и следующего каскадов, изменения параметров среды в стандартных пределах, при колебании питающего напряжения, при воздействий колебаний с большой амплитудой.
– Малые габаритные размеры и масса.
5. Структурная схема.
– Структурные элементы СМ. (рис 16, а).
ПЭ - преобразовательный элемент формирует колебания комбинационных частот из несущей PC и колебаний Г.
ПФ - полосовой фильтр обеспечивает частотную помехозащищенность.
ИП - источник питания.
m1 -элемент связи ПФс ПЭ.
m2 - элемент связи ПФ с УПЧ.
Функция этих элементов такая же как и в УПЧ.
УСЧ и Г – возбудители.
УПЧ - потребитель.
Варианты СМ.
– Классификация:
· По структуре схемы: однотактные и двухтактные.
· По количеству входных цепей переменного тока: одноэлектродные и двухэлектродные;
· По виду ПФ: с ДПФ, ФСС, ПКФ или ЭМФ.
· По типу ПЭ: транзисторные или диодные.
· По решаемым задачам: ПЧ, если Г совмещенный или СМ, если Г отдельный.
· По рабочему диапазону частот входного РС: ДВ, СВ, КВ, МВ, ДМВ.
· По элементной базе: на дискретных элементах или микросхеме.
– Техническое наименование каскада. В состав информации входят все классификационные элементы.
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ.
Смеситель преобразует несущую PC в промежуточную при сохранении закономерности модуляции.
Преобразовательный элемент выполняет математическую операцию перемножение проходной проводимости (крутизны S=Y21) напряжение сигнала i= S(t)*Uc (1).
В цепи ПЭ действует три напряжения: UC, UГ, UПР (рис.16,6). Напряжение сигнала и промежуточной частоты. малые (UC, UПР=1мкВ…1мкВ) поэтому преобразовательный элемент работает в линейном режиме S(t)=Const. Напряжение гетеродина достаточно большое, поэтому ПЭ работает в нелинейном режиме, т.е., оно изменяет крутизну ПЭ, т.э.S(Uг)≠Const.
Математическая модель АМС.
Математическая модель гетеродина.
Пусть под воздействием колебаний гетеродина крутизна ПЭ изменяется по линейному закону.
Ток в параметрической цепи(1).
После преобразования получим
Т.О. в составе тока ПЭ три переменные составляющие, несущие которых модулированы по амплитуде:
- ic - составляющая тока PC на несущей частоте fc;
- iпр1 - составляющая тока первой промежуточной с несущей частотой
-iпр2 - составляющая тока второй промежуточной с несущей
частотой
Возможно обеспечить преимущественное напряжения на ПФ одной из составляющих в зависимости от резонансной частоты его настройки.
Напряжение промежуточной частоты при настройке полосового фильтра на
Коэффициент усиления CM no напряжению
Обобщающие выводы.
– Если ВАХ ПЭ парабола, то S= ψ(Uг) - линейная функция, смеситель работает в режиме параметрического преобразования частоты, формируя минимальное количество комбинационных частот
– Если ВАХ ПЭ не парабола, то S= ψ (Uг) - нелинейная функция, смеситель работает в режиме параметрического преобразования частоты, формируя большее количество комбинационных частот
– Если исходные условия соответствуют П "б" и при этом амплитуда напряжения сигнала значительная, то СМ работает в нелинейном режиме, формируя максимальное количество комбинационных частот
– Основные параметры высокочастотного транзистора в режиме преобразования, частоты рассчитываются по формулам:
· для активных составляющих проводимости
· емкостные составляющие комплексных -Y- параметров равны в режиме усиления и преобразования частоты. Это позволяет формировать эквивалентную схему смесителя по таком же принципу как для УРЧ и использовать для анализа показателей формулы УРЧ, подставляя в них значения параметров УЭ в режиме преобразования частоты (рис.16,в).
ОДНОТАКТНЫЙ, ОДНОЭЛЕКТРОДНЫЙ, ДВУХКОНТУРНЫЙ СМ НА ТРАНЗИСТОРЕ С ЭМИТТЕРНОЙСВЯЗЬЮ ОТДЕЛЬНОГО ГЕТЕРОДИНА НА ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ.
(базовый вариант)
Схема каскада (рис. 16,г).
– Алгоритм исполнения схемы такой же как аналогичного каскада УПЧ. Особенность - кэмиттеру VT подключен отдельный Г через разделительный конденсатор Сэ .
Примечание. В качестве ПФ может применяться ФСС, ПКФ или ЭМФ.
– Опознавание схемы;
· место подключения УСЧ-СМ-УПЧ;
· структура схемы: однотактный - одно плечо;
· количество входных цепей: одна (Б-Э)
· одноэлектродный;
· ПЭ - VT;
· ПФ-ДПФ;
· Г- отдельный, подключен к эмиттеру VT.
Наименование каскада.
– Структура схемы. Цепи СМ: ВхЦIдо(Ек—»VTбэ);
Вых ЦIко(Ек –VТк-.);ВхЦ1бmс (УСЧ→VТбэ);ВхЦIkm (Г→VТэб); ВыхЦIkmVТk→ДПФ1-4); ВыхЦIkm (ДПФ2-3→УПЧ).
Проверка технического состояния, назначение и критерии функционирования цепи, поиск отказавшей цепы-аналогия с УПЧ.
Обеспечение оптимальных условий для работы СМ.
– Особые проблемы в процессе преобразования частоты:
· -обеспечение помехозащищенности;
· -стабильность' показателей каскада.
– Техническое решение проблемы.
Помехозащищенность.
а. По внутренним шумам:
-выбирают VT малошумящий с большой крутизной;
-применяют ПФ С П0.7min= Шс
-подводят пониженное питающее напряжение на коллектор.
б. По соседним помехам: применяют ПФ с П0.7min= Шс с малым значением Кu;
в. По комбинационным помехам - обеспечивают работу VT в параметрическом режиме -(малая амплитуда PC, оптимальное напряжение-Г);
выбирают ТИР на нижнем изгибе проходной ВАХ VT за счет Rб2;
оптимальная амплитуда напряжения Г определяется раствором линейного участка ВАХ VT. В этом случае ПЭ в смесителе искажает одну полуволну колебании Г, при которой амплитуда первой гармоники оказывается значительно больше высших и комбинационные составляющие с первой гармоникой имеют преимущественную амплитуду.
– Стабилизация показателей каскада
· Отдаётся предпочтение ЭМФ и ПКФ.
· Предусматривается эмиттерная стабилизация с помощью R0.
· Подключают УСЧ и Г к различным электродам входной цепи VT смесителя для ослабления УСЧ на частоту колебаний гетеродина.
· Подводят питающие напряжение от стабилизированного источника.
Сопоставление свойств с каскадом УПЧ.
Коэффициент усиления СМ в четыре раза меньше чем УПЧ.
Остальные показатели приблизительно равные и могут рассчитываться по формулам для УПЧ.
Применение. В РПУ ДВ, СВ, КВ, МВ со средним значением реальной чувствительности в составе ТПЧ с распределённой и сосредоточенной избирательностью.
СМЕСИТЕЛИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Однотактный, одноэлектродный, двухконтурный СМ на транзисторе с истоковой связью отдельного гетеродина на дискретных элементах.
– Схема каскада (рис.17,а). Принцип исполнения схемы такой же как двухконтурного УПЧ на полевом транзисторе с ОИ.
Особенность - к истоку VT подключен гетеродин через СИ.
– Сопоставление свойств с базовым вариантом:
· меньше комбинационных помех, так как ВАХ ПТ квадратичная парабола, S(Uг)- линейная функция, поэтому в процессе параметрического преобразования частоты формируются только две комбинации
· меньше коэффициент усиления по напряжению, т.к.
– Применение. В РПУ MB с повышенной реальной чувствительностью.
Однотактный, двухэлектродный, двухконтурный СМ на двухзатворном транзисторе с отдельным гетеродином на дискретных элементах.
– Принцип исполнения схемы (рис. 17,б).
· В качестве ПЭ используется двухзатворный ПТ с квадратичной вольтамперной проходной характеристикой.
· К первому затвору VT подключён УСЧ через высокочастотный трансформатор Т2.
· Ко второму затвору VT подключен Г через высокочастотный трансформатор T1.
· На участке истока используется делитель напряжения из двух резисторов Rи1 и Rи2 для обеспечения различных значений напряжения смещения на первой и второй затворов V Т.
– Сопоставление свойств с базовым вариантом.
· Режим работы VT:
а. линейный по первому затвору (ТИР1малая амплитуда напряжения РС);
б. нелинейный по второму затвору (ТИР2, значительная амплитуда напряжения гетеродина).
· Меньше выходное напряжение внутреннего шума:
· Больше коэффициент избирательности по зеркальной помехе УСЧ:
· Возможность регулировки коэффициента усиления каскада по напряжению за счет изменения напряжения смещения на первом затворе.
· Выше стабильность настройки на рабочей частоте из-за слабой паразитной связи между полосовыми фильтрами Г и УСЧ.
· Меньше резонансный коэффициент усиления каскада по напряжению, так как .
· Меньше комбинационных помех, так как проходная вольтамперная характеристика ПТ -квадратичная парабола.
– Применение. В РПУ ДВ, СВ, KB, MB при повышенной реальной чувствительности, помехозащищенности и стабильности работы.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ НАДИОДАХ
Однотактный двухконтурный СМ на диоде с отдельным гетеродином.
– Принцип исполнения схемы (рис.18,а)
· В качестве ПЭ применяется высокочастотный диод (VD).
· В его цепь подключены УСЧ, ДПФ и Г с помощью высокочастотных трансформаторов T1, Т2, Т3.
– Сопоставление свойств с базовым вариантом.
· Работает как параметрический преобразователь частоты с сильной обратной связью.
· Упрощенная схема.
· Меньше выходное напряжение внутреннего шума.
· Не обеспечивает усиления по напряжению.
· Ниже стабильность работы из-за сильной связи между полосовыми фильтрами УСУ, Г и ДПФ.
– Условия для применения. В РПУ СМВ, если приняты специальные меры по стабилизации частоты гетеродина.
Двухтактный (балансный), двухконтурный см на диодах с отдельным гетеродином.
(сопоставление с предыдущим каскадом)
– Принцип исполнения схемы (рис 18,б)
· В качестве преобразовательных элементов применены два высокочастотных диода с равными параметрами.
· Диоды с однополярным включением входят в состав двух симметричных, плеч.
· Гетеродин подключён в общую цепь двух плеч через Т3, обеспечивает синфазное возбуждение.
· УСЧ подключён к плечам с помощью T1, возбуждает плечи со сдвигом по фазе на 180°.
· ДПФ связан с плечами преобразовательной цепи с помощью Т2.
– Особенности свойств.
· Больше помехозащищенность:
меньше выходное напряжение внутреннего шума, так как на выходе симметричной двухтактной схемы напряжение шумов гетеродина равно нулю;
двухтактная - симметричная схема создаёт меньше комбинационных помех, так как способна подавлять комбинационные составляющие, в состав которых входят четные гармоники несущей PC при нелинейном преобразовании частоты (рис. 19 а,б).
-колебания гетеродина не могут излучаться через приёмную антенну.
· Выше стабильность настройки. Нет паразитной связи между Г и УСЧ, Г и ДПФ, так как Г подключен в одну диагональ, а УСЧ и ДПФ в другую диагональ сбалансированной мостовой схемы, образованной секциями Т1 и Т2.
· Сложность схемы:
а. больше элементов в составе каскада;
б. необходимость балансировки высокочастотных плеч.
– Применение. В РПУ MB, ДМВ и CMВ с повышенной реальной чувствительностью, помехозащищённостью и стабильностью работы.
Двойной двухтактный (кольцевой), двухконтурный СМ на диодах с отдельным гетеродином.
– Принцип исполнения схемы (рис. 18,в).
· Основное звено - мост из высокочастотных диодов VD1....4, которые в направлении прямой проводимости образуют схему кольца.
· К одной диагонали моста 1-1 подключён УСЧ с помощью T1.
· К другой диагонали моста 2-2 подключён ДПФ помощью T2.
· Гетеродин связан со смесителем через средние точкиТ1и Т2посредством T3.
– Структурная схема. СМ содержит два - симметричных двухтактных плеча:
· 1 плечо: VD1 и VD3;
· 2 плечо: VD2 и VD4
– Сопоставление свойств с предыдущим вариантом.
· Обеспечивает большую помехозащищённость:
а. двойная симметричная двухтактная схема создаёт меньше комбинационных помех, так как способна подавлять комбинационные составляющие, в состав которых входят чётные гармоники несущей PC или чётные гармоники колебаний Г (рис.19,в,б).
б. подавляет помеху на промежуточной частоте, так как УСЧ и ДПФ разделены сбалансированной мостовой схемой, образованной диодами.
· Сложность схемы:
а. больше элементов в составе каскада;
б. необходимость балансировки двух двухтактных - плеч.
– Применение. В РПУ ДВ, СВ, КВ, MB, если промежуточная частота входит в состав рабочего диапазона радиоприемника.
ГЕТЕРОДИН (Г)
Г - двухполюсник
Назначение. Гетеродин формирует электрические колебания гармонической формы с заданной амплитудой и радиочастотой, которые необходимы для преобразования несущей PC в промежуточную.
Критерий функционирования Uг≠0 при E=Eном.
Показатели Г. Критерии его работоспособности.
– Uг=ψ(t) – гармоническая функция.
– Uгm=Uнорм.
– .
– .
– .
Варианты гетеродинов.
– Классификация Г.
· По количеству каскадов: простые и сложные.
· По диапазону частот: ДВ, СВ, KB, MB, ДМВ.
· По принятым мерам стабилизации установленной частоты:
а. без стабилизации γ=10-3.
б. с параметрической стабилизацией γ=10-4.
в. с кварцевой стабилизацией γ=10-5.
г. с комбинированной стабилизацией γ=10-6.
· По элементной базе; на дискретных элементах или микросхеме.
Наименование. В составинформации входит назначение устройства (Г) и его классификационные элементы.
Краткая характеристика гетеродинов
Простые диапазонные Г без стабилизации частоты.
– Схемотехническое исполнение. АГ с индуктивной обратной связью, с индуктивной или емкостной трехточкой, по схеме Батлера на транзисторе или микросхеме.
– Одноручечная сопряженная перестройка колебательных контуров ТСЧ и Г в диапазоне рабочих частот обеспечивается за счетподключения в контур Г последовательного (C10) и параллельного (С12) конденсаторов сопряжения (рис.20,б), критерий сопряженной перестройки .
– Применение. В простейших РПУ с ручным управлением, работающих в благоприятных климатических условиях.
Простые диапазонные Г с параметрической стабилизацией частоты.
– Схемотехническое исполнение как и в предыдущем варианте, однако в Г применяют специальные элементы, обеспечивающие стабилизацию частоты от каждого изменяющегося параметра среды, источника питания и нагрузки.
– 2.2. Обеспечивается сопряженная перестройка как и в предыдущем варианте.
– 2.3. Применение в РПУ с ручным управлением, который эксплуатируется в жестких климатических условиях.
Простые диапазонные Г с кварцевой стабилизацией частоты.
– Схемотехническое исполнение АГ аналогично варианту 1, однако кварцевый резонатор является составной частью колебательного контура и определяет частоту настройки Г.
– Перекрытие рабочего диапазона частот осуществляется за счет использования гармоник и сменных кварцев.
– Применение. В РПУ с ручным управлением, который эксплуатируется в жестких климатических условиях, РПДУ имеет высокую стабильность частоты, если в процессе применения требуется оперативное изменение частоты настройки РПУ.
Простые диапазонные гетеродины со стабилизацией частоты с помощью АПЧ.
– Схемотехническое исполнение аналогично варианту 1, однако дополнительно подключена АПЧ, которая стабилизирует - промежуточную частоту РПУ при отклонении от номинала несущей частоты РПДУ и Г РПУ;
– Обеспечивается одноручная сопряженная установка рабочей частоты РПУ как и варианте 1.
– Применение. В РПУ с ручным управлением, который эксплуатируется, в жестких климатических условиях при нестабильной работе РПДУ.
Сложные диапазонные гетеродины с комбинированной стабилизацией частоты.
– Гетеродин - многокаскадное устройство - синтезатор с диапазонной кварцевой и параметрической стабилизацией частоты, формирующий сетку высокостабильных частот в рабочем диапазоне РПУ е заданной дискретностью.
– Применение. В РПУ, с помощью которых решаются оперативно ответственные задачи в жестких условиях эксплуатации при необходимости автоматической перестройки РПУ, если РПДУ имеет высокую точность установки и стабильности частоты колебаний.
Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 1120 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!