Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987, страница 10

В таких приемниках радиосигнал выделяется и усиливается на несущей радиочастоте 1,. При этом АЧС сигнала при прохождении через линейную часть не должен подвергаться существенным искажениям. Структурная схема приемника изображена на рис. 5.2. Она состоит из входной цепи (ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), детектора и УЗЧ. Принятый антенной радиосигнал через ВЦ поступает на вход УРЧ. Здесь сигнал усиливается одним или несколькими каскадами и поступает па вход детектора. Продетектированный сигнал после усиления в УЗЧ подается на выходное устройство, где воспроизводится в форме, удобной для получателя информации. В некоторых приемниках при достаточной мощности входного сигнала детектор подключается непосредственно к ВЦ. Ч'ание приемники называются детекторными.

Детекторные приемники имеют низкую чувствительность и плохую избирательность, поэтому они нашли ограниченное применение. ВЦ и УРЧ содержат в своем составе резонансные элементы, с помощью которых обеспечивается настройка на частоту (с. Достоинствами приемников прямого усиления являются их простота, отсутствие дополнительных каналов приема, а недостатками — низкая избирательность, расширение полосы пропускания и уменьшение коэффициента усиления при перестройке от минимальных к максимальным частотам рабочего диапазона. Супергетеродинные приемники. В таком приемнике (рис.

5.3) принимаемые сигналы несущей частоты 1, преобразуются в сигналы промежуточной частоты )яр. На этой частоте осуществляются их основная избирательность, усиление и детектирование. Приемник состоит из ВЦ, преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты, детектора и УЗЧ.

Для повышения чувствительности и избирательности по зеркальному каналу может использоваться УРЧ с настраиваемым контуром. Назначение ВЦ, УРЧ, детектора.и УЗЧ аналогично приемнику прямого усиления. С помощью преобразователя, состоящего из гетероднна и смеси- теля, осуществляется перенос спектра радиосигнала с частоты уе на пОстОЯннУю ДлЯ данного пРиемника частотУ 7ир — — ]~о — Ц. При приеме сигнала с частотой ), частота гетероднна 1(г должна быть такой, чтобы на выходе смесителя получались колебания с частотой )„р. Настройка приемника на заданную частоту 7, Рис.

5.3. Структурная схема супергетерадинного приемняка: СМ вЂ” смлситилто à — гетороаии; унч — усилитель промежуточной чистоты вания настраиваемых ВЦ и УРЧ (преселекторов). Для умеиьше- ниЯ влиЯниЯ помех по 7„р использУютсЯ загРадительные фильтРы. Назначение АД и УЗЧ аналогично приемнику прямого усиления. В качестве усилительных приборов в приемниках используются лампы, транзисторы, а в диапазоне СВЧ вЂ” ЛБВ, туннельные диоды, диоды Ганна, полевые и биполярные транзисторы, квантовые усилители (мазеры). Квантовые усилители обладают низким уровнем собственных шумов. Они эффективно работают в диапазоне 300 МГц — 75 ГГц и более. В ИК-технике находят применение фотоэлектрические н тепловые приемники излучений.

В фотоэлектрических'приемниках происходит непосредственное взаимодействие лучистого потока с носителями электричества, в результате которого носители получают дополнительную энергию (внешний фотоэффект) либо изменяют его проводимость (внутренний фотоэффект). В качестве приемников излучений с внешним фотоэффектом используются фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи, фотоэлектрические умножители, в качестве приемников излучения с внутренним фотоэффектом — фоторезисторы, фотогальванические элементы. Из тепловых приемников наиболее распространены термоэлементы и болометры. производится путем настройки гетеродина на частоту )г=7 †)ир. Основное усиление и избирательность полезного цигнала осуществляются УПЧ.

Частота настройки и полоса пройускания УПЧ являются постоянными и при перестройке не меняются. К достоинствам приемника относятся высокие избирательность и чувствительность, к недостаткам — сложность, наличие кроме основного побочных каналов приема (зеркальный канал, канал на Г,р). Наличие зеркального канула объясняется тем, что процесс преобразования происходит одйнаково как для полезного сигнала с частотой ~„ так и для сигнала зеркального канала с частотой 1л=7с — 21 р, Расположенных симметРично относительно частоты 7, (рис. 5.4). Если сигнал с частотой 1, является сигналом нужной станции, то сигнал ), может быть создан на входе приемника мешающей станцией.

Кроме приема по зеркальному каналу возможен прием сигналов станции, работающей на частоте 7 р. Избирательность по зеркальному каналу улучшается путем использо- «ирЮ Рнс. ЗА. Иамененне спектра радиосигналов при преаерааованни частоты 5.3. Преобразование частоты Преобразователем называется электрическая цепь, осуществляюшая преобразование частоты и включаюшая гетеродин, смеситель и полосовой фильтр. В некоторых случаях полосовой фильтр может отсутствовать. Рассмотрим принцип преобразования частоты на примере АМ- радиосигнала: и, = СУ,(Г) СОЗ от,т =О, ]1 —, т,(Г)] СОа от,1. (5 3) Этот сигнал вместе с колебаниями гетеродина иг=(l тсозгегг подается на смеситель. В смесителе осуществляется их перемножение с коэффициентом йь Сигнал разностной частоты, образованный при перемножении, фильтруется полосовым фильтром.

В результате на выходе смесителя получается сигнал и„=й, и„и,=05ггтГ7„„с1,(г) (соя(м, — ы) г -'; СОЗ 1от т г тот)л ] Й мб жт ( 1, гпт (л)] СОЗ т 1ирФ (5.4) Здесь й, =0,5й1(/, — коэффициент передачи смесителя; еу р — — ] ге,— еу,] — промежуточная частота. Черта вверху — операция усреднения по времени реализуется с помощью полосового фильтра. Из выражения (5.4) видно, что закон модуляции преобразованного колебания на выходе смесителя такой же, как исходного ср (д= й) 1 и„(1) 1. или =йа!ивх(г) ! =Йт1и,(Ф)1. (5 5) 4 Зак.

5054 49 сигнала, следовательно, при преобразовании частоты происходит перенос с точностью до постоянного множителя спектра сигнала (5.3) с частоты )с на частоту ) р. 5.4. Детектирование радиосигналов Детектирование — процесс преобразования модулированного напряжения несущей (промежуточной) частоты в модулирующее напряжение звуковой, или видеочастоты. В результате детектирования спектр радиосигнала преобразуется в спектр модулирующего сигнала. В зависимости от вида модуляции различают амплитудное, частотное и фазовое детектирование. Устройства, осуществляющие данные преобразования, называют соответственно амплитудными, частотными и фазовыми детекторами.

Детекторы, как правило, содержат нелинейный элемент н сглаживающий фильтр. Рас. 5.5. Амплитудный детектор: последовательная среме (о); двухполупарводная схема <б) Амплитудные детекторы (АД), Для детектирования слабых АМ-радиосигналов используются квадратичные детекторы, в которых детектирование происходит на начальном участке вольт-ампериой характеристики нелинейного элемента (характеристика вида (д — — див, ). При детектировании сигналов высокого уровня используются линейные детекторы. Детектирование осуществляется на линейном участке вольт-амперной характеристики. В качестве нелинейного элемента используется полупроводниковый (рнс. 5.5) или ламповый диод. При достаточном входном сигнале характеристику диода можно представить в виде кусочно-линейной функции (рнс. 5.6, а). Нагрузкой диода является г(нС, — фильтр нижних частот.

При действии йа входе АД радиосигнала (рис. 5.6, б) через диод протекают импульсы тока (рис. 5.6,и), амплитуда которых изменяется по закону изменения огибающей входного сигнала. Импульсы тока, протекая через конденсатор Сн, заряжают его. В интер- Рнс. 5.5. Процессы, пражсходяп(ие а амплитудном детекторе. вольт-амперная харавтервсгвка двода (о); ЛМ-ралвосвгнал (б); тов. протевамгава через двод (в); напрнменве на конденсаторе С (з)) напряжевве ва выходе (д) валах между импульсами ток, протекающий через диод, равен нулю, и С, разряжается через резистор (<и (рис. 5.6,г).

1 1 Если — (()т„С„(( —, где гп — верхняя частота спектра огибающей радиосигнала, напряжение на С, будет повторять закон изменения огибающей входного радиосигнала (рис. 5.6, д). Для уменьшения искажений применяют АД, состоящие нз двух диодов, включенных навстречу один другому (рис. 5.5, б). Вольт-амперная характеристика такого АД имеет вид ломаной кривой и является четной функцией Если пренебречь реакцией фильтра на работу детектора, то напряжение на его выходе можно записать в виде Здесь й) и йв — коэффициенты пропорциональности.

Черта сверху — операция усреднения сигнала по времени, которая реализуется с помощью фильтра у<пС . Подставив в формулу (5.5) выражение (5.3), получим ирд=йаУ~~(5)1соа<я,51=йлдЕУ„, т(1 + п),(5)1. (56) где йлд=2йр/пж0,9 — коэффициент передачи АД. Фазовый детектор состоит из двух суммирующих трансформаторов (Тр1 и Тр2) и двух идентичных амплитудных детекторов (диоды Д1 и Д2 с фильтрами )г1, С1 и Я2, С2). Параметры выбираются обычно так, что И=Я2=11, С1=С2=С. Причем ЯС~ 1/(,. Суммирование сигналов достигается последовательным соединением вторичных обмоток трансформаторов Тр1 и Тр2. Вторичная обмотка трансформатора Тр! является симметричной относительно средней точки О.

Напряжение на входах обоих детехто ров и„,2=и2(1)+из(1); и222= — и,(2)+из(2). Здесь и2(!) и и2(!) — напряжения на вторичных обмотках трансформаторов Тр1 и Тр2. Выходное напряжение ФД равно разности напряжений на выходах амплитудных детекторов: ИФД= иЗД 2 — иАД 2. Принцип действия ФД поясняется векторной диаграммой, изображенной на рис. 5.9, б. Пусть и,(1)=У, соз (а24+Лф); и„,(2)=У, сов е2,й Векторы напряжений на, входах первого и второго амплитудных детекторов: У! У2 У1 Уп = У2 ° У12 где У2 и У2 — векторы напряжений, характеризующие амплитуды напряжений на вторичной обмотке трансформатора Тр2 н одной из половин обмотки трансформатора Тр1.

Напряжение на выходе фазового детектора пропорционально разности амплитуд напряжений на входах амплитудных детекторов: пвыхйлд(Ув У1) где ЙАд — коэффициент передачи амплитудного детектора. Если Л2)=л/2, то отрезок ДС=О н и,„,„=О. Прн Лф(п/2 и2 )О, при Лф>п(2 напряжейпе и2 изменит свой знак на противоположный. В общем случае У2=)Г(У2 — У,соз ))2+ У2з1пз!)= =У2 ~~ 1+ ~ — ~ — 2 — сов). Г , г и, м и, 1~2 ~' 2 Предположим, что У2~Уь тогда (02/Уз)тамб. В этом случае последнее выражение упрощается н примет вид У2 — Уз 1 1 — 2 — 2 соз ф.