Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Если теперь учесть, что для лучшей равномерности затухания в полосе пропускания принимают т = 0,4...0,6, при которых параметр полосы 358 б~ 'срг се се 2 и Рис. 7Л 3. Звено полосового фильтре и его АЧХ гРОи) = (гр, -Д~)/Д,р -/;Р,) и 0,15 и что добротность контуров Д = уф; то после простых преобразований можно получить приблизительную формулу Д ~ Цйр(ги)ЛГ. Расчет по этой формуле для ф(т) = О,! 5, сьг = 3100 Гц и! = 5 показывает, что необходимые добротности контуров фильтра для частот/в, равных, например, 20, ! 00 и 500 кГц, соответственно приблизительно равны 200, 1000 и 5000.
Резонансные контуры, выполненные на катушках с ферритовыми сердечниками, имеют добротность не выше 200...300. Поэтому при использовании фильтров с такими контурами первую несущую частотуД можно брать не выше 25 кГц. В современных модуляторах применяются фильтры с кварцевыми или стальными резонаторами. При добротнсгстл кварцевых резонаторов около 10...20 тыс.
и выше можно создавать двух-трехзвенные высококачественные фильтры для частот 5...10 МГц и даже выше. Однако до сих пор широко распространены кварцевые фильтры для частот 100. ! 50 кГц, так как именно для этих частот возможно изготовление дешевых резонаторов с малым ТКЧ. В последние годы были разработаны так называемые ингиегральиьге кварцевые фильтры, выполненные на одном кристалле, благодаря чему удалось, пока в опытном порядке, резко снизить температурные нестабильности и создать высококачественные фильтры для частот до 10...15 МГц.
В передатчиках низовой телефонной связи с допустимой неравномерностью АЧХ 3...6 дБ широко применяют электромеханические фильтры, резонаторы которых выполнены в виде дисков из специаль- 359 ной легированной стали, имеют добротность до 5000 и сравнительно низкий ТКЧ. Канальные фильтры, содержащие от 7 до 13 таких резонаторов, выполняют для частот до 500 кГц. Таким образом, первая поднесущая частота/' может выбираться в пределах 100...500 кГц и для транспонирования передаваемого сигнала в рабочий диапазон частот необходимо использовать еще одно — три преобразования. Этой цели служит лераяти переноса ТП (рис, 7.14), состоящий из нескольких балансных модуляторов (БМ), усилителей для поддержания необходимых уровней сигналов на входах БМ (на схеме усилители не показаны) и фильтров. Для того чтобы выходной сигнал с частотой у'„оказался в рабочем диапазоне частот передатчика и при этом не требовались в ТП перестраиваемые фильтры, реализуется обычно следующий метод.
Сформированный в однополосном модуляторе ОМ сигнал с несущей частотой7; с помощью последующих одного-двух преобразований переносится на частоту значительно более высокую, чем верхняя частота рабочего диапазона. Затем с помощью последнего преобразователя сигнал е ОМ переносится непосредственно в рабочий диапазон.
На пис. 7.14 для иллюстрации и поэтому без соблюдения масштаба показаны ориентировочные значения частот в разных точках ТП применительно к возбудителю для КВ передатчика с рабочим диапазоном частот! ...30 МГц. При таком решении ТП нет необходимости в перестраиваемых фильтрах, поскольку к входам ЬЪХ, подводятся ОМ сигнал с несущей 80 МГц и сигнал от синтезатора с дискретными частотами в диапазоне 81...110 МГц (сетка частот). Неперестраиваемый фильтр нижних частот вьщеляет сигналы с разностной частотой /„— 80 МГц, т. е. на любой частоте диапазона 1...30 МГц. Входные частоты Блт и их гармоники фильтр подавляет, поскольку частота среза для него выбирается немного выше 30 МГц.
Рнс. 7.14. Частотный план н структурная стена тракта переноса .360 Число преобразователей в ТП зависит от ряда факторов: частоты )п на которой формируется ОМ сигнал, целесообразных параметров фильтров и требуемого рабочего диапазона частот. Реализация фильтров в ТП заметно легче, чем в ОМ, поскольку для них относительная расстройка между пропускаемой и подавляемой полосами заметно больше, чем для фильтра в ОМ (см. рис. 7.10ез). В ТП, как и в ОМ, необходима высокая линейность сквозной АХ, зависящая от типов и режимов ЭП, применяемых в БМ. Выше было уже отмечено, что операция однополосной модуляции по существу является операцией переноса спектра исходного модулирующего сигнала (то же однополосного, но с нулевой несущей частотой) на другой частотный уровень.
Для выполнения этой операции могут использоваться как аналоговые устройства (описанный выше ОМ с БМ и полосовым фильтром), так и устройства цифровой обработки сигналов. Применение цифровых устройств, в частности однополосных модуляторов, базируется на хорошо развитой теории и богатой элементной базе (7, 22, 36 и др1.
В устройствах цифровой обработки сигналов аналоговый сигнал предварительно переводится в цифровую форму (цифровой сигнал) с помощью АЦП, подвергается обработке и затем с помощью ЦАП результирующему сигналу возвращается аналоговая форма. Существует несколько алгоритмов для операции переноса спектра цифрового сигнала. На рис. 7.15 показана схема одного такого алгоритма. Здесь исходный цифровой сигнал умножается на комплексный сигнал с частотой 7 = (Г„+ Г,)(2, при этом происходит сдвиг спектра и образуется комплексный цифровой сигнал. Затем повышается частота дискретизацйи (интерполяция) и производится фильтрация ненужных составляющих. Далее осуществляется перенос спектра компонент комплексного сигнала и выделяется вещественная часть цифрового сигнала г', т. е.
цифровой сигнал, соответствующий однополосному с несущей частотой )3. Устройство, реализующее схему рис. 7.15, содержит два цифровых ФНЧ, имеющих довольно сложный алгоритм, если необходимо получить приемлемые показатели этих фильтров. реял в е' еутиу» сммгс слеялгри ~ Пнлеерлеляиия ' Перенес слелтри Рнс. 7.15. Структурная схема лнфрового однополосного модулятора 361 Другой алгоритм получения однополосного модулированного сигнала (т. е, переноса спектра исходного модулирующего сигнала и„(!) = ~а„(ь2„! ч !р„) к частоте а! ) состоит из последовательности следующих операций. 1. Добавление к и„(е) постоянной величины Н, соответствующей желаемой амплитуде колебания с несущей частотой а! .
л 2. Получение сигнала и„, сопряженного с исходным с помощью преобразования Гильберта и имеющего тот же спектр, что и у исходного сигнала. 3. Получение модулирующего сигнала в комплексной форме(аналитический сигнал): я = Н + и„+ )й„. 4. Умножение сигнала к на комплексный сигнал к = е"'е! с частотой а!о. 5. Выделение вещественной части этого произведения в виде М л лом = (Н + и„)созеэо! - и„я1пе!о! = Нсояеэ,! + )" а„соя(!а,! + й„! + <р„1. л ! Сигнал з имеет такой же спектр, что и у исходного и сопряженл ного ему сигналов и„и и„, но он оказался перенесенным к частоте !» . Другими словами, получен однополосный сигнал, у которого Н и аэе— амплитуда и частота несущего колебания.
Алгоритм имеет еще одно полезное свойство: наличие исходного и„ л и сопряженного с ним и„сигналов позволяет найти огибающую исходного сигнала с добавлением постоянной вели чины Н: "э А(!) = Н+и„+и„. Наконец, получив однополосный сигнал зрм и разделив его на А(!), имеем сигнал с единичной амплитудой и угловой модуляцией соя[а!,! + Ч'(~)1 Операции нахождения огибающей и сигнала с угловой модуляцией соответствуют операциям линейного детектирования и бесконечного амплитудного ограничения.
Выполнив перечисленные операции (при достаточно высокой разрядности л = 12...1б и корректных программах), можно получить выходные сигналы с зом, А(!) и сов(со ! + Ч'(!)] с меньшими искажениями, чем в аналоговых устройствах, поскольку при цифровой обработке исключаются влияние нелинейности элементов БМ, нелинейность и постоянная времени амплитудного детектора и 362 АФК, как правило, сопровождающая процесс амплитудного ограннчення в аналоговых устройствах.
На рнс. 7.16 приведена структурная схема цифрового ОМ, в котором возможно получение однополосного сигнала в виде (7.6) н его составляющнх, если возбудитель используется в передатчике с раздельным уснленнем. Реализуется также возможность регулировать амплитуду колебания несущей частоты. Исходный сигнал поступает через согласующий усилитель к АЦП, превращается в цнфрсьой сигнал н подводнтся к трансформатору Гиль- берта 15, 7, 6„221.
К одному нз выходных сигналов трансформатора Гнльберта — ТГ (в приведенном случае — к сигналу косннусондальных составляющих) в сумматоре добавляется сигнал Н в виде константы. Полученные таким образом сигналы на выходе сумматора (Н+ и„) н на втором выходе 7(й„) подаются непосредственно н через ннверторы к коммутатору (Ком). Движок коммутатора„фнгурально говоря, приводнтся в действие сигналом тактовой частоты, может вращаться в том нлн обратном направлении н за четыре периода тактовой частоты делает один оборот. По существу ннверторы и ключ К выполняют операции 4 н 5 алгоритма, т.
е. производят комплексное перемножение ж н т н выделяют вещественную составляющую. Таким образом, от движка коммутатора к элементу Я/А поступает цифровой сигнал, соответствующий сигналу с ОМ, амплитудой несущей Н н частотой несущей 7„' = Г74. Прн замкнутом ключе К снгнал с ОМ поступает к ЦАП, н превращается в аналоговую форму.
В полосовом фильтре, подключенном к выходу ЦАП,, снижается уровень внеполосных колебаний. Квадраторы (Х~), сумматор н нзвлекатель квадратного корня реалнзуют алгоритм получения огибающей. Сигналы огибающей подводятся к ЦАП,, превращаются в аналоговую форму н через согласующий усн- Рис. 7. 1б.
Струатурная схема нифроаого однополосного модулятора с трансформатором Гильберта 363 литель могут подаваться к тракту огибающей передатчика с раздельным усилением. Сигналы огибающей в цифровом виде с выхода извлекателя подащтся к делителю, в котором производится деление цифрового сигнала оом на цифровой сигнал А(~). Деление производится при разомкнутом ключе К. В этом случае к ЦАП, подводится цифровой сигнал, соответствующий сигналу с единичной амплитудой и угловой модуляцией соз[еэ,г+ Ч'(~)], несущая частота которого,у„' = 7;74. Ширина полосы пропускания фильтра выбирается так же, как и ширина полосы тракта огибающей передатчика. При изготовлении такого рода модуляторов используются процессоры, регистры сдвига, мультиплексоры и другие элементы, При описании возбудителя для передатчика с раздельным усилением (см. з 7.э7 было отмечено, что в тракте ВЧ сигнала необходимо устанавливать линию задержки.
В рассматриваемом модуляторе возможны два решения: можно установить необходимую ЛЗ для аналоговых сигналов на выходе фильтра, где несущая частота постоянна; возможна также установка ЛЗ в виде сдвигающего регистра на выходе делителя Ю/А. Что касается выбора тактовой частоты, то желательно, чтобы она была возможно выше: при этом будет вышеу„и увеличивается эффективность подавления шумов квантования фильтром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
