Способы регулировки полосы пропускания приемника
Поэтому во всех видах приемных устройств важнейшая роль отводится частотной избирательности как свойству выделять полезный сигнал из суммы мешающих сигналов различных частот.
Количественно избирательность оценивают по резонансной характеристике приемника, представляющей собой зависимость величины э.д.с. в антенне (или ее эквиваленте) от частоты приходящих колебаний при неизменной настройке и при условии, что выходная мощность приемника остается постоянной.
На рис.1 в качестве примера приведена такая характеристика (сплошная линия). Здесь расстройка:
f — частота, на которой в антенне (или ее эквиваленте) наводится э.д.с. Ea;
Для приема определенного полезного сигнала с наименьшими искажениями необходимо обеспечить соответствующую полосу пропускания, в пределах которой ослабление не превышает заданной величины, например в два раза, т.е. 6 дБ. Вне полосы пропускания должно обеспечиваться максимально возможное ослабление. Чем выше это ослабление, тем выше избирательность приемника по соседнему каналу.
Резонансная характеристика учитывает резонансные свойства только контуров усилителей ВЧ и ПЧ. Снимается она при подаче на вход приемника одного высокочастотного напряжения. В то же время в большинстве реальных случаев на вход приемника одновременно воздействуют по крайней мере два высокочастотных напряжения — от принимаемой станции и от мешающей. При этом оценка избирательных свойств с помощью резонансной характеристики является удовлетворительной лишь при сравнительно небольшом напряжении помехи, не превосходящем 10. 100 мкВ, что при слабом сигнале соответствует отношению напряжения помехи и сигнала меньше 100. При сильных помехах эта характеристика не отображает реальной избирательности приемника.
Для более полной оценки избирательных свойств приемника снимают характеристику реальной избирательности, учитывающую многие явления, обусловленные нелинейностью отдельных элементов приемника. При определении реальной избирательности большую роль играет модуляция сигнала сильной помехой во входных каскадах приемника. Такую модуляцию называют перекрестной модуляцией.
Особенность перекрестной модуляции состоит в том, что с прекращением работы принимаемой станции слышимость мешающей станции также исчезает, так как общие избирательные свойства приемника достаточны для отстройки от помехи. Процессы, происходящие при перекрестной модуляции, можно пояснить на примере работы каскада усилителя ВЧ.
Предположим, что на сетку лампы действуют два напряжения: полезного сигнала и помехи. Пусть амплитуда напряжения помехи Umп значительно больше амплитуды сигнала Umc. Контур усилителя ВЧ настроен на частоту сигнала, а частота помехи отличается от нее настолько, что при отсутствии полезного сигнала напряжение помехи на выходе каскада практически отсутствует.
Коэффициент усиления каскада определяется по формуле:
S — крутизна характеристики лампы в рабочей точке р (рис.2) .
Rэ — эквивалентное резонансное сопротивление анодного контура.
При подаче на вход полезного сигнала на выходе каскада появится напряжение:
Если на сетку лампы подать немодулированное напряжение полезного сигнала и помехи одновременно, то при значительной амплитуде напряжения помехи — рабочая точка будет перемещаться по участку 1-2.
За счет нелинейности характеристики крутизна будет изменяться от максимального значения в точке 1 до минимального в точке 2. Соответственно будет изменяться коэффициент усиления K, а следовательно, и выходное напряжение Umc вых. При этом, если напряжение мешающей радиостанции модулированно, то боковые частоты помехи как бы «пересядут» со своей несущей на несущую полезного сигнала. Никакими резонансными системами в последующих каскадах приемника подавить такую помеху, не подавив полезный сигнал, нельзя. В этом заключается одно из наиболее неприятных свойств перекрестной помехи.
Задача борьбы с перекрестной помехой состоит в том, чтобы подавить помеху до первого нелинейного элемента приемника — усилителя ВЧ или смесителя.
Подверженность приемника перекрестным помехам оценивают по характеристике реальной избирательности.
На рис.1 кроме резонансной характеристики приемника приведена характеристика реальной избирательности (пунктирная линия). По горизонтальной оси отложены значения расстройки между несущими частотами помехи и сигнала, по вертикальной оси — превышение э.д.с. помехи над сигналом Еп/Ес. При больших превышениях характеристика реальной избирательности оказывается гораздо шире резонансной характеристики.
Следует заметить, что характеристика реальной избирательности не отражает избирательных свойств супергетеродинного приемника по отношению к станциям, работающим на некоторых специфических частотах, а именно:
На промежуточной — fпр и целых долях ее fпр/2, fпр/3 и т.д.
На гармониках промежуточной 2fпр, 3fпр и т.д.
На частотах, отличающихся от частоты гетеродина на +/- fпр/2; fпр/3 и т.д.
На частотах, разность которых равна fпр.
Если помехи от таких станций имеют высокий уровень, они создают биения с принимаемым сигналом.
В реальных условиях на вход приемника воздействуют не одна, а множество станций. Их сигналы частично проникают в приемник в виде перекресных помех и помех на специфических частотах. Практически это означает, что в часы значительной нагрузки эфира почти на любой частоте могут оказаться помехи, «маскирующие» работу слабо слышимой DX станции. У оператора при этом склыдывается впечатление, что данный частотный канал «занят» и не может быть использован для связи, хотя это впечатление может быть результатом недостаточно совершенной частотной избирательности приемника.
Имеются различные методы борьбы с перекрестными помехами:
Применение направленных антенн;
Правильный выбор режимов усилителей ВЧ (в частности, включение аттенюаторов на входе приемника, применение ламп с удлиненной характеристикой или полевых транзисторов);
Повышение избирательности входных цепей приемника.
Последнему методу борьбы с помехами в настоящее время уделяется все большее внимание. При этом удается устранить (или ослабить) действие на приемник не только перекрестных помех, но и помех на специфических для супергетеродина частотах. На входе современных приемников начинают применять различного рода фильтры: начиная от LC фильтров верхних или нижних частот, кончая полосовыми многозвенными кварцевыми фильтрами. Применение кварцевых фильтров дает особенно высокие результаты. Однако и более простые меры повышения избирательности входных цепей в ряде конкретных случаев могут дать определенный эффект.
В большинстве приемников получили применение простейшие одноконтурные входные цепи с индуктивной или емкостной связью с антенной. Некоторое улучшение избирательности здесь можно получить, используя регулируемую связь с антенной. Такая регулировка часто обеспечивается с помощью переменного конденсатора, ось которого выводится на переднюю панель приемника. Уменьшая связь, получают уменьшение вносимых из антенны в контур потерь. Благодаря этому повышается качество входного контура, следовательно, его резонансная характеристика становится более острой.
Другим простейшим способом, позволяющим несколько ослабить перекрестную помеху, является расстройка входного контура относительно частоты помехи. Если в приемнике имеется подстройка входа с помощью дополнительного конденсатора, то этой подстройкой можно нарушить симметрию резонансной характеристики входной цепи относительно частоты принимаемого сигнала. При этом ослабление помехи во входной цепи возрастет, реальная избирательность повысится.
Как при уменьшении связи с антенной, так и при расстройке входного контура произойдет некоторое уменьшение коэффициента передачи входной цепи на частоте сигнала, которое компенсируется с помощью регулировки усиления приемника.
Для получения повышенной избирательности в отношении помех от радиостанций, работающих на определенной частоте (например, на fпр), довольно часто в цепь антенны включают специальные фильтры, как это сделано, например, в спортивном КВ приемнике «Радио» №9/1966.
Естественной мерой повышения избирательности ВЧ тракта является увеличение числа входящих в него резонансных контуров. Обычно ВЧ тракт делается перестраиваемым, поэтому с ростом числа контуров конструкция приемника усложняется. В любительских и радиовещательных приемниках часто применяют один-два контура, в простых профессиональных приемниках число контуров доходит до трех, в лучших — до четырех.
Чтобы усовершенствовать уже имеющийся приемник, можно подключить к его входу фильтрующую приставку с дополнительными контурами, настраиваемыми на частоту принимаемого сигнала. Такая приставка может быть выполнена, например, по схеме с двумя контурами, связанными внутренне-емкостной связью (Ссв на рис.3 ). Следует добиваться получения максимально возможной добротности контуров. При перестройке приемника приставка подстраивается по наибольшему ослаблению помехи.
Если слишком ограничивать габариты приставки, то для диапазона 14 МГц можно изготовить контуры с добротностью 100. 150. При этом полоса пропускания составит 150. 200 кГц. Не смотря на сравнительно большую полосу, действие двухконтурной приставки может быть достаточно эффективным, так как, во-первых, за счет контуров входного тракта приемника общая избирательность системы приставка — приемник будет несколько выше, во-вторых, немного расстраивая приставку относительно частоты сигнала, можно получить дополнительное ослабление помехи. Если приемник имеет один-два входных контура, то после включения данной приставки прием будет заметно улучшен за счет снижения уровня помех.
Увеличивать число контуров нецелесообразно из-за возростания потерь в полосе пропускания и связанного с этим уменьшения чувствительности за счет уменьшения коэффициента передачи входной цепи и увеличения коэффициента шума приемного устройства.
Катушка L2 и L3 наматывается на каркасах диаметром 20 мм посеребренным проводом диаметром 0,8 мм. Длина намотки 22 мм, число витков — по 12.
Катушки L1 и L4 наматывают вплотную к L2 и L3 на тех же каркасах проводом ПЭЛШО 0,3. Длина намотки 2 мм, число витков — по 4.
Дальнейшее повышение реальной избирательности требует сужения полосы пропускания входных фильтров. На рис.4 приведены (ориентировочно) области частот, в пределах которых в настоящее время применяются полосовые фильтры, построенные на различных элементах, и указаны границы полос пропускания, обеспечиваемые этими фильтрами. По горизонтальной оси отложены частоты, по вертикальной — полосы пропускания в процентах от средней частоты фильтра.
На рис.4 видно, что для борьбы с помехами путем совершенствования резонансной характеристики ВЧ тракта могут быть применены либо LC, либо кварцевые фильтры. Последние обладают наибольшими возможностями для существенного повышения реальной избирательности приемника. Высокая добротность кварцевых резонаторов позволяет получить полосовые фильтры с малым затуханием в полосе прозрачности, большой крутизной скатов и большим затуханием в полосе непрозрачности.
Принципиальный недостаток кварцевых фильтров с точки зрения использования их во входных цепях приемных устройств состоит в невозможности их перестройки. Перестройку приемника приходится ограничивать узким участком диапазона в пределах полосы пропускания фильтра, а для перехода на другой участок переключать фильтры. Однако высокие качества кварцевых фильтров заставляют мириться с этим недостатком.
Качество кварцевого фильтра практически тем выше, чем большее количество кварцевых резонаторов входит в него.
Однокристальные ( рис.5 ), наиболее простые в конструировании и налаживании, дают возможность в небольших пределах регулировать полосу пропускания (регулировкой С1 и С2), но не обладают высокими качествами резонансной характеристики.
Более хорошую резонансную характеристику имеют двухкристальные фильтры ( рис.6 ).
Очень хорошие результаты при дальнем приеме в условиях сильных помех получаются с восьмикристальными фильтрами, дающими весьма крутые скаты характеристики, затухание вне полосы прозрачности до 80. 100 дБ и очень малые, менее 1 дБ, потери в полосе прозрачности. Пример схемы такого фильтра приведен на рис.7.
Интересно отметить, что использование подобных кварцевых фильтров на входе приемных устройств позволило во время празднования столетней годовщины существования Международного Союза Электросвязи, Женева, 1967 г., вести одновременную работу из одного здания шести КВ радиостанциям. Из них три станции работали на 14 МГц любительском диапазоне. Все передатчики излучали мощность по 1 кВт и имели антенны, установленные на одной крыше.
Катушки L1 и L3 для диапазона 14 МГц фильтров, показанных на рис.5, 6, намотаны посеребренным проводом диаметром 0,8 мм на каркасе диаметром 20 мм. Число витков — 12, длина намотки — 22 мм.
Катушка L2 намотана на каркасе диаметром 40 мм и состоит из 2х10 витков провода ПЭЛШО 0,3. Длина намотки — 10 мм.
Катушка L1 заключена в цилиндрический экран диаметром 30 мм и высотой 30 мм, разрезанный по образующей, и помещена внутрь катушки L2.
Отводы от катушет L1 и L3 подбираются при налаживании.
Включение любых фильтров между антенной и приемником может быть эффективно лишь при условии тщательной экранировки самого приемника, фильтра-приставки, ее входа и выхода. Соединения приемника с фильтром должны выполняться коаксиальным кабелем.
Чтобы избежать снижения коэффициента передачи входной цепи и потери чувствительности приемника, необходимо вход фильтра-приставки согласовать с антенной, а его выход — с приемником.
И.Белавенцев, Г.Давыдов. «Радио» №5/1969 год
Вас может заинтересовать:
Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.
Реклама: Подвесной светильник в Москве — «MONARCH» вот.
При перепечатке материалов ссылка на первоисточник обязательна.
Источник
Способ автоматической регулировки полосы пропускания приемников
Идасе 21 а, 29 № 48605
АВТ0РСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
ОПИС АНИЕ способа автоматической регулировки полосы пропускания приемников.
К авторскому свидетельству М. Е. Старика, заявленному 13 ноября 1935 года (спр. о перв. № 180067).
0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года. ческого изменения избирательности, это изменение ставится в зависимость от других факторов, например, от силы поля принимаемой станции или от силы помех лежащих вблизи от полосы про
Современные условия приема-, характеризующиеся наличием множества полей от мешающих радиостанций, не позволяют применять во всех случаях ществления способа,. согласно изобретению, и соответствующие поясняющие графические зависимости.
Действие устройства для осуществления предлагаемого способа легче понять из рассмотрения прилагаемых фиг. 1 и 2. На фиг. 1 контур 1 воспринимает электромагнитные колебания от падающих внутрь этой полосы. Очевидно, что для возможности ее решения необходимо иметь средство различения между сигналом и помехой, имеющими одинаковые частоты, лежащие внутри полосы пропускания приемника. При отсутствии такого средства в существующих системах автоматиприемники с полосой пропускания, достаточной для вполне неискаженного пускания приемника, но вне ее. В силу воспроизведения художественных пере- .этого ни одна из этих систем не редач. В связи с этим появились прием- l шает задачи, поставленной требованики с переменной полосой пропуска- ниями практики, и не может считаться ния, которая в случае отсутствия по- . удовлетворительной. На возможность мех делается достаточно широкой для различения сигналов и помех по приисключения искажений, в случае,же, знаку симметрии частотного спектра ! воздействия помех может быть сужена первых и несимметрии вторых было до устранения помех, хотя бм за счет уже указано. некоторого ухудшения качества вос- В данном же случае, используя укапроизведения. Имеющаяся с другой сто- занный принцип, возможно осуществить роны тенденция к упрощению управле- полное и логически обоснованное реше ния приемником требует автоматизации ние задачи автоматического регулироизменения полосы пропускания. По, вания избирательности. смыслу задачи требуется, чтобы по- На прилагаемом чертеже фиг. 1 — 4 лоса пропускания приемника изменялась изображают принципиальные электрнв зависимости от величины помех, по- ческие схемы устройства для осупредшествующих частей приемника.
Этот контур связан с тремя контурами
П, ПI, IV, напряжения на которых воздействуют на три самостоятельных детектора 2, 3, 4 соответственно. Токи низкой частоты, получившиеся от детекторов 3, 4, надлежащим образом комбинируются с помощью трансформаторов Т, и Т4 и воздействуют на детектор 5. Выпрямленный ток этого последнего любым способом используется для изменения полосы пропускания контура l.
Падение напряжения выпрямленного тока детектора 5 на сопротивлении R используется для изменения внутреннего сопротивления лампы Л„шунтирующей контур 1. Что касается контура П, то напряжение с него подводится к детектору 2 и выпрямленные колебания после надлежащего усиления питают громкоговоритель.
При отсутствии внешнего воздействия на контур I ток в сопротивлении R отсутствует и напряжение на сетке лампы Л равно нулю. В соответствии с этим ее внутреннее сопротивление относительно невелико и сильно шунтирует контур 1, кривая резонанса которого получается достаточно широкой (кривая 1 на фиг. 2).
Аналогичную кривую резонанса имеет контур П. Контуры же III u IV имеют резонансные частоты, сдвинутые относительно таковых контуров П н I симметрично вправо и влево соответственно.
При воздействии модулированного сигнала и отсутствии помех в силу симметрии таковых частот его напряжения на контурах IП н IV будут между собой равны. Будут равны (предполагая детекторы 3 и 4 и трансформаторы Т., н Т4 идентичными) и напряжения выпрямленной низкой частоты на вторичных обмотках трансформаторов Т., н Т,.
Включая эти обмотки так, чтобы э. д. с. в них действовали одна навстречу другой, мы не будем получать напряжения на детекторе 5 и, следовательно, на сопротивлении R.
Режим лампы Л, остается неизменным и полоса пропускания контура I — широко . Таким образом, при отсутствии помех мы получаем широкую полосу. пропускания.
Иначе обстоит дело при наличии помехи (f — фиг. 2). Так как помеха имеется только с одной стороны, то отдача контуров Пl и IV будет резко отлична в, отношении помехи и напряжение помехи на контуре П1 будет заметно превосходить таковое на контуре IV. В силу этого мы уже не получим равновесия в цепи трансформаторов Та и Т4 и результирующее напряжения, действуя на детектор 5, вызовет выпрямленный ток в сопротивлении R. Отрицательное напряжение, создающееся на этом сопротивлении, воздействует на сетку лампы Л и увеличивает ее внутреннее сопротивление.
В силу этого затухание контура 1 уменьшается и полоса пропускания его суживается. Это обстоятельство уменьшает напряжение от полосы во всех цепях. Очевидно, что падение напряжения на R т а к ж е у меньшится. При стационарном режиме, очевидно, установится некоторое среднее состояние, соответствующее суженной полосе пропускания (кривая l).
Для большей ясности этот процесс графически представлен на фиг. 3. По оси ординат отл;ожена зависимость напряжения Е на сопротивлении R от ширины полосы пропускания контура 1.
Кривые а и а соответствуют одной и той же расстройке помехи, но кривая а — большей силе помехи. Кривые
b и Ь соответствуют меньшей расстройке помехи и той же силе ее, что и а, а соответственно. С другой стороны ширина полосы зависит от напряжения Е.
Эта зависимость представлена кривой с.
Результирующий режим работы будет определяться точкой пересечения кри-! вой с и одной из кривых а, а, Ь, b .
Таким образом, при отсутствии помехи, E=-О и ширина полосы пропускания определяется* точкой А. При воздействии слабой и сильно расстроенной помехи (кривая а) полоса сужается до точки В. При уменьшении расстройки (кривая b) или увеличении силы помехи (кривая а ) происходит дальнейшее сужение полосы (точки С и D). Следует отметить, что, так как напряжение Е пропорционально силе помехи на выходе, то эта же диаграмма позволяет судить о степени остающейся помехи.
Тии. «Промполиграф . Тамбоаская, 12. Зак. 4147. Тир. 590.
Легко видеть, что она получается почти постоянной, независимо от расстройки и величины помехи на входе.
Надлежащим подбором фильтров и формы кривой Е можно добиться, чтобы эта остающаяся помеха имела достаточно малую, допустимую с практической точки зрения величину.
Фиг. 1 представляет скелетную схему устройства. При практическом осуществлении такой схемы для улучшения ее работы может быть внесен ряд изменений, Так контуры I, П, III, IV могут быть заменены фильтрами, в различных частях схемы могут потребоваться усилители, воздействие íà полосу пропускания может производиться не только в контуре I, но также и в предшествующих частях приемника и т.д.
Так как эти изменения не требуют применения новых технических средств, они здесь не рассматритаются.
Вполне рационально далее осуществление переменной избирательности производить не на основной принимаемой часготе, а в усилителе промежуточной частоты супергетеродинного приемника.
Наконец, возможно использование для регулирования полосы диференциального эффекта от помехи и сигнала, так что сужение полосы будет происходить лишь после того, как сила помехи превзойдет некоторую наперед заданную часть силы сигнала.
Схема, объединяющая эти свойства, представлена на фиг. 4. Здесь регулирование полосы происходит благодаря, диференциальному действию падений
; напряжений на л от помехи íà R — от !
1. Способ автоматической,регули ровки полосы пропускания приемников с использованием симметрии боковых ! полос относительно несущей частоты, отличающийся тем, что напряжения с фильтров, настроенных на боковые . частоты принимаемого сигнала, раздельно детектируют и затем используют ! для регулировки полосы прочускания.
2. В способе по п. 1 использование системы фильтров, одновременно и для устранения помех, путем комбинирова ния напряжений от этих фильтров с напряжением от фильтра, настроенного, на несущую частоту.
3. В способе по п. 1 применение ди ференциального включения боковых и . основного фильтров.
Источник
