Фазокомпенсационный преселектор-смеситель радиоприемника

По заявке на полезную модель Волкова А.А., Волковой И.А. "Фазокомпенсационный преселектор-смеситель радиоприемника"

Данная полезная модель позволяет повысить на 60 дБ избирательность радиоприемника по зеркальному каналу. Это достигается тем, что в фазокомпенсационный преселектор-смеситель, состоящий из двух квадратурных смесителей, сумматора и фозоинвертора, где входы смесителей подключены к выходу УРЧ приемника, а выход первосмесителя подключен к одному входу сумматора непосредственно, ко второму входу которого подключен фазоинвертор, выход сумматора соединен со входом ФСС приемника, введены дополнительно дифферинциатор по времени и регулятор уровня сигнала, подключенные последовательно между вторым смесителем и фазоитнвертором.

Полезная модель (ПМ) относится к области приема радиосигналов.

Известны фазокомпенсационные преселекторы - смесители (преобразователи частоты) приемника радиосигналов, описанные в литературе, например, в:

1. Горелов Г.В., Фомин А.Ф., Волков А.А., Котов В.К.

Теория передача сигналов на железнодорожном транспорте - М:. Транспорт, 2001, с.304-306.

2. Верзунов М.В. и д.р. Однпополосная модуляция. - М.: Воениздат, 1962-с.95-101.

3. Момот Е.Г. Проблемы и техника синхронного радиоприема. - М.: Наука, 1961 - с.59-60.

По технической сущности наиболее близким к полезной модели является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за ее прототип. Во втором и третьем источниках описаны аналоги ПМ.

Прототип состоит из двух смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, полосового фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем, входы обоих смесителей соединены между собой накоротко и подключены к выходу усилителя радиочастоты (УРЧ) приемника; выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора непосредственно, а выход другого смесителя подключен ко второму входу сумматора через последовательно соединенные полосовой фазовращатель на 90° и фазоинвертор; выход сумматора подключен к входу ФСС; выход гетеродина соединен со вторым вводом первого смесителя непосредственно и со вторым входом второго смесителя - через фазовращатель на 90°.

Основным недостатком прототипа является относительно низкая степень подавление зеркального канала ₃=30 дБ из-за большой погрешности =±(2°-3°) фазового сдвига на угол =90° в полосовом фазовращателе, что приводит к существенному снижению качества радиоприема.

Техническим результатом полезной модели является повышение качества радиоприема за счет повышение степени подавления зеркального канала до требуемого значения ₃=80 дБ.

Сущность полезной модели состоит в том, что в фазокомпенсационный преселектор - смеситель радиоприемника, состоящий из усилителя радиочастоты (УРЧ), первого и второго смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем, сигнальные входы обоих смесителей соединены между собой и подключены к выходу УРЧ приемника, выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора непосредственно, а ко второму его входу подключен фазоинвертор; гетеродин своим выходом подключен ко второму входу первого смесителя непосредственно и ко второму входу второго смесителя - через фазовращатель на 90°; выход сумматора подключен к входу ФСС, отличающийся тем, что в него введены дополнительно дифференциатор по времени и регулятор уровня сигнала, которые подключены последовательно между вторым смесителем и фазоинвертором.

Полезная модель иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого фазокомпенсационного преселектора - смесителя, а на фиг.2 - частоты полезного сигнала _c, гетеродина _г, зеркального канала _з, промежуточной частоты _пр.

На рис.1 обозначено:

1 - усилитель радиочастоты (УРЧ);

2,5 - смесители (преобразователи частоты сигналов);

3 - гетеродины;

4 - фазовращатели на 90°;

6 - дифференциатор по времени;

7 - сумматор;

8 - фазоинвертор;

9 - регулятор уровня сигнала;

10 - фильтр сосредоточенной селекции (ФСС);

11 - усилитель радиочастоты (УРЧ);

12 - детектор.

В целом - это схема радиоприемника. Блоки фазокомпенсационного преселектора - смесителя обведены пунктирной линией, а введенные элементы обведены точками.

Работа схемы происходит следующим образом:

С выхода УРЧ 1 сумма сигналов основного u_c(t)=U_csin[_ct+_c(_c,t)] и зеркального u_з(t)=U_з sin[_зt+_з(_з,t)] каналов, т.е. u₁(t)=u_c (t)+u_з(t), поступает на одни входы первого 2 и второго 5 смесителей. Здесь (, t) - составляющая фазы сигнала, несущая информацию о передаваемом сообщении (t). Колебания гетеродина 3 u_г(t)=U_г sin_гt подается на второй вход первого смесителя 2 непосредственно и на второй вход второго смесителя 5 - через фазовращатель 4 на угол 90°, на выходе которого колебание

u₄(t)=U_гsin(_гt+90°)=U_гcos_гt=_г(t),

где выбрано _г>_с, как показано на фиг.2. На выходе смесителей 2,5, представляющих собой в эквиваленте перемножители сигналов с активной нагрузкой, образуются колебания:

Высокочастотные (в.ч.) составляющие представляют собой не разницу, а сумму частот, которые затем отфильтровываются в ФСС.

Разница частот в обоих случаях равна промежуточной частоте _пр=_г-_с=_з-_г

Видно, что колебания u ₂(t) и u₅(t) находятся в квадратуре между собой и поэтому, невзирая на разные знаки сигналов основного и зеркального каналов в u₅(t), исключить зеркальный канал путем вычитания u₅(t) из u₂(t) невозможно.

Для исключения указанной квадратуры (сдвига фазы сигнала на 90°) сигнал u₅(t) дифференцируется по времени во введенном блоке 6, в результате чего на его выходе имеет место колебание:

Так как то вторым слагаемым в круглых скобках можно пренебречь, т.е. амплитуда при косинусах u₆(t) является постоянной, независящей от частоты (t)=d/dt. Знаки у слагаемых u₆(t) такие же как и у u₅(t). В блоке 9 амплитуда сигнала u₆ (t) выравнивается с амплитудой сигнала u₂(t). Фазоинвертор 8 обеспечивает в сумматоре 7 разницу сигналов u₂(t) и u₆(t), т.е. u₇(t)=u₂(t)-u ₆(t)=U_гU_ccos(_пр-_с(_с,t). Видно, что зеркальный канал в u₆ (t) отсутствует.

Далее сигнал u₇(t) поступает на вход ФСС 10, пропускающий на свой выход только основной сигнал промежуточной частоты _пр и не пропускающий В.Ч. составляющие.

Так фазокомпенсационным способом с помощью введенных элементов подавляется зеркальный канал. Степень этого подавления при одинаковых уровнях сигналов u₂(t) и u₆(t) определяется выражением: _3дб=lg sin0,5.

Введенный дифференциатор, выполненный на операционном усилителе, обеспечивает фазовый сдвиг 90° с погрешностью 30 минут и поэтому _з60 дБ. С учетом входной цепи приемника и контура УРЧ _з=80Б>35Б.

Технико-экономическим эффектом полезной модели является повышение качества речевых сообщений за счет подавления зеркального и побочных каналов приема фазокомпенсационным способом с высокой степенью 80 дБ вместо 30 дБ и упрощения и удешевления приемника.

Фазокомпенсационный преселектор-смеситель радиоприемника, состоящий из усилителя радиочастоты (УРЧ), первого и второго смесителей, гетеродина, фазовращателя на 90°, фазоинвертора, сумматора, фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), причем сигнальные входы обоих смесителей соединены между собой и подключены к выходу УРЧ приемника, выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора непосредственно, а ко второму его входу подключен фазоинвертор; гетеродин своим выходом подключен ко второму входу первого смесителя непосредственно и ко второму входу второго смесителя - через фазовращатель на 90°; выход сумматора подключен к входу ФСС, отличающийся тем, что в него введены дополнительно дифференциатор по времени и регулятор уровня сигнала, которые подключены последовательно между вторым смесителем и фазоинвертором.