Супергетеродинный приемник

 

Использование: радиотехника, приборы радиотехнических измерений. Сущность изобретения: супергетеродинный приемник содержит малошумящий усилитель 1, полосовой фильтр 2, первый и третий смесители 3 и 12, первый и второй усилители промежуточной частоты 4 и 13, синхронно - фазовый демодулятор 5 и преобразователь 6 с вычитанием девиации, включающий второй и третий смеситель 7 и 9 и второй и третий усилители промежуточной частоты 8 и 10, а также управляемый гетеродин 14, включающий синтезатор частот 15 и блок выбора каналов 16. Включение преобразователя с вычитанием девиации на выходе тракта высокой частоты позволяет упростить приемник в целом. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для приема широкополосных ЧМ сигналов в радиорелейных, спутниковых и других системах радиосвязи, в приборах для радиотехнических измерений.

Известно устройство для приема частотно-модулированного (ЧМ) сигнала с помощью радиоприемного устройства с двойным преобразованием частоты, содержащее последовательно соединенные входную цепь, усилитель радиочастоты, первый преобразователь частоты, усилитель первой промежуточной частоты, второй преобразователь частоты, усилитель второй промежуточной частоты, детектор и усилитель низкой частоты.

Трудности изготовления кварцевых резонаторов на частоты выше 250 МГц приводят к построению гетеродинов СВЧ и выше диапазонов по схеме умножения частоты. Такие схемы реализуются в виде цепочки усилительных и умножительных каскадов на транзисторах и варакторах, задающим каскадом которых является генератор с кварцевой стабилизацией частоты.

Использование в радиоприемных устройствах для переноса принимаемых частот таких гетеродинов с экономической точки зрения очень дорого. Вес гетеродинов по сравнению с другими блоками чрезвычайно высок, габаритные размеры устройства в целом также велики. Так как в гетеродинах обычно используется большое количество активных элементов, ухудшается надежность радиоприемного устройства в целом. Борьба за стабильность частоты гетеродинов вызывает необходимость термостатирования задающих генераторов гетеродинов или введения сложных обратных связей для подстройки частоты.

Недостаток гетеродинных трактов проявляется в паразитных частотных шумах гетеродинов из-за большого коэффициента умножения частоты. Каждое удвоение частоты увеличивает шумы гетеродина на 6 дБ, что в конечном счете сказывается на уменьшении чувствительности радиоприемных устройств, а также снижает надежность, КПД устройства и значительно усложняет его конструкцию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является супергетеродинный приемник с двойным преобразованием и вычитанием девиации частоты.

Цель изобретения - уменьшение нестабильности при приеме радиосигналов и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в супергетеродинный приемник, содержащий последовательно соединенные малошумящий усилитель и полосовой фильтр, последовательно соединенные первый смеситель с подключенным к нему управляемым гетеродином и первый усилитель промежуточной частоты, демодулятор, выполненный в виде синхронно-фазового демодулятора с частотно-модулированным гетеродином, и преобразователь с вычитанием девиации, выполненный в виде последовательно соединенных второго смесителя и второго усилителя промежуточной частоты, последовательно соединенных третьего смесителя, один вход которого является гетеродинным входом преобразователя с вычитанием девиации, и третьего усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к одному из входов второго смесителя и линии задержки, выход которой подключен к другому входу третьего смесителя, другой вход второго смесителя и вход линии задержки являются входом преобразователя с вычитанием девиации, а выход второго усилителя промежуточной частоты - его выходом, введены между выходом частотно-модулированного гетеродина демодулятора и гетеродинным входом преобразователя с вычитанием девиации последовательно соединенные четвертый смеситель и четвертый усилитель промежуточной частоты, при этом другой вход четвертого смесителя подключен к управляемому гетеродину, выполненному в виде последовательно соединенных синтезатора частот и блока выбора каналов, вход и выход преобразователя с вычитанием девиации подключены, соответственно, к выходу полосового фильтра и входу первого смесителя, а вход демодулятора подключен к выходу первого усилителя промежуточной частоты.

Сущность изобретения заключается в том, что введенная цепь обратной связи, состоящая из четвертого смесителя и четвертого усилителя промежуточной частоты, подключенная к выходу частотно-модулированного гетеродина, входящего в состав синхронно-фазового демодулятора, а также использование входного сигнала для работы преобразователя с вычитанием девиации позволили исключить из состава приемника первый гетеродин. Предлагаемое построение схемы приемника позволяет значительно упростить конструкцию, а, значит, повысить надежность и уменьшить потребляемую мощность.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, содержащего малошумящий усилитель 1, полосовой фильтр 2, первый смеситель 3, первый усилитель промежуточной частоты 4, синхронно-фазовый демодулятор 5, преобразователь с вычитанием девиации 6, включающий в себя второй смеситель 7, второй усилитель промежуточной частоты 8, третий смеситель 9, третий усилитель промежуточной частоты 10 и линию задержки 11, четвертый смеситель 12, четвертый усилитель промежуточной частоты 13, управляемый гетеродин 14, выполненный в виде синтезатора частот 15 и блока выбора каналов 16. Малошумящий усилитель 1 определяет шумовую температуру устройства и, следовательно, его чувствительность. Полосовой фильтр 2 служит для выделения полосы приема выходных частот и определяет избирательность устройства по зеркальному каналу. Усилители первой и второй промежуточной частоты 8 и 4 позволяют получить необходимое усиление и фильтрацию для нормальной работы синхронно-фазового демодулятора 5. Усилитель 13 усиливает и производит фильтрацию частоты f₂ до величины, необходимой для нормальной работы преобразователя 6. Усилитель 10 с автоматической регулировкой усиления усиливает и производит фильтрацию частоты f₃ и обеспечивает работу радиоприемного устройства в заданном динамическом диапазоне.

Линия задержки 11 необходима для синхронного поступления на входы смесителя 9 частоты сигнала f_с и f₂.

Синтезатор частот 15 и блок выбора каналов 16 позволяют перестраивать устройство в нужном диапазоне принимаемых частот.

Смесители 3, 7, 9, 12 позволяют получать на своих выходах нужные частотные составляющие для работы устройства в целом.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В отсутствии входного сигнала частотно модулированный гетеродин синхронно-фазового демодулятора 5 генерирует частоту f₁, равную входной частоте f₅ демодулятора.

Эта частота поступает на первый вход смесителя 12. На второй вход этого же смесителя поступает частота f_n с выхода управляемого гетеродина 14. В результате преобразования на выходе смесителя 12 появляется разностная частота f₂=f_n-f₁, которая усиливается и селектируется усилителем 13 и поступает на гетеродинный вход преобразователя с вычитанием девиации 6.

Поступившая на вход устройства входная частота сигнала f_с усиливается входным малошумящим усилителем 1, фильтруется входным полосовым фильтром 2 и поступает на вход преобразователя с вычитанием девиации 6. На выходе смесителя 9 происходит вычитание девиаций задержанного входного ЧМ сигнала и сигнала, трансформированного в смесителе 12. Результирующее колебание - частота f₃=f_c-f₂, которая усиливается и фильтруется усилителем 10 с автоматической регулировкой усиления, поступает на второй вход смесителя 7. После преобразования на выходе смесителя 7 появляется разностная частота f₄= f_c-_f3, которая усиливается и фильтруется усилителем первой промежуточной частоты 8 и поступает на первый вход смесителя 3. На второй вход этого смесителя поступает частота f_n с выхода синтезатора частот 15. На выходе смесителя 3 появляется разностная частота f₅=f_n-f₄, которая усиливается и фильтруется усилителем второй промежуточной частоты 4 и поступает на вход синхронно-фазового демодулятора 5.

При изменении входной частоты _fc на f (где f - девиация частоты) происходит изменение на f частот f₄, f₅. Изменение частоты f₅ на f вызовет точно такое же изменение частоты частотно-модулированного гетеродина синхронно-фазового демодулятора 5 с точностью до фазы. Таким образом, частоты f₅ и f₁ всегда равны. Изменение частоты f₁ на f приведет к изменению на f частоты f₂ на входе смесителя 9. На второй вход этого же смесителя поступает сигнал f_c f, задержанный линией задержки 11 на время прохождения сигнала через вышеописанный тракт устройства. Таким образом, на первый и второй входы смесителя 9 поступают одновременно два сигнала: f_c f и f₂ f. После преобразования на выходе смесителя 9 образуется постоянная частота f₃, которая, после усиления и фильтрации является как бы "сигналом первого гетеродина" устройства, поступающим на второй вход смесителя 7.

Перестройка выходной частоты синтезатора 15 в зависимости от приема нужного канала осуществляется блоком выбора каналов 16. На выходе синхронно-фазового демодулятора образуется сигнал низкой частоты f_нч, являющийся принятым полезным сообщением.

Частота управляемого гетеродина 14 f_n дважды участвует в преобразованиях частот, что приводит к компенсации нестабильности частоты f_n и стабилизации входной частоты f₅ синхронно-фазового демодулятора.

Таким образом, предлагаемая схема работает как супергетеродинный приемник с двойным преобразованием частоты. Замена гетеродина в соответствии с вышеуказанными отличительными признаками позволяет исключить большое количество активных элементов, уменьшить собственную нестабильность устройства, повысить надежность, уменьшить энергоемкость, значительно уменьшить габариты радиоприемника и снизить его стоимость.

Формула изобретения

СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ ПРИЕМНИК, содержащий последовательно соединенные малошумящий усилитель и полосовой фильтр, последовательно соединенные первый смеситель с подключенным к нему управляемым гетеродином и первый усилитель промежуточной частоты, демодулятор, выполненный в виде синхронно-фазового демодулятора с частотно-модулированным гетеродином, и преобразователь с вычитанием девиации, выполненный в виде последовательно соединенных второго смесителя и второго усилителя промежуточной частоты, последовательно соединенных третьего смесителя, один вход которого является гетеродинным входом преобразователя с вычитанием девиации, и третьего усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к одному из входов второго усилителя и линии задержки, выход которой подключен к другому входу третьего смесителя, другой вход второго смесителя и вход линии задержки являются входом преобразователя вычитанием девиации, а выход второго усилителя промежуточной частоты его выходом, отличающийся тем, что, с целью упрощения , между выходом частотно-модулированного гетеродина синхронно-фазового демодулятора и гетеродинным входом преобразователя с вычитанием девиации включены последовательно соединенные четвертый смеситель и четвертый усилитель промежуточной частоты, при этом другой вход четвертого смесителя подключен к управляемому гетеродину, выполненному в виде последовательно соединенных синтезатора частот и блока выбора каналов, вход и выход преобразователя с вычитанием девиации подключены соответственно к выходу полосового фильтра и входу первого смесителя, а вход демодулятора подключен к выходу первого усилителя промежуточной частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1