Патент на изобретение №2388145

(54) ФАЗОКОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕСЕЛЕКТОР-СМЕСИТЕЛЬ ПРИЕМНИКА РАДИОСИГНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области приема радиосигналов. Достигаемый технический результат – повышение качества приема за счет повышения степени подавления зеркального канала приема до требуемого значения ₃=80 дБ. Фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов содержит усилитель радиочастоты, четыре смесителя, два гетеродина, два фазовращателя на 90°, фазоинвертор, сумматор, фильтр сосредоточенной селекции. 2 ил.

Изобретение 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 др. 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 изобретению является устройство, описанное в первом источнике, которое по этой причине и принимается за его прототип. Во втором и третьем источниках описаны аналоги изобретения.

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 подавления зеркального канала _З=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 изобретения является повышение качества радиоприема за счет повышения степени подавления зеркального канала до требуемого значения _З=80 дБ.

Сущность изобретения состоит в том, что в фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов, 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 накоротко и подключены к выходу УРЧ приемника, а гетеродин своим выходом подключен по второму входу первого смесителя непосредственно и ко второму входу второго смесителя – через фазовращатель на 90°; выход сумматора соединен со входом ФСС, введены дополнительно третий и четвертый смесители, второй гетеродин и второй фазовращатель на 90°; причем выход первого смесителя соединен с первым входом сумматора через третий смеситель, а выход второго смесителя соединен со вторым входом сумматора через последовательно включенные четвертый смеситель и второй фазоинвертор; выход второго гетеродина подключен ко второму входу третьего смесителя непосредственно и ко второму входу четвертого смесителя сигнала – через второй фазовращатель на 90°.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

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

На фиг.1 обозначено:

1 – усилитель радиочастоты (УРЧ);

2, 5, 6, 9 – смесители (преобразователи частоты сигналов);

3, 7 – гетеродины;

4, 8 – фазовращатели на 90°;

10 – сумматор;

11 – фазоинвертор;

12 – фильтр сосредоточенной селекции (ФСС);

13 – усилитель радиочастоты (УРЧ);

14 – детектор.

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

Работа схемы происходит следующим образом:

u_c(t)=U_csin[_ct+_c(₀,t)].

С выхода УРЧ 1 сумма сигналов основного и зеркального u_с(t)=U_сsin[_сt+_с(_с,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 фаза сигнала, несущая информацию о передаваемом сообщении (t).

Колебания гетеродина 3 u_г(t)=U_гsin_гt подаются на второй вход первого смесителя 2 непосредственно и на второй вход второго смесителя 5 – через фазовращатель 4 на 90°, т.е.

,

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:

u₂(t)=u₁(t)·u_г(t)=0,5U₁U₂{cos[(_г–_с)t-_c(_c,t)]+cos[_з–_г)t+_з(_з,t)]+в.ч.},

u₅(t)=u₁(t)·u₄(t)=0,5U₁U_г{-sin[(_г–_с)t-_c(_c,t)]+sin[_з–_г)t+_з(_з,t)]+в.ч.}.

Здесь высокочастотные (в.ч.) составляющие представляют собой не разницу, а сумму частот, которые затем отображаются в ФСС.

Разница частот в обоих случаях равна первой промежуточной частоте

_пр1=_г–_с=_з–_г.

Видно, что колебания u₂(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 такого исключения зеркального канала и введены указанные выше дополнительные элементы, обведенные точками на фиг.1.

Далее колебание u₂(t) поступает на один вход третьего перемножителя 6, а колебание u₅(t) – на один вход четвертого перемножителя 9. Колебания второго гетеродина 7 u₇(t)=U₇sin₇t поступают на второй вход перемножителя 6 непосредственно и на второй вход перемножителя 9 – через второй фазовращатель на 90° 8, т.е.

Частота колебания гетеродина 7 ₇<_пр1. Например, для стандартных промежуточных частот, используемых в железнодорожных радиостанциях системы ЖР-У,

f_пр2=1,59 МГц, частота второго гетеродина f_г2=24-1,59=22,41 МГц.

Поэтому на выходе перемножителей 6, 9 с активной нагрузкой будут колебания:

u₆(t)=u₂(t)u₇(t)=0,25U₁U_гU₇{sin[(_пр1–₇)t-_с(_с,t)]+sin[(_пр1–₇)t+_з(_з,t)]+В.Ч.},

u₉(t)=u₅(t)u₈(t)=0,25U₁U_гU₇{-sin[(_пр1–₇)t-_с(_с,t)]+sin[(_пр1–₇)t+_з(_з,t)]+В.Ч.}.

Здесь в В.Ч. входит предыдущие в.ч. и суммарные частоты второго преобразования, которые много больше второй промежуточной частоты _пp2=_пр1–₇.

Для приведенного выше примера сумма f_пр1+f₇=24+22,41=46,4 МГц>>1,59 МГц и поэтому ФСС, настроенный на f_пр2=1,59 МГц, не пропускает на свой выход частоту 46,4 МГц.

В результате второго преобразования частоты сигналы основного канала на выходе блоков 6 и 9 находятся в противофазе, а сигналы зеркального канала – в фазе. Теперь можно исключить зеркальный канал путем вычитания u₉(t) из u₆(t).

Для этого колебания u₆(t) подаются на один вход сумматора 10 непосредственно, а колебания u₉(t) – на другой его вход через аналоговый фазоинвертор 11, в результате чего на выходе сумматора 10 имеется только колебание основного канала:

u₁₀(t)=u₆(t)-u₉(t)=0,59U₁U_ГU₇sin[_пр2t-_c(_c,t)]+В.Ч.

Далее сигнал u₁₀(t) поступает на вход ФСС 12, пропускающий на свой выход только основной сигнал второй 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 u(t) и u₉(t) определяется выражением: _здб=lgsin0,5.

Так как фазовому сдвигу на 90° подвергается колебание гетеродина только одной частоты, то можно обеспечить очень малым, вплоть до 7 минут.

В этом случае _з=80 дБ вместо 35, как в прототипе. Так как вторая промежуточная частота низкая (_пр2<_пр1), то существенно упрощается ФСС на выходе сумматора. Но при втором преобразовании частоты появляется второй зеркальный канал, отстоящий от частоты _пр1 полезного сигнала на 2_пр2.

Второй зеркальный канал автоматически устраняется, как и первый, фазокомпенсационно, что можно показать аналитически, выделив из u_пр1(t) составляющую, частота которой ниже частоты второго гетеродина ₇ на _пр2.

Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение качества речевых сообщений за счет подавления побочных каналов приема фазокомпенсационным способом с высокой степенью 80 дБ вместо 35 дБ и упрощения и удешевления приемника.

Формула изобретения

Фазокомпенсационный преселектор-смеситель приемника радиосигналов, 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, а 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 третий и четвертый смесители, второй гетеродин и второй фазовращатель на 90°, причем выход первого смесителя подключен к одному входу сумматора через третий смеситель, а выход второго смесителя подключен к другому входу сумматора через последовательно включенные четвертый смеситель и фазоинвертор; выход второго гетеродина подключен к другому входу третьего смесителя непосредственно и к другому входу четвертого смесителя через второй фазовращатель на 90°.

РИСУНКИ