Исследование характеристик трансляционного приемника
реклама
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра радиотехнических систем ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСЛЯЦИОННОГОПРИЕМНИКА Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей I-39 01 02 «Радиоэлектронные системы» и I-39 01 04 «Радиоэлектронная защита информации» Минск 2012 Радиоприемник трансляционный “Ишим – 003” Цель работы: Изучение технических особенностей построения и исследование основных технических характеристик трансляционного приемника. 1. Краткие теоритические сведения Радиоприёмный тракт (РПТ) предназначен для приёма (выделения) радиосигналов, усиления и преобразования их к удобному виду, позволяющему использовать передаваемое сообщение. Для передачи любого сообщения (речевого, текстового, изображения, цифровых данных и т.п.) с помощью радиоволн служит радиоканал, структурная схема которого включает радиопередающее устройство (РПдУ) и РПТ, а также среду распространения (рис.1). Потребитель сообщения Рис.1. Структурная схема радиоканала В РПдУ сообщение преобразуется в соответствующий модулирующий сигнал, который модулирует высокочастотное колебание передатчика. С помощью передающей антенны (А1) происходит преобразование модулированного высокочастотного электрического колебания в радиоволну, которая распространяется в окружающем антенну пространстве. При этом радиоволна рассеивается, поглощается, отражается от неоднородностей среды, преломляется, в результате чего в месте приема электромагнитное поле сигнала оказывается значительно меньше, чем вблизи передающей антенны. С помощью приемной антенны (А2) производится обратное преобразование энергии электромагнитного поля высокой частоты в энергию электрического колебания, в результате чего в цепи антенны А2 создается ЭДС радиосигнала, являющегося источником входного воздействия для РПТ. Радиоприем сопровождается воздействием на канал различных радиопомех, а также искажением сигнала. Под помехами понимают все действующие на РПТ колебания, которые мешают приему полезного сообщения и приводят к его искажению. Радиопомехи могут возникать вне РПТ, т.е. в среде распространения радиоволн (это внешние помехи) и внутри РПТ (внутренние помехи). Совокупность всех помех определяет электромагнитную обстановку (ЭМО) в месте приема. Основными функциями радиоприемного устройства (РПУ) являются: 1. Преобразование электрического поля сигнала в высокочастотные токи или напряжения. Такое преобразование выполняет приемная антенна. 2. Выделение колебаний с частотой приемного сигнала и эффективное подавление сигналов на других несущих частотах, т.е. осуществление частотной избирательности сигнала. Эта задача решается избирательными системами, входящими в высокочастотный тракт (ВЧТ) приемника. 3. Детектирование принимаемого сигнала, т.е. выделение напряжения соответствующего модулирующему сигналу, с помощью которого передается полезное сообщение. В зависимости от вида модуляции эта задача решается амплитудным, частотным или фазовым детектором. 4. Ослабление мешающего действия помех, спектр которых частично или полностью перекрывает спектр сигнала, т.е. обеспечение помехоустойчивых радиопомех. Все способы повышения помехоустойчивости основаны на использовании каких-либо различий между сигналом и помехой. Реализация этих способов заключается в соответствующем выборе электрических характеристик отдельных блоков радиоприемника и введении специальных схем обработки принимаемых колебаний. Эти схемы могут быть включены как в высокочастотный, так и в низкочастотный тракты. 5. Усиление принятого сигнала с целью обеспечения нормальной работы оконечного устройства, воспроизводящего принятое сообщение и вспомогательных схем защиты от помех. В общем случае усиление может производиться в трактах как высокой, так и низкой частоты. Структурные схемы ВЧТ делятся на две основные группы: прямого усиления и супергетеродинные. Схему приемника называют по его схеме ВЧТ. К основным характеристикам радиоприемного устройства относятся чувствительность, избирательность, качество воспроизведения. Чувствительность – это способность приемника принимать слабые сигналы при заданном превышении сигнала над помехой и обеспечить заданную мощность на выходе с приемлемым качеством сообщения. Чувствительность Е а , мкВ, измеряют по величине ЭДС в антенне или мощности на входе. Чем меньше значение Еа , тем выше чувствительность. Чувствительность приемного устройства связана с выходным напряжением коэффициентом усиления К 0 : чем больше К 0 , тем выше чувствительность. Но величина чувствительности ограничена шумами, так как при увеличении усиления приемника будут увеличиваться как выходное напряжение полезного сигнала, так и шумовое. Чувствительность приемника, ограниченная шумами, определяется требуемым отношением сигнал–шум. В приемниках с ЧМ и ИМ основной помехой являются внутренние шумы. Чтобы увеличить чувствительность в этих типах приемника, следует уменьшить уровень внутреннего шума. В приемниках с АМ чувствительность определяется уровнем мощных помех внешнего происхождения, поэтому она имеет низкие значения. Для увеличения чувствительности в этих типах приемников применяют способы ограничения уровня помех по амплитуде и ширине спектра. По условиям работы радиоприемного устройства отношение сигнала к шуму на выходе ВЧ-тракта приемника (на входе детектора), называемое коэффициентом различимости, Д Р с вых Р ш вых является заданным. Перепишем выражение для Д в виде: Д Р с вх К р Р ш вых откуда Р а Р с вх где Р с вх – мощность сигнала , Р ш вых Кр на Д, входе, соответствующая чувствительности приемника Р а ; К р – коэффициент усиления ВЧтракта приемника по мощности. Требуемое превышение сигнала над шумом обычно равно Д = 3…10. Таким образом, чувствительность приемника зависит как от уровня его внутренних шумов, так и от требуемого коэффициента различимости. Шумовые свойства приемника оценивают коэффициентом шума Ш пр и шумовой температурой Т ш пр . В качестве источника сигнала приемника служит антенна. Коэффициент шума радиотракта можно выразить через коэффициенты шума его отдельных каскадов по формуле Ш пр Ш вх ц где Ш ПрЧ 1 Ш УРЧ 1 К Рвх ц ном К Рвх ц ном К РУРЧном Ш УПЧ 1 , К Рвх ц ном К РУРЧном К РПрЧном Ш вх ц , Ш УРЧ , Ш ПрЧ , Ш УПЧ – коэффициенты шума соответственно входной цепи, УРЧ, преобразователя частоты и УПЧ приемника; – номинальные К Рвх ц ном , К РУРЧном , К РПрЧном коэффициенты усиления по мощности соответственно входной цепи, УРЧ и преобразователя частоты приемника. Обычно Ш УРЧ < Ш ПрЧ , а К РУРЧ 1 , поэтому включение УРЧ в радиотракт приемника позволяет снизить его результирующий коэффициент шума. Установим связь между чувствительностью приемника и его Ш пр . коэффициентом шума По определению, Ш пр Р ш вых /(bkT0 Пш К Р ) . Обычно обеспечивается согласование антенны с входной цепью приемника, при этом b = 1. Тогда Рш вых kT0 П ш К Р Ш пр . Р А Р с вх Р ш вых Кр Подставляя Рш вых в выражение D р , получаем Р А kT0 П ш Ш пр D p . Если необходимо перейти к соответствующей ЭДС в цепи антенны, можно воспользоваться соотношением Р А Е 2А / 4R А , тогда Е А 4kT0 П Ш R A Ш пр D р , где П ш — полоса шума усилителя; Т 0 293 К (20 С) — комнатная температура; к = 1,38 10 23 Дж/град – постоянная Больцмана; R А — активная составляющая сопротивления антенны. Чувствительность приемника определяется выражением через шумовую температуру Р А k (Т 0 Т ш пр )Пш DР . Так как чувствительность приемника тем выше, чем меньше Р А , то для ее повышения необходимо уменьшить шумы радиотракта, коэффициент различимости D р (применяя помехоустойчивые сигналы) и полосу пропускания радиотракта (уменьшать эту полосу можно лишь до определенного предела, ниже которого начинаются искажения сигнала). Амплитудной характеристикой (АХ) радиотракта приемника или его отдельных каскадов называется зависимость амплитуды (или действующего значения) выходного напряжения от амплитуды (или действующего значения) входного гармонического напряжения постоянной частоты. На рис. 2 штриховой линией показана АХ идеального усилителя, сплошной – реального усилителя. Uвых Uвых max UП Uвых min 0 Uвх min Uвх max Uвх Рис. 2. Амплитудная характеристика усилителя Как видно изрис. 2, АХ реального и идеального усилителей совпадают только для амплитуд входного сигнала от U вх min до U вх max . На этом участке АХ – прямая линия, угол наклона которой к оси абсцисс определяет коэффициент усиления по напряжению усилителя. При U вх U вх min . АХ реального каскада не проходит через начало координат; даже при U вх 0 на выходе усилителя имеется некоторое выходное напряжение U п , обусловленное действием флуктуационных шумов в усилителе и другими помехами. Для нормальной работы усилителя U вых min должно быть больше U п . При U вх U вх max АХ реального усилителя также изгибается, что приводит к заметным нелинейным искажениям усиливаемого сигнала. Верхний изгиб АХ связан с нелинейностью ВАХ усилительного элемента, с перегрузкой его при больших амплитудах входного сигнала. Таким образом, реальный усилитель может усиливать сигнал без существенных искажений только при выполнении условия Uвх min U Uвх max . Избирательностью радиоприемного устройства называют его способность отличить полезный радиосигнал от радиопомехи по признакам, свойственным радиосигналу. Основным признаком полезного сигнала является значение несущей частоты. Частотная избирательность количественно характеризует способность выделить из всех радиочастотных колебаний и радиопомех, принятых антенной, радиосигнал, несущий полезное сообщение. Основным элементом приемника, обеспечивающим частотную избирательность, является колебательный контур или избирательная система. Увеличение числа радиостанций, создающих электромагнитные поля в диапазоне радиочастот, ухудшает условия приема полезных радиосигналов. По Международному регламенту использования электромагнитных излучений каждому передатчику выделяют необходимую полосу излучения. Приемник должен выделить полосу полезного сигнала и подавить спектр радиопомех. Наибольшую опасность представляют помехи от ближайших по несущей частоте радиостанций, которые называются соседним каналом. Количественно избирательность определяется как отношение напряжения полезного сигнала U 0 к напряжению помехового сигнала U ск при расстройке f ск , т.е. на частотах нежелательных станций, например, соседнего канала (рис. 3, а). Избирательность, дБ, по соседнему каналу Se с к равна: Se с к при АМ f с к 25 кГц ; U0 ; Uс к при ЧМ f с к 250 кГц . Чем больше численное значение, тем выше избирательность, т.е. тем сильнее подавляется помеха по соседнему каналу. Подавление помехи зависит от формы колебательного контура (избирательной системы). Чем лучше прямоугольность резонансной кривой колебательного контура (избирательной системы), тем выше избирательность. Uск U ∆fск fcк ∆fск fск f f0 а U fпр Uзк fпр fc fг fзк f б Uп.к U fпк fc f в Рис. 3. Избирательность по соседнему (а), зеркальному (б),прямому (в) каналам. Другими помехами для приемника супергетеродинного типа являются помехи по побочным (зеркальному и прямому) каналам. Побочные каналы приема – полосы частот, находящиеся за пределами основного канала приема. Помеха по зеркальному каналу отличается от полезного сигнала на значение удвоенной промежуточной частоты. Эта помеха при попадании на вход преобразователя частоты вызывает появление разностной частоты, совпадающей с промежуточной частотой f пр . Подавлять зеркальную помеху необходимо до преобразователя частоты с помощью избирательной системы (колебательных контуров) в преселекторе (ВЦ + УРЧ). Избирательность по зеркальному каналу определяется как отношение напряжения полезного сигнала на выходе приемника к напряжению на частоте зеркального канала, т.е. при расстройке, равной 2 f пр (рис. 3, б): Se з к U0 при f 2f пр . Uз к Помеха по прямому каналу совпадает по частоте со значением промежуточной частоты. При попадании на вход преобразователя частоты помеха прямого канала усиливается как полезный сигнал, независимо от частоты гетеродина. Ослабляется помеха прямого канала в преселекторе избирательной системой. Чтобы уменьшить вероятность появления помех по прямому каналу, значения промежуточных частот f пр в приемниках выбирают стандартными, и на этих частотах нет передатчиков. Избирательность по прямому каналу определяется как отношение напряжения полезного сигнала на выходе приемника к напряжению на промежуточной частоте (рис. 3, в): Se п к U0 . Uп к Существует еще ряд показателей качества РПУ. Среди них важную роль играет стабильность приемника – способность его обеспечивать прием полезного сигнала длительное время без ухудшения качества воспроизводимого сообщения и без каких-либо ручных регулировок. В реальных условиях качество воспроизводимого сообщения во времени меняется, что вызывает необходимость регулировки в РПУ усиления, частоты настройки, полосы пропускания и т.д. Особенно важную роль играет точность частоты настройки приемника на частоту принимаемого сигнала. Высокие стабильность и точность установки частоты повышают достоверность принимаемого сообщения, облегчают быстрое нахождение канала связи в условиях сильной загруженности рабочего диапазона, что особенно важно при дистанционном управлении приемником. Главной причиной частотной нестабильности является изменение частот гетеродинов, ведущее к изменению промежуточных частот, поэтому основное внимание при создании высококачественных РПУ направлено на обеспечение высокой стабильности гетеродинных частот, особенно в первых преобразователях частоты. Изменение частоты настройки может быть вызвано и нестабильностью параметров электрических цепей, которая приводит к появлению переменных фазовых сдвигов. Высокие требования к стабильности частоты настройки привели к созданию и применению в современных РПУ в качестве гетеродинов высокостабильных синтезаторов частот, стабильность которых, например, в современных КВ профессиональных РПУ, составляет 10 7 10 9 . Время настройки на принимаемую частоту имеет большое значение при работе РПУ в автоматизированных и адаптивных системах связи. Под временем настройки понимают интервал времени между сигналом к настройке и моментом полной готовности приемника к приему сигнала требуемой частоты в эксплуатационном режиме. Время настройки во многом определяет систему настройки приемника. Диапазон рабочих частот или длин волн приемника, определяющий область частот, на которые он может быть настроен, зависит от его назначения. Вещательные приемники работают в диапазонах ДВ (150–285 кГц), СВ (525–1605 кГц), КВ (2,3–26,1 МГц), УКВ-волн (87,5–108 МГц); профессиональные РПУ – в диапазоне ВЧ (30–300 МГц), радиолокационные - в диапазоне 1000–10 000 МГц и т.д. В ряде случаев диапазон разбивается на поддиапазоны. В пределах диапазона или поддиапазона настройка может осуществляться либо плавно, либо фиксированно с определенным шагом. Коэффициент перекрытия диапазона k Д f 0 max / f 0 min , где f 0 max и f 0 min – граничные частоты диапазона. Динамический диапазон приемника – это диапазон амплитуд входного сигнала, при которых обеспечивается требуемое качество воспроизведения принятого сообщения. Нижняя граница динамического диапазона определяется чувствительностью приемника, верхняя – допустимыми искажениями сигнала. Качество воспроизведения определяется степенью допустимых искажений сигнала приемником. Сигнал подвергается частотным, фазовым и нелинейным искажениям. Частотные искажения вызваны тем, что амплитудно- частотная характеристика имеет спад в области низких частот модуляции, обусловленной уменьшением усиления из-за разделительных и других цепей низкочастотного тракта приемника. Спад характеристики в области верхних частот модуляции вызван тем, что базовые частоты модуляции в высокочастотном тракте приемника усиливаются слабее, чем несущее колебание. Фазовые искажения вызваны наличием реактивных элементов L и C. Фазочастотная характеристика имеет практически линейный участок в области от Fmin до Fmax . Нелинейные искажения вызываются наличием нелинейных элементов в приемном устройстве. При больших амплитудах входного напряжения вольт-амперная характеристика транзистора или диода имеет значительную нелинейность. В результате на выходе устройства появляются гармоники входного сигнала. Нелинейные искажения оцениваются коэффициентом гармоник К г – отношение эффективного значения высших гармоник выходного напряжения к значению первой гармоники: U 22F U 32F . Кг UF Особенно сильные искажения возникают при приеме ИМ-сигналов. Для оценки искажений огибающей импульсного сигнала пользуются переходной характеристикой приемника, под которой понимают зависимость выходного напряжения U вых ( t ) при подаче сигнала с единичным скачком ВЧ-напряжения на входе. Помехоустойчивость позволяет оценить свойства приемника в целом с учетом его линейных и нелинейных частей. В общем виде под помехоустойчивостью понимают способность приемника обеспечивать нужное качество приема при действии различных видов помех. Более полную оценку помехоустойчивости приемника дает вероятностный критерий. Так, помехоустойчивость приемника дискретных сообщений оценивается с помощью вероятности ошибки приема радиотелеграфных сигналов при действии различных видов помех. Количественно помехоустойчивость определяется отношением сигнала к помехе на входе РПУ, при котором сообщение принимается с заданной вероятностью ошибки. 2. Назначение Всеволновой трансляционный приемник “Ишим – 003” предназначается для комплектации трансляционных радиоузлов и обеспечивает прием передач радиовещательных станций, работающих с амплитудной модуляцией (АМ) в диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких (КВ) волн и станций, работающих с частотной модуляцией (ЧМ) в диапазоне ультракоротких волн (УКВ). 3. Технические характеристики Диапазон принимаемых частот, МГц: длинные волны ДВ средние волны СВ короткие волны КВ-1 короткие волны КВ-1 короткие волны КВ-1 короткие волны КВ-1 ультракороткие волны УКВ 0,15 – 0,408; 0,525 – 1,605; 3 – 6; 6 – 10; 10 – 14; 14 – 18; 65 – 74. При приеме станций диапазона ДВ, СВ, КВ чувствительность радиоприемника при соотношении сигнал/шум 20дБ не хуже 40мкВ; в диапазоне УКВ при соотношении сигнал/шум 50дБ не хуже 10мкВ. Селективность по зеркальному каналу не менее, дБ: в диапазоне ДВ в диапазоне СВ в диапазоне КВ в диапазоне УКВ 70; 60; 40; 50. Селективность по промежуточной частоте на всех диапазонах не менее 60дБ. Промежуточные частоты: для диапазонов ДВ, СВ, КВ для диапазона УКВ 465±2 кГц; 10,7±0,05 МГц. Точность настройки радиоприемника на частоту принимаемого сигнала должна быть не хуже, кГц: для диапазонов ДВ, СВ, КВ ±3; для диапазона УКВ ±50. Коэффициент автоматической подстройки частоты (АПЧ) в УКВ диапазоне не менее 4. Радиоприемник имеет три фиксированные полосы пропускания: узкая полоса (УП) не более 7кГц; средняя полоса (СП) не более 11,5кГц; широкая полоса (МП - местный прием) не менее 17кГц. Питание радиоприемника от сети переменного тока напряжением 220В (-15% ,+10%) частотой 50/60 Гц; или от источника постоянного тока напряжением 27В (с заземленным минусом). 4. Внешний вид и основные узлы радиоприемника Рис. 4. Внешний вид радиоприемника Рис. 5. Органы управления радиоприемником На рис. 2. представлены органы управления радиоприемником, где: 1 – индикатор настройки; 2 – индикатор ЭСШ; 3 – обзорная шкала и указатель диапазонов; 4 – стопорное устройство ручки настройки ДСКВ; 5 – ручка настройки ДСКВ; 6 – ручка настройки УКВ; 7 – стопорное устройство ручки УКВ; 8 – ручка переключения диапазонов; 9 – гнездо включения телефонов; 10, 11, 12 – кнопки переключения полосы ПЧ-АМ; 13 – кнопка включения АПЧ; 14 – кнопка включения ЭСШ; 15 – кнопка включения сети; 16 – регулятор громкости; 17 – гнездо включения антенны ДСКВ; 18 – клемма заземления; 19 – гнездо включения громкоговорителя; 20 – гнездо основного выхода НЧ; 21, 22 – гнезда включения антенны УКВ; 23 – вход питания «+27В»; 24 – предохранитель; 25 – шнур питания. Рис. 6.1. Расположение основных узлов радиоприемника (вид сверху) Рис. 6.2. Расположение основных узлов радиоприемника (вид сверху) 1 – трансформатор питания; 2 – плата УКВ; 3 – плата ПЧ-ЧМ; 4 – блок ВЧ; 5 – плата счетчика; 6 – плата автоматики; 7 – плата делителя; 8 – плата БП-НЧ; 9 – плата ПЧ-АМ; 10 – кросс-плата. 5. Описание радиоприемника 5.1. Общие сведения Радиоприемник имеет семь диапазонов: длинноволновой, средневолновой, четыре полурастянутых коротковолновых и ультракоротковолновый. Переключатель диапазонов барабанного типа. Радиоприемник имеет три интерных входа: для включения приемной антенны на ДВ, СВ и КВ диапазонах и УКВ антенны с волновым сопротивлением 75Ом (ослабление 1:1 и 1:30). Для удобства эксплуатации в радиоприемнике предусмотрена раздельная настройка каналов АМ и ЧМ. 5.2. Блок УКВ Блок УКВ предназначен для усиления высокочастотных сигналов и преобразования их в сигнал промежуточной час готы, равной 10,7 МГц. C24-39 R22-220 L7 C25-3300 R20-510 R15-16 R16-3K C18-3300 C17-3300 L5 C22-3300 T4 L9 L8 C27-240 R21-51 R12--51 R10-16k C13-4-15 C15-12 R13-220 R8-3K C10-3300 3300 T2 R7-510 L3 C9 L4 C7-3300 R3-16 R2-3k C2-43 R4-220 C4-4-15 L2 R1-510 L1 C3-3300 1 2 T1 C1-27 КОНТ C6-12 C26-47 1 КОНТ 3 4 5 C11-4.7 R17-9.1K R19-36K Д2 L6 C19-3300 R14-220 C14-4.7 R11-16 T3 R6-510 R9-3K C12-3300 Д1 R18-220k С21-220 C5-3300 C23-3300 R5-510 С20-2,2 Рис.7. Блок УКВ Блок состоит из входной цепи двухкаскадного усилителя высокой частоты, смесителя и гетеродина. Во входной цепи используется неперестраиваемый одиночный колебательный контур с индуктивной связью с антенной и емкостной связью с первым каскадом усилителя высокой частоты. Усилитель высокой частоты двухкаскадный, собран на двух транзисторах 1-Т1, 1Т-2 по схеме с общей базой. Нагрузкой каждого каскада является перестраиваемый колебательный контур. Смеситель выполнен на транзисторе 1-Т4, с подачей напряжений сигнала и гетеродина в цепь базы. Напряжение сигнала подается на базу смесителя через конденсатор 1-С18. а напряжение гетеродина через конденсатор 1-С20. В коллектор смесителя включен полосовой фильтр 1-L7, 1-С24, 1-1-8, l-C26, 1-С27, настроенный на промежуточную частоту 10.7 МГц. Напряжение промежуточной частоты с емкостного дели геля 1-C26, 1-С27 подается на вход блока ПЧ-ЧМ. Гетеродин выполнен на транзисторе 1-ТЗ по схеме с емкостной обратной связью. Для повышения стабильности частоты гетеродина при изменении напряжения питающей сети питание гетеродина дополнительно стабилизировано кремниевым стабилитроном 1-Д1. Конденсатор 1-С5 используется для развязки цепей питания. В блоке применена автоматическая подстройка частоты (АПЧ). В качестве управляемого элемента используется варикап 1-Д2. Исходное смещение на варикап задается делителем на резисторах 1-R17, 1-R19 Управляющее напряжение подается на варикап через резистор 1-R18. При выключении АПЧ цепь подачи управляющего напряжения замы кается на землю. 5.3. Блок ВЧ Блок усилителя высокой частоты предназначен для выделения, усиления и преобразования сигналов принимаемой станции в промежуточную частоту в диапазоне длинных, средних и коротких волн. Во входных цепях блока УВЧ на всех диапазонах применен двухконтурный преселектор, обеспечивающий высокую избирательность при достаточно широкой полосе пропускания.Связь антенны с входными контурами в диапазонах ДВ, СВ индуктивноемкостная, в остальных диапазонах индуктивная. Усилитель высокой частоты собран на двух транзисторах 2-Т1, 2-Т2 по каскодной схеме. Нагрузкой усилителя является одиночный колебательный контур. Смеситель блока ВЧ выполнен на транзисторе 2-ТЗ с подачей напряжения сигнала в цепь базы, а напряжение гетеродина в цепь эмиттера. Связь смесителя с гетеродином трансформаторная. Нагрузкой смесителя служит четырехконтурный фильтр ПЧ, расположенный в блоке ПЧ-АМ. Гетеродин собран на транзисторе 2-Т4. Для повышения стабильности частоты гетеродина от изменения напряжения питающей сети питание гетеродина дополнительно стабилизировано кремниевым стабилитроном 2-Д1. T2 C11-0.05 16 11 12 Д2 R16-330 R21-330 R20-560 C14-0.05 14 C13-0.05K R19-3.3K R16-330 Д1 C6-10 13 R18-16k R17-1.6 C12-0.05 R14-1.6k C7-0.05 R10-13K R11-24K R5-1.2K R7-2.2K C5-0.05 R2-51K R3-4.7K R4-200 R8-560 C4-0.05 C2-510 R1-100K C1-620 15 КОНТ R9-700 T4 R13-16k R12-160k 10 L1 T3 С8-0,05 R15-560 T1 C3-0.05 C10-0.05 2 КОНТ C15-50 1 2 3 4 5 7 6 8 9 C4-0.05 C5-0.05 L1 L4 C5-6-25 L38 C10-10 C19-625 C20100 C146-25 L40 C316-25 L20 C22-625 L41 R1413K L16 C34 C33-270 -10 L21 L43 C14-625 R9-100 L26 L27 L45 C35-6-25 C37 270 C18-10 R7-100 C17-6-25 L11 C50150 R13270 C60-5.6 C63 C26C28-100 3300 C27-675 C53130 C55-47 C546-25 C66-91 C68-56 L35 L36 Рис.8. Блок ВЧ R12-300 L30 C65-62 C64-6-25 R10-560 C41-6-25 L24 L23 L29 C42-47 C67-6-25 L34 R15220 L18 C40270 C52-47 C51-625 L28 L17 C39-47 C38-6-25 R11100 C5662 C58- C59- C62 110 -62 C57-6- 110 C6125 L33 6-25 L46 L31 L47 C24-6-25 L22 C46- C36150 47 L19 L6 C16430 C47-10 C25-100 C196-25 C20100 L5 R3-3.9K C86-25 L12 C3047 L1 9 C6-6-25 C156-25 L10 R5-22K C3410 L15 L13 L14 R2-27K R4100 C3410 L9 L8 L39 C9-91 C29-10 L3 L2 C116-25 C7-240 R100 C21-10 C2-6-25 R6-2.4K C4-10 C1-1 R16-100 Сопротивления 2K-R6, 2K-R7 и конденсатор 2-C14 применены для выравнивания амплитуды напряжения гетеродина в пределах СВ поддиапазона. Для перестройки блока ВЧ используется четырехсекционный блок КПЕ. Переключение диапазонов производится с помощью барабанного переключателя. Для подавления сигналов с частотой, равной промежуточной частоте, на входе блока применен фильтр-пробка 2-L1, 2-С2, 2-R1. Конденсатор 2-С1 предназначен для защиты входных цепей от случайного попадания постоянного напряжения. В приемнике имеется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Напряжение АРУ поступает через фильтр 2-С15, 2-R6, 2-С6, 2-R7, на эмиттер 2-Т1. Диод 2-Д2 обеспечивает задержку напряжения АРУ. БлокП Ч -ЧМ 5.4. КОНТ 1 C21-91 L7 T2 T1 L8 C14-91 L4 L10 C14-91 C30-220 L15 L14 L4 L11 T4 T3 R30—1.2K Д1 C29-43 C33-220 C37-220 Д2 R345.6K R7556K C3510 L1 R15-470 R21-470 R9-470 C8-91 C23-91 C5-91 R21-470 L5 L2 C2-91 R9-470 C17-91 3 C11-91 Блок ПЧ-ЧМ состоит из четырех однотипных усилителей, усилителяограничителя и частотного детектора. Усилители собраны на транзисторах 3-Т1...3-Т4 по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой каждого усилителя является полосовой фильтр. Усилитель-ограничитель собран на транзисторе 3-Т5 по схеме с общим эмиттером. R31-2.2K T5 R39-100 R32-1K R38-22K C36-470K R37-22K C34-0.047 C320.047 3 4 5 R40100 6 C3750 R29-220 R28-470 C28-4700 4700 R25-4.7K R2616K C264700 C254700 7 R242.2K 8 C194700 R33220 C224700 C24- R22470 C204700 R19-4.7K C18-4700 ДР3 R20-30K C16-4700 R17-220 C15-4700 C12-4700 R16-470 C13-4700 КОНТ C7-4700 R33-470K R36-470K R14-30K C10-4700 R13-4.7K R11-220 ДР2 ДР1 C1-4700 C5-4700 R10-470 C6-4700 R7-4.7K R8-30K C3-470 R5-220 C4-4700 R4-470 R2-30K R1-4.7K 2 Рис.9. Блок ПЧ-ЧМ Нагрузкой усилителя-ограничителя является частотный детектор, собранный по схеме симметричного детектора отношений. Блок ПЧ-АМ R17-2.2K C3-20.6 R8-4.7K C13-0.05 R14-4.7K R16-270 КОНТ C270.05 C19-0.05 C23-0.05 R30--270 C22-0.05 R24-27 R25-270 R31-750 R35-10K 6 R36—3.3K 5 R38-680 R34-270 7 T4 C26-500 C24-500 R7-7.5K C17-0.05 R20-36 C16-0.05 R15-27 R21-3K C11-0.05 R11-1K L10 L9 Др1 4 R28-68 C150.01 L8 L6 L7 T1 R19-220 С14330 R13-270 R1-27 L4 T1 R10-10K C9-0.05 L2 C5-338 C8-0.01 R6-4.7K L3 R4-4.7K L1 L5 C6-330 C7-0.01 R2-2.7 C1-330 C7-330 R5-0.9K Д3 C25-1000 C28-1000 T3 R27-10K 3 C12-330 2 Tp1 R37-108K R12-270 R23-27 C4-47 R18-10K 1 R26-3.3K КОНТ R29-1K 5.5. R32-4.7K R33-160 C10-5 Рис.10. Блок ПЧ-АМ Блок ПЧ-АМ состоит из четырехконтурного ФСС, двухкаскадного усилителя с полосовыми фильтрами в нагрузке, оконечного каскада, детектора и усилителя АРУ и ячейки АРУ. Коммутация полосы пропускания обеспечивается с помощью кнопочного переключателя, при этом происходит ступенчатое изменение связи между ФСС и контурами полосовых фильтров. Первые два каскада усилителя ПЧ собраны на транзисторах 4-Т1, 4Т-2 по схеме с общим эмиттером, с полосовыми фильтрами в нагрузке. Оконечный каскад собран на транзисторе 4-ТЗ, нагрузкой которого являются детектор сигнала 4-ДЗ, детектор и усилитель АРУ (4-Т4). Через цепочку 4-R8, 4-С10, 1-R14 напряжение АРУ поступает на ячейку. В качестве ячейки АРУ используется параметрический делитель на диодах 4-Д1, 4-Д2. В исходном состоянии диоды открыты отрицательным напряжением, снимаемым с делителями 4-R5, 4-R7. По мере увеличения напряжения АРУ диоды закрываются, сопротивление их начитает сильно возрастать, и сигнал на базе первого каскада УПЧ уменьшается. Напряжение АРУ на плату ВЧ подается с эмиттера транзистора 4-Т4. 5.6. Блок НЧ R16430 R131.3K С5-500 T5 R17-56 R14-68 R12-11K R1524K 3 5 7 R10-510 R18510 T 4 C6-50 R11-47 C4-50 4 T3 КОНТ R6-82K R9-4.7K R5-51K R4-470 R1-47K R3-68K T2 2 R8-390 C2-50 1 C3-100 КОНТ R7-9.1K 6 R2-68K Рис.11. Блок НЧ Усилитель низкой частоты состоит из двух каналов: основного и контрольного, включенных последовательно. Основной канал собран на трех транзисторах 5-Т1... 5-ТЗ. Для повышения входного сопротивления блока первый каскад собран по схеме эмиттерного повторителя. С эмиттерной нагрузки последнего каскада основного канала напряжения низкой частоты поступает на гнезда выходной колодки «Выход 600 Ом» и через регулятор громкости R2 на контрольный канал. В выходном каскаде контрольного канала используется транзистор 5-Т5 с трансформатором в коллекторной нагрузке. Со вторичной обмотки выходного трансформатора напряжение низкой частоты поступает на гнезда разъемов—«выход 6000 Ом»; «выход 100 Ом». Блок питается напряжением —12В. Оконечный каскад (5-Т5) питается напряжением —27В. На входе блока установлен неоперативный регулятор 5-R1 для установки уровня на нагрузке 600 Ом. 5.7. Плата БП Напряжение сети через предохранитель, включенный к одному из питающих проводов и двухполюсный выключатель, подается на первичную обмотку силового трансформатора Тр2. Выпрямитель блока питания собран по двухполупериодной схеме на диодах 6-Д4, 6-Д5. Для сглаживания пульсаций и получения необходимой стабильности напряжения применена схема на транзисторе 6-TIс включением в базовую цепь стабилитрона 6-Д1, Стабилизированное напряжение 12В снимается с эмиттера транзистора 6-T1, которое используется для питания всех блоков.— 27В снимается с резистора 6-R1. Блок питания рассчитан на питание от сети переменное тока напряжением 127/220В. Предусмотрено питание от резервного источника постоянного тока напряжением27±3 вольта включаемого в гнездо Г7. 6 T1 R2-1K Конт 1 2 3 R1330 C150 Д1 C2-200 C3-200 C4-200C5-200 Д3 Д4 Д5 Конт 4 5 6 Д2 Рис.12. Плата БП При включении постоянною источника питания радиоприемник должен быть отключен от сети переменного тока. Диод 6-ДЗ предназначен для защиты схемы при случайном обратном включении источника постоянного тока. Лампочки Л1 и Л2 используются тля подсвета шкалы. 6. Описание лабораторной установки 1 2 3 4 5 Рис.13. Схема лабораторной установки 1. Генератор низкочастотных сигналов Г3-102 2. Генератор высокочастотных сигналов Г4-93 3. АКИП-4113/6 4. Радиоприемник “Ишим-003” 5. Милливольтметр В состав лабораторной установки входят: радиоприемник “Ишим-003”, милливольтметр В3-38, генератор высокочастотных сигналов Г4-93, цифровой осциллограф-мультиметр АКИП-4113/6, генератор низкочастотных сигналов Г3-102. Рис.14. ГСВ Г4-93 Рис.15. АКИП-4113/6 Рис.16. Милливольтметр В3-38 ГСВ формирует сигнал заданной частоты, который поступает на радиоприемник, настроенный на эту частоту. Значение частоты контролируется при помощи осциллографа, а напряжения сигнала и шумов – милливольтметром. 7. Ход выполнения работы 7.1 Измерение реальной чувствительности радиоприемника. От ГСВ подают модулированный сигнал ( FM 1000 Гц; M 30 %) уровнем UГСВ100 мкВ. Приемник настраивают на частоту измерения, задаваемую преподавателем. Контроль частоты производим при помощи функции частотомера осциллографа АКИП, для этого требуется нажать функциональную клавишу «Utility» и клавишей F1 выбрать “частота”. При этом синхронизация осциллографа должна производится по второму каналу, на который поступает сигнал с выхода ГСВ «К ЧАСТОТОМЕРУ». Значение частоты отобразится в правом верхнем углу экрана осциллографа. Выбираем необходимый частотный диапазон и ручкой настройки частоты настраиваем ГСВ на требуемую частоту. Подстраиваем приемник ручкой АМ настройки по максимальному показанию милливольтметра. Окончательную настройку на точное значение f ГСВ производим рукояткой плавной настройки частоты ГСВ. Измерить напряжение сигнала Uc на выходе приемника. Выключить модуляцию переключателем на ГСВ. Измерить милливольтметром напряжение шума Uш на выходе приемника. Рассчитать отношение сигнал/шум (Uc / Uш ). Далее необходимо изменять ослабление выходных аттенюаторов ГСВ до тех пор, пока не будет получено отношении сигнал/шум = 10 (т.е. 20 дБ) на выходе приемника. По показанию аттенюаторов ГСВ определить чувствительность приемника (U ГСВ. f ), ограниченную шумами, при данной настройке. Произвести измерения для всех режимов работы приемника: «УП», «СП», «МП». 0 7.2 Определение частот побочных каналов приема. Для определения частот побочных каналов приема увеличивают уровень сигнала генератора до 1000 мкВ либо более и, перестраивая генератор сигналов в интервалах частот, соответствующих предполагаемому расположению прямого канала (канала промежуточной частоты) f ПР ; зеркального канала: f 0 2f пч либо f 0 2f пч ; f m 1 пч побочных каналов вида: f 0 2 , nfr nfпч, где m=0, 1...; n=1, 2..., с помощью частотомера фиксируют частоты побочных каналов приема. 7.3 Измерение избирательности по соседнему каналу. Не изменяя настройку приемника, изменить частоту ГСВ в левую сторону от частоты настройки приемника на 9 кГц. Увеличивая U ГСВ , добиться отношения сигнал/шум = 10 (т.е. 20 дБ) по методике пункта 7.1. По показаниям аттенюаторов определить значение U ГСВ. f CK . Рассчитать селективность по соседнему каналу по формуле S 20 lg( U U СК , дБ ГСВ . f / ГСВ . f) . Повторить измерение и расчет при расстройке f ГСВ на 9 кГц в правую сторону от частоты настройки приемника. CK 0 7.4 Измерение эффективности работы АРУ. На вход приемника от ГСВ подают полезный сигнал уровнем, равным номинальной чувствительности приемника. Подстроить частоту ГСВ по максимуму выходного напряжения. Последовательно увеличивая уровень сигнала на ГСВ, фиксировать значения выходного напряжения приемника. По полученным результатам построить график зависимости U (U вых вх ) . 7.5 Измерение характеристики верности тракта. На вход приемника от ГСВ подать полезный сигнал уровнем, равным удвоенной номинальной чувствительности. Модуляцию несущей ГСВ осуществлять от внешнего перестраиваемого по частоте НЧ генератора. Уровень сигнала ГНЧ должен обеспечивать коэффициент модуляции М=30%, что достигается при Uг =1В. Напряжение контролируется по встроенному в ГНЧ вольтметру. Подстроить частоту ГСВ по максимуму выходного напряжения. Изменяя частоту выходного сигнала ГНЧ от 20 Гц до 20 кГц снять амплитудно-частотную характеристику приемного тракта по уровням 1; 0,9; 0,707; 0,5 от максимальной амплитуды выходного сигнала. По уровню 0,707 определить полосу пропускания тракта УПЧ. Произвести измерения для всех режимов работы приемника: «УП», «СП», «МП». По полученным результатам построить графики зависимостей U вых ( fнн) на одной координатной плоскости.
