Разработка интегральной микросхемы АМ-ЧМ приёмника по типу TA2003 (стр. 2 из 10)
Рисунок 1.2 – Подключение системы АРУ.
Рисунок 1.3 - Амплитудная характеристика приёмника
Автоматическая подстройка частоты, радиотехническое устройство для автоматического удержания заданной частоты электрических колебаний генератора. АПЧ применяют в супергетеродинном радиоприёмнике для точной настройки на принимаемую станцию. В распространённой схеме АПЧ отклонение частоты от заданной (расстройка частоты) преобразуется дискриминатором в постоянное напряжение соответствующего знака (полярности), пропорциональное амплитуде расстройки (при отсутствии расстройки напряжение на выходе дискриминатора равно нулю). Это выходное напряжение затем подаётся на транзистор воздействующий на частоту генератора
1.1 Сравнение гетеродинных приемников АМ и ЧМ сигналов
Структурные схемы приемников АМ и ЧМ сигналов приведены на рисунке 1.4 и 1.5 соответственно [3]. Из схем видно, что на функциональном уровне различия не очень существенны: для обоих систем характерно наличие таких узлов, как: входная цепь, усилитель радиочастоты, смеситель, гетеродин, узкополосный фильтр, усилитель промежуточной частоты, усилитель звуковой частоты, оконечное устройство. Однако существуют отличия: в приемнике ЧМ сигналов отсутствует система автоматической регулировки усиления (АРУ) и амплитудный детектор, в то же время установлены система автоподстройки частоты (АПЧ) и частотный детектор.
На более глубоком уровне сравнения различия состоят и в том, приемники работают в разных диапазонах частот (АМ приемник – в области ДВ, СВ, КВ; ЧМ приемник – в УКВ диапазоне) и имеют различные промежуточные частоты ( как правило, 465 кГц для приемников АМ и 10,7 МГц – для приемников ЧМ). Такая разница в промежуточных частотах обусловлена тем, что ЧМ сигнал имеет гораздо большую занимаемую полосу – до 250 кГц, а АМ-сигнал – около 6 кГц. Также требования, предъявляемые к усилителю звуковых частот при АМ приеме гораздо ниже (усилитель должен иметь полосу воспроизводимых частот 0,3-6,4 кГц), чем при ЧМ-приеме (полоса 50-10000 Гц).
 |
Рисунок 1.4 - Структурная схема супергетеродинного приемника АМ сигналов
 |
ВЦ – входная цепь;
УРЧ – широкополосный усилитель радиочастотного сигнала;
ПрЧ – преобразователь частоты;
Г – перестраиваемый гетеродин;
ПФ – полосовой фильтр промежуточной частоты;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
Д – детектор;
УЗЧ – усилитель колебаний звуковых частот;
ДАРУ – детектор системы автоматической регулировки усиления;
ФНЧ – фильтр нижних частот системы АРУ;
Гр – громкоговоритель.
Рисунок 1.5 - Структурная схема супергетеродинного приемника ЧМ сигналов.
Наряду с достоинствами супергетеродинный метод приема имеет существенные недостатки. Наиболее серьезный из них - так называемые побочные каналы приема. Побочные каналы приема создаются в супергетеродинном приемнике в процессе преобразования частоты. Так, один из таких каналов, наиболее опасный, образуется следующим образом. На входе радиоприемника всегда действует множество сигналов различных частот, среди которых может оказаться частота, удовлетворяющая условию формирования промежуточной частоты. Причем, если в радиоприемнике принято условие fг>fс, то частота побочного канала fзк>fг. относительное расположение частот для этого случая показано на рисунке 1.6 [2].
Рисунок 1.6 – Образование зеркального канала при супергетеродинном методе приема.
Как видно, частота канала fзк всегда отстоит от частоты принимаемого сигнала на расстояние двух промежуточных частот, т.е. fзк-fс= ± Δfзк = ± Δfпрс. Частота fзк отстоит от частоты гетеродина fг на такое же расстояние, что и частота принимаемого сигнала fс. Поэтому канал, по которому проникает помеха на частоте fзк, называют симметричным или зеркальным. Для случая fг<fс частоты fс и fзк поменяются местами.
Второй побочный канал приема, по которому может проникать специфическая для супергетеродинного приема помеха, возникает на частоте, равной промежуточной fпрс. Поскольку фильтр, включенный в выходную цепь смесителя, настроен на промежуточную частоту, смеситель для сигналов, у которых fс = fпрс, является усилителем. Эту помеху называют помехой прямого прохождения.
Для того, чтобы уменьшить помеху прямого прохождения и помеху по зеркальному каналу, как и других побочных каналов, необходимо их ослабить до попадания на вход преобразователя. Эта задача выполняется резонансными контурами тракта радиочастоты, который часто называют преселектором (предварительным селектором).
1.2 Основные электрические параметры радиоприемников
Основные электрические параметры радиоприемных устройств:
а) чувствительность;
б) избирательность;
в) коэффициент шума;
г) частотная точность;
д) диапазон рабочих частот;
е) динамический диапазон;
ж) выходная мощность.
Чувствительностью называют способность приемника обеспечить нормальную работу воспроизводящего устройства при наименьшем сигнале в антенне или на входе приемника. Чувствительность оценивают наименьшей величиной ЭДС радиосигнала или его номинальной мощностью в антенне. Чем меньше эти величины, тем выше чувствительность. Количественно чувствительность выражается в микровольтах или в микроваттах.
Избирательностью называют степень ослабления помехи, отличающейся по частоте от полезного сигнала. Избирательность зависит от формы амплитудно- частотной характеристики радиоприемника, то есть от зависимости коэффициента усиления от частоты входного сигнала при постоянной настройке приемника. Количественно избирательность оценивается коэффициентом избирательности, который показывает во сколько раз по сравнению с сигналом ослабляется равная ему по величине помеха при заданной расстройке.
Коэффициент шума. Как правило, смесители имеют коэффициент шума в пределах от 6 до 20 дБ. Коэффициент шума пассивных смесителей численно равен потерям преобразования. Коэффициент шума активных смесителей зависит от конфигурации схемы и типов применяемых в ней элементов. Общепринято, но вовсе не обязательно, перед первым смесителем включать малошумящий усилитель для снижения коэффициента шума приемника в целом.
Частотная точность приемника включает в себя как первоначальную погрешность установки заданного номинала настройки, так и нестабильность настройки приемника. Погрешность установки зависит от способа установки и метода индикации частоты настройки, а нестабильность настойки – от ухода частоты настройки из – за самопрогрева, климатических и механических воздействий, изменений питающих напряжений и др. Высокая частотная точность приемника необходима для беспоискового вхождения в связь и поддержания связи без подстройки.
Диапазон рабочих частот – это та область рабочих частот, в пределах которой радиоприемное устройство может плавно или скачком перестраиваться с одной частоты на другую без существенного изменения качества воспроизведения сигнала.
Динамический диапазон частот - это пределы, в которых изменяется величина входного сигнала. Динамический диапазон сигналов оценивается отношением наибольшего сигнала к наименьшему по мощности или напряжению. Обычно динамический диапазон выражают в децибелах. Желательно, чтобы динамический диапазон укладывался в линейный участок АЧХ приемника. В противном случае возникают искажения сигнала и снижение избирательности приемника.
Выходной мощностью приемника называют мощность, подводимую к воспроизводящему устройству. Величина выходной мощности должна соответствовать номинальной для данного типа воспроизводящего устройства и может быть от нескольких ватт до долей ватта. Различают нормальную и номинальную выходную мощность.
Номинальная выходная мощность – это наибольшая выходная мощность, при которой возникающие нелинейные искажения не превышают заданной величины. Номинальная выходная мощность соответствует 100% модуляции принимаемого сигнала. Нормальная выходная мощность соответствует 10% от номинальной, 30% модуляции сигнала и подводится к оконечному устройству при измерении характеристик радиоприемного устройства.
2. Структурная схема ИМС TA2003. Функциональные узлы, входящие в состав ИМС
Сверхминиатюризация элементной базы не изменила основного принципа построения структурной схемы супергетеродинного радиоприёмника. Структурная схема ИМС TA2003 приведена на рисунке 2.1
АМ RF– усилитель радиочастоты АМ–сигнала;
FMRF– усилитель радиочастоты ЧМ–сигнала;
FM/AMSW – переключатель АМ-ЧМ–режимов;
FMOSC – гетеродин для смесителя ЧМ–сигналов;