Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие.

Глава 12. Обработка сигнала ПЧ

В этой главе описаны АРУ-ПЧ-процессоры, предназначенные в основном для приемников АМ-сигналов и используемые в качестве непосредственных “нагрузок” широкополосных трактов. Аналогичные устройства для приемников ЧМ-сигналов здесь не рассматриваются, поскольку они, как правило, реализуются на очень сложных ИС, причем стоимость осуществляющих частотную селекцию внешних схем-если таковые вообще имеются-составляет лишь малую часть стоимости самих ИС.

12.1. Универсальный SSB/CW-процессор для частот <12 МГц

Его принципиальная электрическая схема, приведенная на рис. 12.1, вероятно, многим уже известна, но поскольку данный процессор применяется для обработки выходных сигналов широкополосного тракта, описанного в гл. 5, то для полноты картины приведем его технические характеристики. А для менее информированного читателя в следующем разделе предлагается подобный ПЧ-тракт, обсуждаемый со всеми необходимыми подробностями.

Итак, основные технические характеристики: при выбранном 56-омном сопротивлении резистора на входе процессора F = 7...S дБ, без этого согласующего резистора F = 4...5 дБ (в обоих случаях при 50-омном импедансе источника напряжения ПЧ); КР » — 15 дБм на верхней границе диапазона АРУ (при полном усилении тракта) и » + 5 дБм на нижней границе; коэффициент усиления по напряжению (от входа до верхнего вывода регулятора громкости) G_v » + 100 дБ на верхней границе и » — 20 дБ на нижней; полный диапазон АРУ » 120 дБ, он допускает расширение до значения ³ 150 дБ за счет усиления микросхемы IC3; флуктуации входного напряжения в рамках диапазона АРУ ослабляются до + 2 дБ; постоянные времени системы АРУ: время включения » 15 мс, время отключения » 0,8 с (задержанное регулирование).

Этот процессор следует настраивать на полосу пропускания фильтра основной селекции. Его частотный диапазон 0,1... 12 МГц определяется микросхемами IC1...3. Микросхема IC4 может обрабатывать сигналы с частотами до 75 МГц (как основной сигнал, так и несущую).

12.2. SSB/CW-процессор для частот £ 50 МГц с усилителем НЧ

Процессор, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 12.2, используется для обработки выходного сигнала (ПЧ, 45 МГц) широкополосного тракта приемника, входящего в состав SSB-трансивера, устанавливаемого на военных самолетах; этот тракт бал описан в гл. 9.

Частотноизбирательный трансформатор импеданса на входе процессора (точка Е) преобразует 50-омное выходное сопротивление широкополосного тракта к более высокому-500 Ом, т.е. его коэффициент трансформации 1:10. Это звено необходимо для оптимизации коэффициента шума.

В усилителе ПЧ работают микросхемы IC3...5 типа SL 611 С в металлическом корпусе ТО-5; выпускается также идентичная микросхема SL 1611 С в пластмассовом корпусе типа DIP с восемью выводами. Каждая микросхема обеспечивает усиление Gu = 26 дБ и допускает АРУ с диапазоном 55 дБ. С целью достижения минимального уровня шумов скорость уменьшения усиления микросхемы IC3 при регулировании вниз замедляется с помощью диода. В результате максимальный эффективный диапазон АРУ для включенных в регулирование микросхем IC3 и IC4 устанавливается на уровне 95 дБ. С учетом затухания (30 дБ), вносимого ВЧ-аттенюатором, установленным на входе широкополосного тракта (см. рис. 9.1), полный диапазон регулирования усиления составляет 125 дБ; реально необходим диапазон около 120 дБ при DB₁ » 127 дБ (для всего приемника). В связи с этим было бы интересно проанализировать вопрос о необходимом значении G_u по отношению к практикуемому ослаблению ВЧ-мощности на частотах < 10 МГц; для рассматриваемого здесь усилителя ПЧ такой анализ, по-видимому, не проводился.

В качестве смесительного детектора работает микросхема IC6 (SL 1640 С или аналогичная в пластмассовом корпусе). Коэффициент усиления G_u = 0 дБ. Частота несущей независимо от типа боковой полосы равна 45 МГц; этот сигнал поступает от ОКГ в синтезаторе частоты (рис. 10.1).

Управляемый низкочастотным сигналом АРУ-генератор (IC7, SL1621C в пластмассовом корпусе) вырабатывает увеличивающееся с ростом напряжения НЧ-сигнала постоянное напряжение U_AGC = | £ 2| ...5 В. К выводу 2 этой микросхемы можно подключить S-метр, как это делается в схеме на рис. 12.1; правда, подобные устройства не принято использовать в бортовой аппаратуре, к которой относится рассматриваемый здесь приемник.

Выходная мощность усилителя НЧ (IC8, SL1630C в пластмассовом корпусе), равная » 70 мВт, позволяет подключать к нему не только головные телефоны, но и небольшие громкоговорители. Установка громкости полностью электронная, т. е. потенциометр управляет только постоянным напряжением. Диапазон регулирования - около 70 дБ; в силу исключительно высокой эффективности АРУ этот диапазон в общем вполне достаточен для однократной установки удобной громкости.

Основные технические характеристики данного ПЧ-процессора: F = 6,8...7,0 дБ; КР = — 20 и — 5 дБм на верхней и нижней границах диапазона АРУ соответственно; полный диапазон АРУ » 95 дБ с возможностью расширения до » 150 дБ за счет микросхемы IC5; постоянные времени системы АРУ: время включения » 15 мс, время задержки отключения » 0,7 с и время отключения » 0,15 с (задержанное регулирование); флуктуации входного напряжения в рамках диапазона регулирования ослабляются до + 2 дБ.

Эту схему во всех применениях, отличных от только что рассмотренного, следует настроить на полосу пропускания используемого фильтра основной селекции. Диапазон рабочих частот 0,1...50 МГц определяется каскадом на микросхемах IC3...6. Все изложенное выше относительно работы системы АРУ полностью приемлемо только для использования данного процессора с широкополосным трактом, описанным в разд. 9.1.

12.3. Логарифмический усилитель для измерительного приемника

Его принципиальная электрическая схема приведена на рис. 12.3. Выходное регулирующее напряжение U_AGC этого усилителя является линейной функцией от логарифма величины входного напряжения принимаемого сигнала. Это напряжение можно преобразовать в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя, и использовать его цифровой код, например, для численного отображения уровня сигнала или для управления работой функциональных элементов, прямо или косвенно определяющих этот уровень.

На транзисторах Т1...10 собран каскад из пяти “псевдодифференциальных” усилителей по схеме с общей базой. Потенциалы баз левых транзисторов этих усилителей фиксированы; правда, со ступенчатым изменением (от усилителя к усилителю) приблизительно на 0,14 В в промежутке 5,1...5,7 В. К базам правых транзисторов приложено одинаковое напряжение U_AGC в промежутке 5,1...5,6 В. Первые из названных транзисторов работают на полную обмотку трансформаторов в их коллекторных цепях, вторые - на определяемый отводом от обмотки относительно небольшой импеданс. Напряжение U_AGC увеличивается с ростом величины сигнала, т. е. идет процесс регулирования вниз. При этом первоначально сравнительно большой коллекторный ток каждого транзистора, нагруженного на полную обмотку и, следовательно, обладающего большим усилением, по мере роста U_AGC постепенно уменьшается, приближаясь по величине к коллекторному току своего “партнера” с небольшим усилением. Полный ток и зависящая от него помехоустойчивость, разумеется, практически не изменяются. Правильность логарифмически-линейного преобразования определяется, во-первых, трансформаторами и, во-вторых, тем, насколько “умело” выбраны рабочие точки каскадов. Каскады на транзисторах Т11 и Т12 обеспечивают дальнейшее усиление сигнала ПЧ (с постоянными G_u); микросхема IC1 вырабатывает напряжение U_AGC, определяемое напряжением на диоде D10.

Об этом процессоре, предназначенном для обработки сигнала с частотой 1,8 МГц (ПЧ), к сожалению, не удалось получить никаких конкретных сведений; эксплуатационные параметры характеризуют его с самой лучшей стороны. Вообще нужно исходить их того, что работающие в паре друг с другом транзисторы “псевдодифференциальных” каскадов должны иметь одинаковые электрические параметры, согласованные к тому же по их температурным изменениям. Верхняя граничная частота подобных устройств может достигать 10 МГц.

Следует заметить, что для реализации логарифмически-линейной связи между обрабатываемым сигналом и регулирующим напряжением предлагаются специальные ИС. Построенные на этих ИС схемы проще, чем только что рассмотренная, для них не нужны никакие критичные по ВЧ элементы и, согласно имеющимся сведениям, они надежно работают на частотах до 50 МГц; кроме того, для реализации необходимых внешних функций также имеется широкий выбор микросхем. С другой стороны, в отдельных специальных случаях конструкции, выполненные на дискретных элементах, оказываются более предпочтительными.