РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК H04B1/06 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемно-передающих комплексах связи.

Известен радиоприемник ЧМ сигналов, структурная схема которого приведена в книге М.З.Арсланова, В.Ф.Рябкова, Радиоприемные устройства. М. Советское радио, 1973, с. 364, рис. 13.1. Данный ЧМ приемник от антенны до выхода УПЧ имеет те же узлы, что и приемник АМ сигналов, в частности, входную цепь, УВЧ и преобразователь. Вместе с тем ранее указанный приемник имеет такие узлы, которых нет в приемнике АМ сигналов. К ним относятся амплитудный ограничитель и частотный дискриминатор. Недостатком известного устройства является низкая стабильность его параметров в интервале температур и прежде всего уход переходной частоты детекторной характеристики.

Известна схема радиоприемника с АРУ, приведенная в книге М.З. Арсланова, В. Ф. Рябкова, Радиоприемные устройству М. Советское радио, с. 328, рис. 12.2. Радиоприемник содержит входную цепь, УВЧ, преобразователь частоты, УПЧ, детектор УПЧ. Регулировка коэффициента усиления осуществляется с помощью прямой АРУ. Недостатком этого транзисторного радиоприемника является изменение резонансной проводимости контура регулируемого и предшествующего каскада вследствие изменения входной и выходной проводимостей транзистора, а также его входной и выходной емкостей.

Наиболее близким к предлагаемому является радиоприемное устройство, приведенное в патенте США N 3011023, кл. H 04 L 27/14, 1961, л. 8. Радиоприемное устройство содержит преобразователь частоты, к выходу которого подключена цепь из последовательно соединенных аттенюатора и усилителя промежуточной частоты с широкой полосой пропускания, к выходу которого подключены узкополосные фильтры промежуточной частоты со средней частотой f₁ и f₂ соответственно, к выходу каждого из которых подключены две цепи, каждая из которых включает последовательно соединенные амплитудный детектор и пороговый элемент.

Недостатком известного радиоприемного устройства является низкая помехоустойчивость при приеме радиоимпульсных сигналов с близкими частотами заполнения.

Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости при приеме радиоимпульсных сигналов с близкими частотами заполнения или при высокой плотности каналов радиоприема.

Технический результат достигается тем, что в радиоприемное устройство, содержащее преобразователь частоты, к выходу которого подключено каскадное соединение аттенюатора и усилителя промежуточной частоты с широкой полосой пропускания, к выходу которого подключены две параллельные цепи, одна из которых включает последовательное соединение узкополосного фильтра промежуточной частоты со средней частотой f₁ и первого амплитудного детектора, а другая последовательное соединение узкополосного фильтра промежуточной частоты со средней частотой f₂ и второго амплитудного детектора, первого и второго пороговых элементов, параллельно выходам амплитудных детекторов подключены соответственно первый и второй резистивные делители напряжения, причем сигнальные входы пороговых элементов подключены к отводам соответствующих резистивных делителей напряжения, крестообразно соединенных с опорными входами пороговых элементов и входами детектора автоматической регулировки усиления, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с аттенюатором, выходы пороговых элементов являются выходами сигналов с частотами f₁ и f₂ соответственно.

На фиг. 1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемого радиоприемного устройства; на фиг. 2 амплитудно-частотные характеристики УПЧ с широкой полосой пропускания, узкополосных фильтров промежуточной частоты со средней частотой f₁ и f₂; на фиг. 3 осциллограммы импульсов на выходах амплитудных детекторов и пороговых устройств.

Радиоприемное устройство на фиг. 1 содержит каскадное соединение преобразователя частоты 1, аттенюатора 2 и усилителя промежуточной частоты 3 с широкой полосой пропускания выполненного в виде каскадного соединения двух широкополосных усилителей, между которыми включен фильтр сосредоточенной селекции, к выходу усилителя промежуточной частоты 3 с широкой полосой пропускания подключены две параллельные цепи, первая из которых включает последовательное соединение узкополосного фильтра 4 промежуточной частоты со средней частотой f₁, амплитудного детектора 5, параллельно выходу которого подключен делитель напряжения на резисторах 6, 7 и порогового элемента 8. Вторая цепь состоит из последовательного соединения узкополосного фильтра 9 промежуточной частоты со средней частотой f₂, амплитудного детектора 10, выход которого соединен с делителем напряжения на резисторах 11 и 12, порогового элемента 13. Нагрузки амплитудных детекторов 5 и 10 подключены к входам детектора 14 автоматической регулировки усиления, который соединен с усилителем постоянного тока 15. Отводы делителей напряжения на резисторах 6, 7 и 11, 12 подключены соответственно к сигнальным входам пороговых элементов 8 и 13, а опорные входы пороговых элементов крестообразно соединены с резистивными делителями напряжения.

Радиоприемное устройство работает следующим образом. Элементарные электрические посылки, представляющие собой импульсные сигналы с частотами заполнения f₁ и f₂, с выхода преобразователя частоты 1 поступают на вход аттенюатора 2. С выхода аттенюатора 2 радиоимпульсные сигналы поступают на вход усилителя промежуточной частоты 3. На выходе усилителя промежуточной частоты 3 происходит разделение радиоимпульсных сигналов на две цепи. Радиоимпульсный сигнал с частотой заполнения f₁ подается на вход одной цепи, образованной последовательным соединением узкополосного фильтра 4 со средней частотой f₁, амплитудного детектора 5. На вход другой цепи, образованной последовательным соединением узкополосного фильтра 9 со средней частотой f₂ и амплитудного детектора 10 поступает радиоимпульсный сигнал с частотой заполнения f₂. Амплитудно-частотные характеристики широкополосного усилителя промежуточной частоты 3 и узкополосных фильтров 4 и 9 со средними частотами f₁ и f₂ приведены соответственно на фиг. 2а и 2б. Как видно из фиг. 2б, средние частоты f₁ и f₂ узкополосных фильтров 4 и 9 достаточно близки, что обусловлено необходимостью использования сравнительно узкого диапазона для телеметрических целей при контроле большого количества объектов. В то же время полосы пропускания узкополосных фильтров 4 и 9 со средними частотами f₁ и f₂ должны быть достаточными для прохождения радиоимпульсных сигналов с минимальными искажениями, и прежде всего минимальным увеличением длительностей фронта и среза, что однозначно приведет к увеличению длительностей импульсов на выходах пороговых элементов. В связи с ранее сказанным амплитудно-частотные характеристики узкополосных фильтров 5 и 10 со средними частотами f₁ и f₂, как видно из фиг. 2б, перекрываются между собой в значительной степени. В этой связи при достаточно большом уровне сигнала с частотой заполнения f₁ (f₂) происходит его проникновение в узкополосный фильтр со средней частотой f₂ (f₁) и появление его на выходе порогового элемента 13 (8), где он является помехой при дальнейшей обработке как телеметрическая информация, которая является ложной и вносит неопределенность в работу системы обработки сигналов, и в первую очередь ее элементов, связанных с ЭВМ. Для исключения этой неопределенности и повышения достоверности получаемой информации импульсные сигналы после детектирования амплитудными детекторами поступают на входы пороговых элементов с отводов резистивных делителей напряжения, крестообразно соединенных с опорными входами пороговых элементов. Осциллограммы импульсов на нагрузках амплитудных детекторов и на выходах пороговых элементов приведены соответственно на фиг. 3а и 3б. Из фиг. 3а видно, что при таких связях нагрузок амплитудных детекторов 5 и 10 со входами пороговых элементов 8 и 13 исключается появление сигнала с частотой заполнения f₁ на выходе порогового элемента 13, так как последний по опорному входу закрыт полной величиной напряжения с нагрузки амплитудного детектора 5. Следовательно, исключается появление информации на выходе цепи, в которой в данный момент отсутствует сигнал на частоте, соответствующей настройке его узкополосного фильтра, но присутствует сигнал на близкой частоте, являющейся помехой для этого канала, т.е. повышается помехоустойчивость радиоприемного устройства. Поскольку предлагаемое радиоприемное устройство функционирует в системах с изменяющимся в широком динамическом уровне входного воздействия, то для уменьшения искажения сигналов служит схема автоматической регулировки усиления, содержащая детектор АРУ 14, усилитель постоянного тока 15 и аттенюатор 2 и уменьшающая его коэффициент передачи по напряжению при превышении на нагрузках амплитудных детекторов некоторого уровня напряжения, называемого напряжением задержки.

Поскольку в отличие от известных технических решений в предлагаемом радиоприемном устройстве амплитудные детекторы сигналов и детектор АРУ соединены последовательно, амплитудно-частотные характеристики обеих цепей, содержащих узкополосные фильтры со средними частотами f₁ и f₂, идентичны, то в них одновременно обеспечивается регулировка коэффициента усиления по напряжению, что позволяет воспроизвести на выходах пороговых элементов импульсные сигналы с минимальными их искажениями вследствие перехода усилителей в нелинейный режим работы.

Предлагаемое радиоприемное устройство позволяет совместить высокую плотность каналов радиоприема (близость частот заполнения радиоимпульсных сигналов) и минимальные искажения импульсных сигналов (достаточно широкие полосы пропускания) на выходах пороговых элементов.

Предлагаемое радиоприемное устройство было изготовлено в соответствии с электрической функциональной схемой фиг. 1 с добавлением последовательно с узкополосными фильтрами промежуточной частоты широкополосных усилителей и проверено экспериментально. Минимальное напряжение (чувствительность) на входе аттенюатора составляло 30 мкВ при наличии импульсных напряжений ТТЛ-уровня на логических выходах пороговых элементов. Усилитель промежуточной частоты с широкой полосой пропускания имеет среднюю частоту полосы пропускания 61 МГц и полосу пропускания по уровню минус 3 дБ, равную 5 МГц.

Узкополосные фильтры настроены на средние частоты 60 и 62 МГц и имеют полосы пропускания по уровню минус 3 дБ, равные 1 МГц. Напряжения на опорных входах пороговых элементов составляют 400 мВ, а коэффициенты передачи резистивных делителей равны 0,6. При динамическом диапазоне входных сигналов 50 дБ относительно чувствительности отсутствует напряжение ТТЛ-уровня на выходе порогового устройства неработающей цепи прохождения сигнала.

Проведенными исследованиями установлено, что помехоустойчивость сохраняется и в том случае, когда полосы пропускания узкополосных фильтров по уровню минус 3 дБ составляют 2 МГц.

Таким образом, в предлагаемом радиоприемном устройстве обеспечивается высокая помехоустойчивость при приеме радиоимпульсных сигналов с близкими частотами заполнения и полосами пропускания, обеспечивающими их прохождение с минимальными искажениями.

Использование: радиотехника, приемно-передающий комплекс связи. Сущность изобретения: радиоприемное устройство, обладающее повышенной помехоустойчивостью при приеме радиоимпульсных сигналов с близкими частотами заполнения содержит преобразователь частоты, к выходу которого подключены последовательно соединенные аттенюатор и усилитель промежуточной частоты (ПЧ) с широкой полосой пропускания, к выходу которого подключены две параллельные цепи, одна из которых содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр ПЧ со средней частотой f₁ и первый амплитудный детектор, другая - последовательно соединенные узкополосный фильтр ПЧ со средней частотой f₂ и второй амплитудный детектор, первый и второй резистивные делители напряжения, подключенные параллельно выходам соответствующих амплитудных детекторов, первый и второй пороговые элементы, сигнальные входы пороговых элементов подключены к отводам соответствующих делителей напряжения, крестообразно соединенных с опорными входами пороговых элементов и входами детектора автоматической регулировки усиления, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с аттенюатором, а выходы пороговых элементов являются выходами сигналов с частотами f₁ и f₂ соответственно. 3 ил.

Радиоприемное устройство, содержащее преобразователь частоты, к выходу которого подключено каскадное соединение аттенюатора и усилителя промежуточной частоты с широкой полосой пропускания, к выходу которого подключены две параллельные цепи, одна из которых включает последовательное соединение узкополосного фильтра промежуточной частоты со средней частотой f₁ и первого амплитудного детектора, другая последовательное соединение узкополосного фильтра промежуточной частоты со средней частотой f₂ и второго амплитудного детектора, первого и второго пороговых элементов, отличающееся тем, что параллельно выходам амплитудных детекторов подключены соответственно первый и второй резистивные делители напряжения, причем сигнальные входы пороговых элементов подключены к отводам соответствующих резистивных делителей напряжения, крестообразно соединенных с опорными входами пороговых элементов и входами детектора автоматической регулировки усиления, выход которого через усилитель постоянного тока соединен с аттенюатором, выходы пороговых элементов являются выходами сигналов с частотами f₁ и f₂ соответственно.