ЧАСТОТНЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР УКВ-ПРИЕМНИКА Российский патент 1998 года по МПК H03D3/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при проектировании высококачественных приемников УКВ-вещания.

Известны ЧД, построенные по методу суммирования сигналов, сформированных двумя каналами обработки промежуточной частоты (заявка ФРГ, 3613994, кл. H 03 D 3/06, 1987 или патенты США 3921083 и 4027268, кл. H 03 D 3/06, 1975 и 1977).

Рассмотрение схем, подобных ЧД, показывает, что они весьма сложны.

Поэтому в настоящее время наибольшее распространение получили ЧД, в которых осуществляется перемножение двух квадратурных сигналов с последующим выделением низкочастотной составляющей. Благодаря своей простоте этот тип ЧД используется практически во всех микросхемах, предназначенных для радиоприемной техники, например, 174 серии. ЧД подобного типа описаны (а.с. 465709, кл. H 03 D 3/06, 1972; а.с. 108640, кл. H 03 D 3/06, 1956; а.с. 813287, кл. H 03 D 3/26 и др.).

Наиболее близким к предложенному является ЧД УКВ-приемник, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты (ПЧ), усилитель-ограничитель, перемножитель и фильтр низкой частоты, а также линию задержки в виде LC-контура, включенную между выходом полосового фильтра и вторым входом перемножителя (патент США, 4490680, кл. H 03 D 3/06, 1984).

Однако величина нелинейных искажений в известном ЧД существенно зависит от добротности Q и величины расстройки контура. Например, при Q = 35 коэффициент гармоник К_г = 1%, а при Q = 20 К_г = 0,25% без учета влияния величины расстройки контура. Причиной возникновения нелинейных искажений является, во-первых, нелинейность фазовой характеристики контура, а во-вторых, паразитная амплитудная модуляция на второй гармонике модулирующей частоты.

В результате в схеме ЧД не могут быть использованы элементы (микросхемы) с низким потреблением, рассчитанные на низкую ПЧ и используемые в демодуляторах узкополосных ЧМ-сигналов (K 174УР7 или K 174ХА26), поскольку при широком спектре радиовещательного УКВ-сигнала (порядка 200 кГц) и низкой ПЧ (465 кГц) достаточная линейность ЧД достигается лишь при Q = 0,5, что приводит к недопустимо низкой крутизне преобразования.

В то же время при использовании высокой ПЧ (10,7 МГц), характерной для приемников с ЧМ, резко, более чем на порядок, возрастает потребление энергии. Например, микросхема K 174ХА6 потребляет 13 мА, а аналогичная низкочастотная микросхема K 174УР6 - всего 0,6 мА.

Иными словами, известный ЧД характеризуется противоречием между качеством демодуляции и величиной потребления энергии.

Предпринимавшиеся попытки разрешения указанного противоречия, повышения линейности ЧД не были вполне успешными. Так, в патенте США 4562404, кл. H 03 D 3/06, 1985 в качестве линии задержки использована весьма сложная схема из двух резонаторов, четырех диодов, двух ключей и десяти резисторов. А в заявке Франции 2492188, кл. H 03 D 3/06, 1982 в качестве линии задержки использован полосовой LC-фильтр из восьми элементов. Однако в обоих случаях линейность фазовой и амплитудно-частотной характеристик имеется лишь в сравнительно узком диапазоне 5,45-5,55 МГц (см. там же). Таким образом, в рассмотренных случаях значительное усложнение схемы ЧД не позволило существенно снизить потребляемую им мощность.

Делались попытки использовать также комбинацию резонансных контуров (патент США, 4087757, кл. H 03 D 3/06, 1978). Однако такие схемы чрезвычайно сложны и крайне нестабильны.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности ЧД при сохранении высокого качества приема и без существенного усложнения его схемы.

Указанный результат достигается тем, что в частотном демодуляторе УКВ-приемника, содержащем последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты, ограничитель, перемножитель и фильтр низкой частоты, а также линию задержки, выход которой подключен ко второму входу перемножителя, линия задержки выполнена в виде согласованного фильтра Гаусса не ниже пятого порядка, а ее вход подключен к выходу ограничителя.

При этом полосовой фильтр и фильтр Гаусса могут быть настроены на низкую промежуточную частоту.

На фиг. 1 приведена блок-схема ЧД; на фиг. 2 - фильтр Гаусса низкой частоты пятого порядка.

ЧД содержит полосовой фильтр 1 ПЧ, усилитель-ограничитель 2, умножитель 3 и фильтр 4 низкой частоты, соединенные последовательно. Выход ограничителя 2 соединен с первым входом перемножителя 3 и входом линии 5 задержки, выход которой подключен ко второму входу перемножителя 3.

Фильтр 1 и линия 5 настроены на ПЧ. Это означает, что параметры элементов их составляющих рассчитаны таким образом, чтобы на ПЧ иметь коэффициент передачи. При этом под низкой ПЧ понимается ПЧ, сравнимая с полосой частот, занимаемой ЧМ-сигналом (сотни кГц), характерная для АМ-приемников. В ЧД может быть использован фильтр Гаусса как НЧ, так и ВЧ (в последующем случае вместо индуктивностей L1, L2, изображенных на фиг. 2, устанавливают конденсаторы, а вместо конденсаторов C1, C2, C3 - индуктивности). Резисторы R1, R2 служат для согласования фильтра Гаусса. Номиналы резисторов, индуктивностей и конденсаторов различны и рассчитываются в зависимости от параметров ЧД, в частности ПЧ.

ЧД работает следующим образом.

Фильтр 1 выделяет сигнал ПЧ, поступающий на вход ограничителя 2. Последний исключает амплитудную модуляцию сигнала ПЧ, а также его зависимость от напряжения питания. На входы умножителя 3 поступают сигналы, сдвинутые на 90^o, что достигается наличием линии 5 в виде фильтра Гаусса. Продетектированный низкочастотный сигнал выделяется фильтром 4.

Линейность фазовой характеристики фильтра Гаусса позволяет при порядке фильтра не ниже пятого минимизировать влияние нелинейности амплитудно-частотной характеристики фильтра на выходной сигнал ЧД. Так, для фильтра пятого порядка на частоте 465 кГц при расстройке 50 кГц, т.е. при относительной расстройке 20%, величина паразитной АМ на основной частоте составляет не более 2%, а вторые гармоники практически отсутствуют.

Таким образом, применение согласованного фильтра Гаусса позволяет развязать требования к линейности фазовой и неравномерности амплитудно-частотной характеристик, простыми средствами обеспечить высокое качество приема на высокой ПЧ, а на низкой ПЧ сочетать высокое качество приема с низким потреблением энергии.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при проектировании высококачественных приемников УКВ-вещания. Сущность технического решения состоит в том, что частотный демодулятор УКВ-приемника содержит последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты, ограничитель и фильтр низкой частоты, а также линию задержки, которая включена между выходом ограничителя и другим входом перемножителя, при этом линия задержки выполнена в виде фильтра Гаусса не ниже пятого порядка, что позволяет снизить потребляемую мощность при сохранении высокого качества приема ЧМ-сигнала. 2 ил.

Частотный демодулятор УКВ-приемника, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты и ограничитель, последовательно соединенные перемножитель и фильтр низкой частоты, а также линию задержки, вход полосового фильтра промежуточной частоты является входом частотного демодулятора, выходы ограничителя и линии задержки соединены с первым и вторым входами перемножителя, выход фильтра низкой частоты является выходом частотного демодулятора, отличающийся тем, что линия задержки выполнена в виде фильтра Гаусса не ниже пятого порядка, вход которого подключен к выходу ограничителя, причем полосовой фильтр промежуточной частоты и фильтр Гаусса настроены на промежуточную частоту, сравнимую с полосой частот полезного сигнала.