Супергетеродинный приёмник Российский патент 2025 года по МПК H04B1/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приёмных устройствах, в частности в приёмных устройствах радиорелейной связи.

Известны супергетеродинные приёмники, описанные, например, в [1, 2, 3, 4]. Однако приёмники такого типа позволяют принимать полезный сигнал только определённой поляризации, что снижает их помехоустойчивость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, супергетеродинный приёмник, описанный в [4], который принят за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где введены следующие обозначения:

1 - антенна с вертикальной поляризацией;

2 - антенна с горизонтальной поляризацией;

3, 4 - первая и вторая входные цепи (ВЦ);

5, 6 - первый и второй усилители радиочастоты (УС);

7, 8 - первый и второй измерители отношения сигнал/шум (С/Ш);

9, 10 - первый и второй смесители (См);

11 - гетеродин (Г);

14, 15 - первый и второй усилители промежуточной частоты (УПЧ);

16, 17 - первый и второй детекторы (Д);

18, 19 - первый и второй ключи (Кл);

20 - электронный коммутатор (К);

21 - блок сравнения (БС);

22 - сумматор (Σ);

23 - усилитель частоты модуляции (УЧМ);

24 - оконечное устройство (ОУ);

31 - устройство автоматической регулировки усиления (АРУ).

Супергетеродинный приёмник состоит из двух каналов, первый из которых содержит последовательно соединенные антенну с вертикальной поляризацией 1, первую входную цепь 3, первый усилитель радиочастоты 5 и первый смеситель 9, при этом выход первого усилителя радиочастоты 5 соединен с входом первого измерителя отношения сигнал/шум (С/Ш) 7, а также последовательно соединенные первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 14, первый детектор 16 и первый ключ 18; второй канал содержит последовательно соединенные антенну с горизонтальной поляризацией 2, вторую входную цепь 4, второй усилитель радиочастоты 6 и второй смеситель 10, при этом выход второго усилителя радиочастоты 6 соединен с входом второго измерителя отношения С/Ш 8, а также последовательно соединенные второй УПЧ 14, второй детектор 17 и второй ключ 19. Выход гетеродина 11 соединен со вторыми входами первого 9 и второго 10 смесителей. Выходы первого 7 и второго 8 измерителей отношения С/Ш соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами электронного коммутатора 20 и с первыми и вторыми входами блока сравнения 21, выход которого соединен со вторыми входами первого 18 и второго 19 ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 22. Выходы первого 16 и второго 17 детекторов соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора 20, выход которого подключен к выходу сумматора 22, который через усилитель частоты модуляции 23 соединен с входом оконечного устройства 24.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Приёмная антенна 1 принимает сигнал вертикальной поляризации, а приёмная антенна 2 - горизонтальной поляризации. Принятые сигналы с вертикальной и горизонтальной поляризацией на одной и той же несущей частоте f_C проходят соответствующие входные цепи 3 и 4, усиливаются усилителями радиочастоты 5 и 6 и поступают на входы смесителей 9 и 10, на вторые входы которых подается частота f_Г от гетеродина 11, общего для каналов обеих поляризаций. На выходе смесителей 9 и 10 выделяется промежуточная частота f_ПЧ с сохранением закона модуляции принятого сигнала. Сигналы на промежуточной частоте усиливаются соответственно УПЧ 14 и 15 и подаются на детекторы 16 и 17, на нагрузках которых выделяются сигналы, соответствующие законам модуляции. Продетектированные сигналы с выхода детектора 16 подаются на первый сигнальный вход электронного коммутатора 20 и на сигнальный вход ключа 18, аналогично с выхода детектора 17 сигнал подается на второй сигнальный вход электронного коммутатора 20 и на сигнальный вход ключа 19. Избирательные и усилительные характеристики элементов в каналах вертикальной и горизонтальной поляризаций должны быть одинаковы. С выходов усилителей радиочастоты 5 и 6 сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций на частоте f_C поступают соответственно на входы измерителей отношений сигнал/шум 7 и 8. На выходе этих измерителей вырабатываются управляющие напряжения, пропорциональные отношениям сигнал/шум в каналах вертикальной и горизонтальной поляризаций, которые подаются соответственно на первый и второй управляющие входы электронного коммутатора 20, а также на два входа блока 21 сравнения. Электронный коммутатор 20 в соответствии с управляющими напряжениями, поступающими на его первый и второй управляющие входы, обеспечивает прохождение на его выход сигналов, поступающих на сигнальные входы с выходов детекторов 16 и 17 с большим отношением сигнал/шум. В зависимости от электромагнитной обстановки это может быть сигнал или по каналу вертикальной, или по каналу горизонтальной поляризации.

Если отношения сигнал/шум на выходе измерителей 7 и 8 будут одинаковы, то электронный коммутатор 20 в этой ситуации не работает и, следовательно, сигнал на его выходе отсутствует. В этом случае управляющие напряжения с выходов измерителей 7 и 8 отношения сигнал/шум подаются на входы блока сравнения 21. При равенстве напряжений, поступающих на входы блока сравнения 21, на его выходе формируется напряжение, которое подается на управляющие входы ключей 18 и 19, открывая их. Сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций с выхода ключей 18 и 19 подаются на вход сумматора 22, с выхода которого суммарный сигнал подается на вход усилителя частоты модуляции 23, обеспечивая бесперебойную работу приёмника. Одновременно сигнал, который подаётся на вход усилителя частоты модуляции, подаётся на устройство АРУ 31, на выходе которого вырабатывается управляющее напряжение U_УПР, которое подается на вторые входы усилителей промежуточной частоты 14 и 15, обеспечивая необходимую регулировку их коэффициентов усиления.

Электронный коммутатор 20 имеет два сигнальных входа, на которые поступают соответственно сигналы с выходов детекторов 16 и 17, и один выход, который подключается к входу усилителя частоты модуляции 23, а также два управляющих входа, на которые подаются управляющие напряжения соответственно с выходов измерителей 7 и 8 отношения сигнал/шум. Если отношение сигнал/шум в измерителе 7 канала вертикальной поляризации больше отношения сигнал/шум в измерителе 8, то управляющее напряжение на первом входе превосходит по величине управляющее напряжение на втором входе. В этом случае коммутатор 20 пропускает сигнал вертикальной поляризации на вход усилителя 23. И, наоборот, если отношение сигнал/шум в измерителе 8 канала горизонтальной поляризации больше отношения сигнал/шум в измерителе 7, то коммутатор 20 пропускает сигнал горизонтальной поляризации на вход усилителя 23. Если отношения сигнал/шум в измерителях 7 и 8 каналов вертикальной и горизонтальной поляризации одинаковы, то в этом случае блоком сравнения 21 формируется управляющее напряжение, которое открывает ключи 18 и 19, в результате чего сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций подаются на сумматор 22, а с его выхода сигнал поступает на вход усилителя частоты модуляции 23.

Устройство-прототип имеет недостаточное эффективное устройство АРУ. Если сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций имеют различные отношения сигнал/шум, то это различие может быть обусловлено тем, что уровень сигнала в одном из каналов больше, чем в другом. Однако, в устройстве-прототипе через коммутатор пропускается на устройство АРУ только сигнал, имеющий более высокий уровень. А поскольку выходной сигнал устройства АРУ, который управляет коэффициентами передачи УПЧ 14 и 15, является общим для обоих каналов, вертикальной и горизонтальной поляризации, усиление в канале с более слабым сигналом будет неоправданно снижено.

Задача, на которую направлено предлагаемое техническое решение, состоит в обеспечении независимой работы системы автоматической регулировки усиления каналов вертикальной и горизонтальной поляризации.

Для решения поставленной задачи в супергетеродинный приёмник, состоящий из двух каналов, первый из которых содержит последовательно соединенные антенну с вертикальной поляризацией, первую входную цепь, первый усилитель радиочастоты и смеситель, при этом выход первого усилителя радиочастоты соединен с входом первого измерителя отношения сигнал/шум (С/Ш), а также последовательно соединенные первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), первый детектор и первый ключ; второй канал содержит последовательно соединенные антенну с горизонтальной поляризацией, вторую входную цепь, второй усилитель радиочастоты и второй смеситель, при этом выход второго усилителя радиочастоты соединен с входом второго измерителя отношения С/Ш, а также последовательно соединенные второй УПЧ, второй детектор и второй ключ, кроме того, выход гетеродина соединен со вторыми входами первого и второго смесителей; выходы первого и второго измерителей отношения С/Ш соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами электронного коммутатора и с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора; выходы первого и второго детекторов соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого подключен к выходу сумматора, который через усилитель частоты модуляции соединен с входом оконечного устройства, согласно изобретению, введены в первый канал последовательно соединенные первый логарифмический детектор/контроллер (ЛД-К), первый усилитель постоянного тока (УПТ), первый фильтр нижних частот (ФНЧ) и первый регулируемый усилитель, выход которого соединен с входом первого УПЧ; во второй канал - последовательно соединенные второй логарифмический детектор/контроллер (ЛД-К), второй УПТ, второй ФНЧ и второй регулируемый усилитель, выход которого соединен с входом второго УПЧ, при этом выходы первого и второго смесителей соединены с другими входами первого и второго регулируемых усилителей соответственно; первые входы первого и второго логарифмических детекторов/контроллеров (ЛД-К) соединены с выходами первого и второго УПЧ соответственно, а вторые входы первого и второго ЛД-К являются входами опорного напряжения.

На фиг. 2 приведена функциональная схема заявляемого супергетеродинного приёмника, где введены следующие обозначения:

1 - антенна с вертикальной поляризацией;

2 - антенна с горизонтальной поляризацией;

3, 4 - первая и вторая входные цепи (ВЦ);

5, 6 - первый и второй усилители радиочастоты (УС);

7, 8 - первый и второй измерители отношения сигнал/шум (С/Ш);

9, 10 - первый и второй смесители (См);

11 - гетеродин (Г);

12, 13 - первый и второй регулируемые усилители (РУ);

14, 15 - первый и второй усилители промежуточной частоты (УПЧ);

16, 17 - первый и второй детекторы (Д);

18, 19 - первый и второй ключи (Кл);

20 - электронный коммутатор (К);

21 - блок сравнения (БС);

22 - сумматор (Σ);

23 - усилитель частоты модуляции (УЧМ);

24 - оконечное устройство (ОУ);

25, 28 - первый и второй фильтры нижних частот (ФНЧ);

26, 29 - первый и второй усилители постоянного тока (УПТ);

27, 30 - первый и второй логарифмические детекторы/контроллеры (ЛД-К).

Заявляемое устройство состоит из двух каналов, первый из которых содержит последовательно соединённые антенну с вертикальной поляризацией 1, первую входную цепь 3, первый усилитель радиочастоты 5, первый смеситель 9, первый регулируемый усилитель 12, первый УПЧ 14, первый детектор 16 и первый ключ 18. При этом выход первого 5 усилителя радиочастоты соединен с входом первого 7 и измерителя отношения С/Ш.

Второй канал содержит последовательно соединённые антенну с горизонтальной поляризацией 2, вторую входную цепь 4, второй усилитель радиочастоты 6, второй смеситель 10, второй регулируемый усилитель 13, второй УПЧ 15, второй детектор 17 и второй ключ 19. При этом выход второго 6 усилителя радиочастоты соединен с входом второго 8 измерителя отношения С/Ш.

Кроме того, выходы первого 18 и второго 19 ключей соединены с первым и вторым входами сумматора 22, выход которого через усилитель частоты модуляции 23 соединён с входом оконечного устройства 24.

Выходы первого 7 и второго 8 измерителей С/Ш соединены с первым и вторым управляющими входами электронного коммутатора 20 и с первым и вторым входами блока сравнения 21 соответственно. Выходы первого 16 и второго 17 детекторов соединены с первым и вторым сигнальными входами электронного коммутатора 20, выход которого подключён к выходу сумматора 22. Выход блока сравнения 21 соединен с управляющими входами первого 18 и второго 19 ключей. Выход гетеродина соединен со вторыми входами первого 9 и второго 10 смесителей. Кроме того, выход первого УПЧ 14 через последовательно соединенные первый логарифмический детектор/контроллер 27, первый УПТ 26 и первый ФНЧ 25 соединен с управляющим входом первого регулируемого усилителя 12. Выход второго УПЧ 15 через последовательно соединенные второй логарифмический детектор/контроллер 30, второй УПТ 29 и второй ФНЧ 28 соединен с управляющим входом второго регулируемого усилителя 13. Вторые входы первого 27 и второго 30 ЛД-К являются входами опорного напряжения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сигнал, принимаемый антенной с вертикальной поляризацией 1, на частоте f_C проходит входную цепь 3, усиливается в усилителе радиочастоты 5 и после понижения входной частоты f_C в смесителе 9 до промежуточной f_ПЧ, с выхода смесителя 9 поступает на вход регулируемого усилителя 12, работающего в составе петли автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящей из регулируемого усилителя 12, УПЧ 14, логарифмического детектора/контроллера 27, УПТ 28 и ФНЧ 25. УПЧ 14 обеспечивает усиление входного сигнала до минимального уровня, необходимого для нормальной работы логарифмического детектора/контроллера 27. Напряжение U_оп, подаваемое на опорный вход логарифмического детектора/контроллера 27, задаёт уровень выходного сигнала УПЧ 14, который поддерживается постоянным.

В свою очередь, сигнал, принимаемый антенной с горизонтальной поляризацией 2, на частоте f_C проходит входную цепь 4, усиливается в усилителе радиочастоты 6 и после понижения входной частоты f_C в смесителе 10 до промежуточной f_ПЧ, с выхода смесителя 10 поступает на вход регулируемого усилителя 13, работающего в составе петли автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящей из регулируемого усилителя 13, УПЧ 15, логарифмического детектора/контроллера 30, УПТ 29 и ФНЧ 28. УПЧ 15 обеспечивает усиление входного сигнала до минимального уровня, необходимого для нормальной работы логарифмического детектора/контроллера 30. Напряжение U_оп, подаваемое на опорный вход логарифмического детектора/контроллера 30, задаёт уровень выходного сигнала УПЧ 15, который поддерживается постоянным.

Сигналы с выходов УПЧ 14, 15 подаются на детекторы 16, 17 соответственно, на нагрузках которых выделяются сигналы, соответствующие законам модуляции. Продетектированный сигнал с выхода детектора 16 подаётся на первый сигнальный вход электронного коммутатора 20 и на вход ключа 18. Аналогично с выхода детектора 17 сигнал подаётся на второй сигнальный вход электронного коммутатора 20 и на вход ключа 19. Избирательные и усилительные характеристики элементов в каналах вертикальной и горизонтальной поляризаций должны быть одинаковы. С выходов усилителей радиочастоты 5, 6 сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций на частоте f_C поступают соответственно на входы измерителей отношений сигнал/шум 7, 8. На выходе этих измерителей вырабатываются управляющие напряжения, пропорциональные отношениям сигнал/шум в каналах вертикальной и горизонтальной поляризаций, которые подаются соответственно на первый и второй управляющие входы электронного коммутатора 20, а также на два входа блока 21 сравнения.

Электронный коммутатор 20 в соответствии с управляющими напряжениями, поступающими на его первый и второй управляющие входы, обеспечивает прохождение на его выход того из сигналов, поступающих на его сигнальные входы с выходов детекторов 16, 17, который имеет большее отношение сигнал/шум. В зависимости от электромагнитной обстановки это может быть сигнал или по каналу вертикальной, или по каналу горизонтальной поляризации. Если отношения сигнал/шум на выходе измерителей 7, 8 будут одинаковы, то электронный коммутатор 20 в этой ситуации не работает и, следовательно, сигнал на его выходе отсутствует. В этом случае управляющие напряжения с выходов измерителей 7, 8 отношения сигнал/шум подаются на входы блока сравнения 21. При равенстве напряжений, поступающих на входы блока сравнения 21, на его выходе формируется напряжение, которое подаётся на управляющие входы ключей 18, 19, открывая их. Сигналы вертикальной и горизонтальной поляризаций с выхода ключей 18, 19 подаются на вход сумматора 22, с выхода которого суммарный сигнал подаётся на вход усилителя частоты модуляции 23, обеспечивая бесперебойную работу приёмника. Пример реализации электронного коммутатора 20 приведен в описании прототипа.

Таким образом, введение дополнительных блоков в предлагаемое в устройство позволяет сделать работу каналов приёма сигналов вертикальной и горизонтальной поляризаций независимыми в части регулирования коэффициентов усиления этих каналов.

Технический результат - обеспечение независимой работы системы автоматической регулировки усиления каналов вертикальной и горизонтальной поляризации.

Источники информации:

1. Патент RU 2181528 С2. Супергетеродинный приёмник. Опубл. 20.04.02. Бюл. №11.

2. Патент RU 2379837 С1. Супергетеродинный приёмник. Опубл. 20.01.10. Бюл. №2.

3. Патент RU 2381621 С2. Приёмное устройство. Опубл. 10.02.10. Бюл. №4.

4. Патент RU 2379836 С1. Супергетеродинный приёмник. Опубл. 20.01.10. Бюл. №2.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приёмных устройствах, в частности в приёмных устройствах радиорелейной связи. Технический результат - обеспечение независимой работы системы автоматической регулировки усиления каналов вертикальной и горизонтальной поляризации. Для достижения такого технического результата в супергетеродинный приёмник, содержащий две антенны вертикальной и горизонтальной поляризации (1, 2), две входных цепи (3, 4), два усилителя радиочастоты (5, 6), два смесителя (9, 10), два усилителя промежуточной частоты (14, 15), два детектора (16, 17), два ключа (18, 19), два измерителя отношения сигнал/шум (7, 8), гетеродин (11), электронный коммутатор (20), блок сравнения (21), сумматор (22), усилитель частоты модуляции (23), оконечное устройство (24), введены два регулируемых усилителя (12, 13), два фильтра нижних частот (25, 28), два усилителя постоянного тока (26, 29), два логарифмических детектора/контроллера (27, 30). 2 ил.

Супергетеродинный приёмник, состоящий из двух каналов, первый из которых содержит последовательно соединенные антенну с вертикальной поляризацией, первую входную цепь, первый усилитель радиочастоты и первый смеситель, при этом выход первого усилителя радиочастоты соединен с входом первого измерителя отношения сигнал/шум (С/Ш), а также последовательно соединенные первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), первый детектор и первый ключ; второй канал содержит последовательно соединенные антенну с горизонтальной поляризацией, вторую входную цепь, второй усилитель радиочастоты и второй смеситель, при этом выход второго усилителя радиочастоты соединен с входом второго измерителя отношения С/Ш, а также последовательно соединенные второй УПЧ, второй детектор и второй ключ, кроме того, выход гетеродина соединен со вторыми входами первого и второго смесителей; выходы первого и второго измерителей отношения С/Ш соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами электронного коммутатора и с первым и вторым входами блока сравнения, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго ключей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора; выходы первого и второго детекторов соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами коммутатора, выход которого подключен к выходу сумматора, который через усилитель частоты модуляции соединен с входом оконечного устройства; отличающийся тем, что введены в первый канал последовательно соединенные первый логарифмический детектор/контроллер (ЛД-К), первый усилитель постоянного тока (УПТ), первый фильтр нижних частот (ФНЧ) и первый регулируемый усилитель, выход которого соединен с входом первого УПЧ; во второй канал - последовательно соединенные второй логарифмический детектор/контроллер (ЛД-К), второй УПТ, второй ФНЧ и второй регулируемый усилитель, выход которого соединен с входом второго УПЧ, при этом выходы первого и второго смесителей соединены с другими входами первого и второго регулируемых усилителей соответственно; первые входы первого и второго логарифмических детекторов/контроллеров (ЛД-К) соединены с выходами первого и второго УПЧ соответственно, а вторые входы первого и второго ЛД-К являются входами опорного напряжения.