Исходные данные для разработки преселектора
Диапазон частот, МГц 2…30
Дискретность перестройки, % от частоты настройки 2,5
Полоса пропускания по уровню -3 дБ, МГц 0,2…10
Дискретность изменения полосы пропускания, %
от частоты настройки 2,5
Затухание при отстройке на 10 % от частот среза, дБ, не менее 40
Коэффициент передачи, дБ, не менее 6
Диапазон регулированиякоэффициента передачи, дБ 0…45
Шаг регулированиякоэффициента передачи, дБ, не более 3
Максимальное входное напряжение, при котором должна
сохраняться работоспособность, Вэфф, не менее 10
Напряжение собственных шумов преселектора в полосе
10 кГц, мкВ, не более 1
Преселектор должен сохранять свою работоспособность после
воздействия на его вход помехи с напряжением до 50 Вэфф.
Преселектор должен иметь на входе дискретный управляемый
аттенюатор 0, 20 дБ и быстродействующую схему защиты от
перегрузки входным сигналом.
Общие положения
Основная функция преселектора - фильтрация внеполосных мешающих сигналов, однако он должен выполнять и другие задачи:
· дополнительное усиление для сохранения чувствительности радиоприемного устройства;
|
|
|
· регулирование коэффициента передачи для выравнивания уровней сигналов параллельных каналов приема;
· переключаемый аттенюатор на входе преселектора для увеличения линейности при больших сигналах;
· контроль работоспособности;
· защита радиоприемного устройства от воздействия мощных мешающих сигналов.
Полосовой фильтр
При относительной полосе пропускания полосового фильтра более 70 % рекомендуется его реализовывать в виде последовательно соединенных ФНЧ и ФВЧ, а регулирование полосы пропускания в широких пределах (в нашем случае от 0,2 до 10 МГц) может быть реализовано набором фильтров верхних и нижних частот - ФВЧ и ФНЧ. При этом частоты среза фильтров выбираютсятаким образом, что при их последовательном включении формируется необходимая полоса пропускания.Выполнить требования по избирательности возможно для ФНЧ с характеристикой Чебышева 17 порядка (9 индуктивностей и 8 конденсаторов, т.е. всего 17 элементовLC) или с характеристикой Кауэра 7 порядка (7 индуктивностей и 3 конденсатора, т.е. всего 10 элементовLC). Обеспечить выполнение требований по избирательности фильтром с характеристикой Баттерворта нереально из-за необходимости применения фильтра весьма высокого порядка. При этом надо учитывать, что потери в полосе пропускания фильтра прямо зависят от числа его элементов и их добротности. Вышесказанное
|
|
|
справедливо и по отношению к ФВЧ.
Вид характеристик передачи ФНЧ Чебышева 17 порядка и Кауэра 7 порядка для частоты среза 25,3288 МГц без учета собственных потерь показан на рис.3.
Рисунок 3
Видно, что обе реализации обеспечивают заданную избирательность. Хотя фильтр Кауэра и имеет в полосе задержания пульсирующую характеристику, а затухание у фильтра Чебышева монотонно возрастает, однако на практике величина затухания конечна и составляет 40…60 дБ в зависимости от паразитных параметров элементов фильтра и качества его конструкции. Отметим, что затухание в отдельных частотных точках фильтра Кауэра составляет 39 дБ, вместо требуемых 40 дБ. Получение затухания более 40 дБ потребует увеличения порядка фильтра (у фильтра Кауэра 8 порядка затухание составляет 46,5 дБ) и соответственноувеличения объема, массы и тока управления перестройкой на 33 %. Кроме того, увеличиваются потери в полосе пропускания фильтра, и усложняется его настройка.
В идеале для сохранения расчетных параметров фильтра при перестройке необходимо синхронно изменять как индуктивности, так и емкости. Изменение только индуктивностей или только емкостей будет приводить к искажению характеристики передачи и ухудшению согласования. Практически удобнее с целью перестройки изменять величину емкостей, оставляя индуктивности неизменными. Очень важно, что для перестройки частоты среза фильтра Чебышева потребуется синхронно изменять величину 8-и конденсаторов, тогда как в фильтре Кауэра лишь 3-х.
|
|
|
Изменения характеристик отражения и передачи фильтра нижних частот Кауэра 7 порядка, рассчитанного на среднюю частоту среза 25,3288 МГц при перестройке от 21,3850 до 30,0000 МГц изменением емкостей конденсаторов, показаны на рис.4 и рис.5 соответственно. Видно, что при таком изменении частоты среза (коэффициент перекрытия частоты поддиапазона более 1,4), коэффициент отражения на краях полосы не превышает -11 дБ, т.е. согласование остается удовлетворительным (рис.4). Коэффициент передачи при этом изменяется незначительно (менее 1 дБ, см. рис.5).
Рисунок 4
Рисунок 5
С учетом высказанных соображений применим в качестве ФНЧ и ФВЧфильтры Кауэра 7 порядка, а весь диапазон разобьем на 8 поддиапазонов с одинаковым перекрытием по частоте и перестройкой внутри поддиапазонов изменением величин емкостей.
|
|
|
| № | Fмин, МГц | Fмакс, МГц | Fцентр, МГц | Кпод |
| 1 | 2,000 | 2,8057 | 2,3688 | 1,40285 |
| 2 | 2,8057 | 3,9360 | 3,3231 | 1,40286 |
| 3 | 3,9360 | 5,5216 | 4,6619 | 1,40285 |
| 4 | 5,5216 | 7,7460 | 6,5399 | 1,40285 |
| 5 | 7,7460 | 10,8664 | 9,1745 | 1,40284 |
| 6 | 10,8664 | 15,2440 | 12,8704 | 1,40286 |
| 7 | 15,2440 | 21,3850 | 18,0553 | 1,40285 |
| 8 | 21,3850 | 30,000 | 25,3288 | 1,40285 |
Для реализации принципов оптимального приема в условиях помех необходимо быстро, и главное, часто изменять частоту настройки и полосу пропускания преселектора.
Это предполагает применение электронных методов изменения емкости (варикапы или переключаемые конденсаторы). Применение в качестве переключателей электромеханических реле неизбежно резко снизит надежность из-за большого количества реле (224 для субблоков ФНЧ и ФВЧ) и ограниченного числа срабатываний реле.
Применение варикапов проблематично из-за низкой линейности при больших сигналах, а т.к. требуются большая емкость и большое перекрытие по емкости, то нельзя выполнить частичное включение варикапа для уменьшения уровня сигнала на варикапе безпереключаемых конденсаторов (особенно на нижнем конце диапазона). Применение такой комбинации варикапов и переключаемых конденсаторов в данном случае нецелесообразно, т.к. по сравнению с переключаемыми конденсаторами (без варикапов) приведет лишь к усложнению конструкции и ухудшению линейности. Следовательно, целесообразно осуществлять перестройку частоты среза в пределах каждого поддиапазона переключением конденсаторов. Для уменьшения числа переключаемых конденсаторов удобно выбрать емкости конденсаторов по двоичному принципу, т.е. емкость следующего конденсатора вдвое больше предыдущего. При этом суммарная емкость будет равна сумме емкостей подключенных конденсаторов и изменяться линейно с шагом равным минимальной подключаемой емкости. Для 4-х разрядного переключателя (4переключаемых конденсатора) емкость будет изменяться
16-ю ступенями, а относительный шаг перестройки частоты среза фильтра будет меняться от 1,7 до 3,2 %.Например, вид характеристик передачи ФНЧ (Fцентр = 25,3288 МГц) без учета собственных потерь показан на рис.6.
Рисунок 6
Вышеприведенные оценки в равной мере относятся ко всем поддиапазонам ФНЧ, а также ко всем поддиапазонам ФВЧ. Другими словами, изменение шага перестройки в процентах, коэффициента отражения, коэффициента передачи при перестройке частоты среза будут одинаковыми для всех поддиапазонов ФНЧ и ФВЧ.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!