|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Cải tiến các đặc tính kỹ thuật của máy thu sóng vô tuyến. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / thu sóng vô tuyến Sử dụng bộ lọc thạch anh trong phạm vi mét, điốt Schottky và bóng bán dẫn RF công suất cao, các thông số máy thu như độ tuyến tính và độ chọn lọc trong kênh gương có thể được cải thiện đáng kể. Tám cách để cải thiện máy thu vô tuyến được mô tả, bao gồm chọn tần số trung gian cao, sử dụng AGC và khuếch đại riêng biệt, sử dụng AMP kéo đẩy, sử dụng tầng cho bộ chuyển đổi tần số cân bằng kép với điốt Schottky và phân phối AGC tối ưu trên các giai đoạn máy thu. Mặc dù thực tế là máy thu radio bắt đầu được phát triển từ buổi bình minh của công nghệ điện tử, vẫn có nhiều cách để cải tiến chúng hơn nữa. Các thành phần mới như bộ lọc tinh thể sóng mét, điốt chân và bóng bán dẫn tần số cao công suất cao cho phép chúng ta thoát khỏi một số khái niệm đã có từ lâu và phát triển máy thu có độ méo thấp hơn, độ chọn lọc hình ảnh tốt hơn và độ tuyến tính cao. Những lợi ích đặc biệt đáng chú ý có thể được nhận thấy ở dải tần 2-30 MHz, tuy nhiên, nhiều phương pháp được đề xuất cũng có thể áp dụng cho các máy thu hoạt động ở các tần số khác. Bước đầu tiên trong việc phát triển thiết bị thu là vẽ sơ đồ khối trên đó ghi lại các hệ số nhiễu và tổn thất dự kiến cho mỗi khối (tổn hao cũng là nguồn gây ra nhiễu bổ sung). Điều này giúp có thể tính toán hệ số nhiễu của toàn bộ máy thu. Vì vậy, ví dụ, trong sơ đồ khối của máy thu được hiển thị trong Hình. 1, hệ số tiếng ồn được xác định bằng cách tính tổng tiếng ồn và tổn hao là 8 dB.
Hệ số nhiễu của toàn bộ máy thu được xác định bằng cách tổng hợp các hệ số nhiễu, mức tăng và giảm (tính bằng decibel) của từng giai đoạn riêng lẻ. Để có được dải động rộng, mức tăng phải được đặt ở giá trị tối thiểu cần thiết để bù cho tổn thất. Mỗi giai đoạn phải được tối ưu hóa về dải động và hệ số nhiễu. Dải động tối đa đạt được nếu mức tăng của các tầng RF và IF ở giá trị tối thiểu cần thiết để bù cho tổn thất. Như có thể thấy từ sơ đồ khối, tổn thất 0,5 dB trong mạch đầu vào và bộ suy giảm AGC, 6,5 dB trong bộ biến tần và 4,5 dB trong bộ lọc IF được bù bằng mức tăng khoảng 11 dB trong bộ khuếch đại RF. Cần lưu ý rằng bộ biến tần thứ hai nhạy cảm nhất với tình trạng quá tải, vì băng thông tối thiểu của bộ lọc tinh thể là ±3,5 kHz và do đó, trong giai đoạn này, điện áp cao hơn tập trung ở dải tần số hẹp. Sau khi chọn các tham số chính của sơ đồ cấu trúc, nhà phát triển có thể tiến hành thiết kế các tầng riêng lẻ. Ở giai đoạn này, lợi ích của các thành phần mới có thể được nhận ra. Hãy xem xét trình tự các cách để cải thiện máy thu. 1. Để có được độ chọn lọc tốt hơn dọc theo kênh phản chiếu, tần số trung gian phải cao hơn dải tần thu được Trước đây, trong các máy thu chuyển đổi kép hoặc ba lần, hai hoặc ba tần số trung gian tương ứng ở dưới tần số của băng tần thu được và độ chọn lọc của máy thu được xác định chủ yếu bởi các mạch hoạt động ở tần số trung gian thấp nhất ( thường là 455 kHz). Điều này là do các thành phần có sẵn tại thời điểm đó chỉ có thể cung cấp độ chọn lọc cần thiết ở tần số trung gian thấp. Tuy nhiên, ở tần số trung gian đầu tiên thấp, vấn đề giảm nhiễu kênh gương trở nên khó khăn hơn. Các tần số nhiễu tác động ở đầu vào, sau bộ chuyển đổi mà điện áp dao động cục bộ được kết nối, có thể rơi vào dải thông của bộ khuếch đại. Trong trường hợp tần số trung gian là 1 MHz, độ suy giảm của kênh gương, mặc dù là 80 dB ở tần số thu thấp nhất (2 MHz), giảm xuống 30 dB ở tần số 30 MHz. Ví dụ: trong trường hợp nhận tín hiệu có tần số 30 MHz, nhiễu trên kênh gương có tần số 32 MHz, gần bằng tần số của tín hiệu nhận được và không thể bị suy giảm đủ bởi bộ lọc đầu vào. Đồng thời, khi thu ở tần số 2 MHz, tần số nhiễu 4 MHz gấp đôi tần số đầu vào, mang lại khả năng chọn lọc tốt trên kênh phản chiếu. Để giảm nhiễu trên kênh phản chiếu, có tần số gần với tần số nhận được, các nhà phát triển đã cố gắng sử dụng các bộ lọc thông dải theo dõi trong bộ chọn trước, điều này làm tăng chi phí của máy thu. Bộ tạo dao động cục bộ phải được điều chỉnh trong dải có độ rộng bằng dải tần của tín hiệu đầu vào. Vì vậy, trong một máy thu có dải tần 2-30 MHz, tỷ lệ chồng lấp phạm vi của bộ tạo dao động cục bộ phải là 1:15. Ở tỷ lệ chồng lấp này, có thể cần phải có các thiết bị cơ học phức tạp để đảm bảo khớp chính xác tín hiệu đầu vào và cài đặt mạch dao động cục bộ. Sử dụng các bộ lọc thạch anh được sản xuất hiện nay cho dải sóng mét (30 - 120 MHz) trong tầng IF, các vấn đề trên có thể được giải quyết. Bằng cách chọn tần số trung gian trên tần số của dải hoạt động, bạn có thể sử dụng bộ lọc thông thấp hình elip có tần số cắt, ví dụ: 2 MHz, trong máy thu có dải 30-31 MHz. Trong trường hợp này, nhiễu với các tần số trên phạm vi hoạt động bị suy giảm 80 dB và độ chọn lọc dọc theo kênh phản chiếu không phụ thuộc vào tần số của tín hiệu thu được. Bộ lọc tương tự sẽ cung cấp sự suy giảm bức xạ dao động cục bộ, giúp có thể đặt một số máy thu ở khoảng cách gần nhau. Ví dụ: khi tần số trung gian là 40 MHz, bộ tạo dao động cục bộ phải bao phủ dải tần 42-70 MHz (trong máy thu có dải tần 2-30 MHz); do đó, tỷ lệ chồng chéo nhỏ hơn 1:2. Điều này giúp đơn giản hóa đáng kể việc thiết kế bộ tạo dao động cục bộ và giảm khả năng tương tác giữa các sóng hài của bộ tạo dao động cục bộ với tín hiệu đầu vào trong bộ biến tần sẽ dẫn đến hình thành nhiễu rơi vào dải thông của máy thu. 2. Sử dụng các tầng riêng biệt cho AGC và khuếch đại để giảm méo tiếng. Trước đây, ống chân không được sử dụng cho cả khuếch đại và AGC. Tuy nhiên, do đặc tính phi tuyến của ống, xảy ra hiện tượng méo xuyên điều chế khi đặt điện áp AGC. Điều tương tự cũng áp dụng khi sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực và hiệu ứng trường. Nếu quá trình khuếch đại và AGC được thực hiện ở các giai đoạn riêng biệt thì chế độ tối ưu của từng giai đoạn có thể được đảm bảo. Vì vậy, ví dụ, đối với AGC, bạn có thể sử dụng bộ suy giảm trên điốt chân. được kết nối giữa bộ lọc thông thấp đầu vào và bộ khuếch đại RF, như trong Hình 1. Bộ suy hao đi-ốt phải có trở kháng đầu vào và đầu ra không đổi, vì nếu không, bất kỳ thay đổi nào về trở kháng tải sẽ dẫn đến thay đổi đặc tính của bộ lọc và sự thay đổi trở kháng của nguồn điều khiển bộ khuếch đại sẽ gây ra thay đổi về nhiễu và biến dạng trong Nó. Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy một bộ suy hao, là một cầu chữ T đôi thông thường trên điốt chân. Trở kháng đầu vào và đầu ra của bộ suy giảm như vậy được giữ không đổi. Với mục đích này, một bộ khuếch đại vi sai được sử dụng, đảm bảo phân phối lại dòng điện tương ứng trong các cực của bộ suy giảm (tổng dòng điện của bộ thu phải không thay đổi).
3. Sử dụng bộ khuếch đại RF kéo đẩy trên các bóng bán dẫn mạnh mẽ có phản hồi sâu để giảm méo tiếng Trong hầu hết các máy thu cũ, chỉ một số đèn được coi là đủ tuyến tính để sử dụng trong bộ khuếch đại đầu vào Loại A. Các nhà thiết kế đã khai thác các đặc tính của các ống này để đạt được độ méo xuyên điều chế thấp. Hiện nay, các bóng bán dẫn tuyến tính tần số cao công suất cao đang được sản xuất, hoạt động ở chế độ dòng điện không đổi cao với phản hồi dòng điện và điện áp mạnh (hiếm khi được sử dụng trong thực tế), có thể cung cấp độ tuyến tính thậm chí còn tốt hơn cả đèn ống. Trong bộ lễ phục. Hình 3 cho thấy sơ đồ của một bộ khuếch đại như vậy, được lắp ráp bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn tuyến tính mạnh mẽ trong phạm vi UHF.
Bộ khuếch đại kéo đẩy làm suy giảm các sản phẩm phi tuyến bậc hai đi 40 dB so với bộ khuếch đại một đầu. Độ lợi phụ thuộc vào độ sâu phản hồi và trong phiên bản của Hình. 3 bằng 11 dB. Việc đưa ra phản hồi làm giảm mức tăng 40 dB đồng thời mở rộng phạm vi động. Bộ khuếch đại sử dụng ba loại phản hồi: phản hồi hiện tại được cung cấp thông qua điện trở bộ phát 6,8 ohm không có tụ điện shunt; Một điện trở 330 ohm được kết nối giữa bộ thu và đế mà không có tụ điện shunt cung cấp phản hồi điện áp. Vì những phản hồi này làm thay đổi trở kháng đầu vào và đầu ra nên phản hồi của máy biến áp cũng được đưa vào, do đó trở kháng đầu ra và đầu vào bằng 50 Ohms. Đồng thời, c.s.v.n. bộ khuếch đại không vượt quá 1,2 trong dải tần từ 100 kHz đến gần 200 MHz. Ưu điểm của loại bộ khuếch đại RF mới được minh họa rõ nhất bằng các đặc tính của nó như trong Hình 3. 27. Với công suất đầu vào -20 dBm (hai sóng hình sin có biên độ 12 mV mỗi sóng), mức tăng là 1 dB. Với cường độ tín hiệu đầu vào này, mức của các sản phẩm xuyên điều chế bậc hai (f2±f65) trong tầng một đầu không vượt quá -1 dB và các sản phẩm xuyên điều chế bậc ba (f2±2f100) -105 dB. Trong bộ khuếch đại kéo đẩy, mức sản phẩm phi tuyến bậc hai tiếp tục giảm xuống -22 dB. Mức của tích phi tuyến bậc ba đạt đến mức tín hiệu đầu ra mong muốn ở công suất đầu vào +XNUMX dBm. 4. Ứng dụng bộ biến tần cân bằng kép điốt Schottky Ưu điểm của bộ chuyển đổi đẩy-kéo so với bộ chuyển đổi một chu kỳ đã được biết đến (độ nhạy cao, độ méo thấp), nhưng chi phí cao ngăn cản việc sử dụng rộng rãi chúng. Hiện nay, điốt chuyển đổi sóng mang nóng có độ ồn thấp (điốt Schottky) được sản xuất với giá cả phải chăng. Cần lưu ý rằng các bộ chuyển đổi cân bằng kép dựa trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường hiện cũng đang được sản xuất. Các bộ chuyển đổi như vậy giúp loại bỏ tốt các sản phẩm phi tuyến bậc ba, nhưng do sự kết hợp không đạt yêu cầu của các bóng bán dẫn hiệu ứng trường, độ suy giảm của các sản phẩm phi tuyến bậc hai trong chúng kém hơn 20-30 dB so với điốt Schottky. Ngoài ra, bóng bán dẫn hiệu ứng trường cắt tín hiệu ở mức thấp hơn so với điốt Schottky. Ưu điểm chính của bộ trộn diode Schottky là chúng cho phép kết hợp tốt hơn so với điốt silicon hoặc germanium thông thường. Những máy trộn như vậy có thể hoạt động ở điện áp cao hơn từ bộ dao động cục bộ. Tiếng ồn của điốt Schottky thiếu thành phần tỷ lệ 1/f2, điều này ngăn cản việc sử dụng điốt silicon ở tần số thấp. Để tối ưu hóa các đặc tính của bộ biến tần, các mạch được hiển thị trong Hình. 4, a và b. Đôi khi bộ chuyển đổi chứa tới 64 điốt (16 điốt trong mỗi phần). Bộ chuyển đổi thứ hai được sử dụng theo sơ đồ khối của Hình 1. 4 hoạt động với tín hiệu lớn hơn tín hiệu đầu tiên, do đó, nó phải có dải động rộng hơn. Trong bộ chuyển đổi theo sơ đồ trong hình. XNUMX, và điều này đạt được bằng cách nối nối tiếp các điện trở và sử dụng mạch kéo đẩy.
Cần lưu ý rằng các điện trở nối tiếp làm tăng tổn thất trong bộ trộn từ 6,5 lên 8 dB. Trong bộ chuyển đổi theo sơ đồ trong hình. 4, b, một máy biến áp lai được sử dụng để triệt tiêu nhiễu kênh bên. 5. Sử dụng bộ lọc thạch anh tổn thất thấp để đạt được độ chọn lọc cao trong các giai đoạn của tần số trung gian đầu tiên (sóng mét) và giảm nhiễu hiệu quả dọc theo kênh gương. Cho đến gần đây, người ta không thể sản xuất hàng loạt bộ lọc thạch anh có độ chọn lọc cao và tổn thất chèn thấp. Trong bộ lễ phục. 5, a cho thấy đáp ứng tần số điển hình của các bộ lọc thạch anh hiện đại. Do sự suy giảm nhiễu kênh gương giữa tần số trung gian thứ nhất và thứ hai được xác định bởi độ dốc đáp ứng tần số của bộ lọc, độ chọn lọc trên kênh gương có thể đạt tới 80 dB. Giá của một bộ lọc như vậy gần đây là 400 USD, nhưng hiện đã giảm xuống còn 50 USD khi sản xuất hàng loạt. Các bộ lọc cơ học kiểu cũ (với bộ chuyển đổi từ giảo) gây ra hiện tượng biến dạng xuyên điều chế mạnh do tính phi tuyến của bộ chuyển đổi. Trong các bộ lọc cơ học hiện đại, bộ chuyển đổi áp điện được sử dụng để giảm tính phi tuyến. Hiệu ứng tương tự có thể xảy ra trong các bộ lọc tinh thể nếu lõi sắt từ của máy biến áp đầu vào trở nên bão hòa ở mức tín hiệu thấp. Để giảm tính phi tuyến, bạn có thể sử dụng sơ đồ trong Hình. 5 B. Các thử nghiệm được thực hiện bằng cách áp hai tín hiệu có biên độ 1 V vào đầu vào 50 Ohm của bộ lọc; trong trường hợp này, mức tín hiệu giả không được vượt quá -80 dB.
6. Chuyển đổi tần số kép cùng với các bộ lọc thông thấp không thể điều chỉnh cho phép bạn điều chỉnh băng thông mà không thay đổi độ dốc của đáp ứng tần số. Việc có được đáp ứng tần số hình chữ nhật của bộ khuếch đại bằng các bộ lọc thông dải băng hẹp luôn là một vấn đề nghiêm trọng. Trong mạch mới có đảo ngược kép phổ tín hiệu đầu vào, có thể sử dụng các bộ lọc thông thấp, đồng thời độ dốc đáp ứng tần số của bộ khuếch đại không phụ thuộc vào băng thông. Một ưu điểm nữa của bộ lọc thông thấp là thời gian xử lý chỉ bằng một nửa so với bộ lọc thông dải. Điều này giúp loại bỏ các dao động không mong muốn trong bộ lọc khi nhận tín hiệu xung. Bản chất của phương pháp này được minh họa bằng sơ đồ (Hình 6).
Độ chọn lọc của máy thu được xác định chủ yếu bởi đường tần số trung gian thứ hai là 525 kHz. Băng thông tần số trung gian thứ hai và do đó là băng thông tổng thể của máy thu có thể được đặt trong khoảng từ 150 Hz đến 12 kHz. Trong trường hợp này, việc lựa chọn băng thông được thực hiện không phải bằng cách thay thế bộ lọc mà bằng cách điều chỉnh sự dịch chuyển tần số giữa hai bộ dao động cục bộ. Tín hiệu 525 kHz có độ rộng phổ tối đa, ví dụ ±6 kHz (510-531 kHz), trước tiên đi vào bộ biến tần với tần số dao động cục bộ là 467 kHz, dẫn đến tín hiệu chiếm dải tần từ 52 (525-6 -467) đến 64 kHz (525+6-467). Tín hiệu thu được đi vào bộ lọc thông thấp thạch anh, đáp ứng tần số của nó giảm mạnh ở tần số 64 kHz (sự suy giảm này tạo thành một trong những mặt trước của đáp ứng tần số của bộ khuếch đại). Bộ lọc được chỉ định có tần số cắt cố định chỉ được điều chỉnh một lần. Sau đó, phổ của tín hiệu có dải tần 52-64 kHz lại được chuyển sang tần số trung bình 525 kHz và lại được đưa đến bộ chuyển đổi có tần số dao động cục bộ là 583 kHz. Trong trường hợp này, tín hiệu quay trở lại dải tần 52-64 kHz, nhưng có phổ đảo ngược (các thành phần phổ trước đây ở giới hạn băng thông 64 kHz hiện thấp hơn 12 kHz so với giới hạn này). Bộ lọc có tần số cắt 64 kHz sẽ triệt tiêu các thành phần tín hiệu ở ranh giới 52 kHz trong lần chuyển đổi đầu tiên. Do đó, tín hiệu thu được, được lọc với độ chọn lọc cao, một lần nữa được truyền qua phổ đến tần số 525 kHz và được phát hiện. Cần lưu ý rằng các cạnh của đáp ứng tần số của bộ khuếch đại không thay đổi và băng thông bị giảm bằng cách điều chỉnh sự dịch chuyển tần số giữa hai bộ dao động cục bộ. Vì vậy, ví dụ, với băng thông 2 kHz, bộ dao động cục bộ được điều chỉnh ở tần số 462 kHz (525+1-64) và 588 (525-1+64). Do thực tế là ranh giới băng thông được hình thành bởi bộ lọc thông thấp nên đáp ứng tần số gần như hình chữ nhật ngay cả với độ rộng băng thông là 150 Hz. Phương pháp được mô tả đảm bảo tính đối xứng của đặc tính pha hoặc đặc tính độ trễ nhóm so với tần số trung bình. Bộ lọc thạch anh hoặc cơ học thường được sử dụng trong các bộ khuếch đại là bộ lọc Chebyshev có đáp ứng pha phi tuyến. Đồng thời, các bộ lọc thông thấp loại Bessel có thể cung cấp độ tuyến tính cần thiết. 7. Trong số các yếu tố làm suy giảm dải động của máy thu, cần tính đến các dải biên nhiễu của bộ dao động cục bộ Các dải biên nhiễu trong phổ dao động cục bộ có thể làm giảm đáng kể dải động của máy thu do hiệu ứng gọi là chặn. Nhiễu dao động cục bộ có thể tương tác với các tín hiệu đầu vào mạnh có tần số gần với tín hiệu nhận được, dẫn đến nhiễu trong dải thông của bộ khuếch đại gây nhiễu tín hiệu mong muốn, làm giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Hiện tượng méo chặn nghiêm trọng có thể xảy ra ở mức tín hiệu thấp hơn ngưỡng nén 3 dB (một tham số dải động khác). Ngưỡng nén 3 dB tương ứng với sự xuất hiện của điều chế chéo đáng chú ý và thường xảy ra ở biên độ tín hiệu cao hơn hiệu ứng chặn. Từ hình. 7, được lấy làm ví dụ, có thể thấy rằng với mật độ phổ dải biên nhiễu là 145 dB/Hz (20 kHz lệch so với tần số trung tâm của bộ dao động cục bộ) và hệ số nhiễu của máy thu là 10 dB, tình trạng chặn máy thu ở mức 3 dB xảy ra ở điện áp đầu vào khoảng 50 mV, trong khi ngưỡng nén 3 dB tương ứng với biên độ tín hiệu khoảng 1 V.
Khi sử dụng bộ tổng hợp tần số làm bộ tạo dao động cục bộ, cũng cần phải loại bỏ các tín hiệu giả, vì chúng, giống như các dải biên nhiễu, có thể làm giảm hiệu suất của máy thu. 8. Phân phối chính xác AGC trên các tầng thu để đạt được dải động tối đa Dải động của máy thu phụ thuộc vào mức tín hiệu thấp nhất mà tại đó điện áp AGC được đưa vào bộ suy giảm RF. Cho đến khi mức tín hiệu trong ăng-ten đạt đến giá trị tương ứng với tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm là 48 dB, AGC chỉ được hoạt động trong bộ khuếch đại (Hình 8).
Sau đó, bộ suy giảm AGC sẽ có hiệu lực, giúp bảo vệ bộ chuyển đổi thứ hai khỏi quá tải. Nếu bộ suy giảm AGC bắt đầu hoạt động ở các tín hiệu nhỏ hơn, không chỉ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu sẽ giảm mà độ ổn định của AGC có thể giảm sút. Mạch AGC phải được phân tích cẩn thận như một hệ thống vòng kín, ví dụ như sử dụng hodograph Nyquist, để tối ưu hóa các tham số của nó. Văn chương
Xuất bản: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Thời đại của Mặt trời Hoạt động ▪ In laser màu chất lượng cao mà không cần mực in và mực in ▪ Máy bay không người lái trinh sát RQ-4D Phoenix ▪ Màn hình iiyama ProLite XU2490HS-B1 và XU2590HS-B1
▪ phần của trang web Thí nghiệm hóa học. Lựa chọn bài viết ▪ bài báo Rạp xiếc đốt lửa. biểu hiện phổ biến ▪ bài báo Thành phố nào hoàn toàn không có quảng cáo ngoài trời? đáp án chi tiết ▪ Bài viết Thợ điện cho mạng điện và thiết bị điện. Mô tả công việc ▪ bài viết Nguồn điện cho dụng cụ đo lường. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này