Как найти зеркальный канал

Причинами возникновения
зеркального канала, как отмечалось
ранее, является два способа переноса
спектра сигнала в область промежуточных
частот: при нижней и при верхней настройке
гетеродина. Наличие зеркального канала
в приемнике может привести:

1) к одновременному
приему двух сигналов, частоты которых
отличаются друг от друга на 2f_n
(полезный сигнал проходит по основному,
а помеха — по зеркальному каналу);

2) к ложной настройке
приемника (рис. 3.12). При правильной
настройке приемника (рис: 3.12,а)
сигнал проходит по основному каналу,
на который настроен преселектор.
Пунктиром на рис. 3.12 показана
амплитудно-частотная характеристика
преселектора. В случае ложной настройки
(рис. 3.12,б)
сигнал проходит по зеркальному каналу.
В результате программа полезного сигнала
будет приниматься при двух положениях
ручки настройки, отстоящих по шкале
приемника на 2f_n;

3) к ухудшению
отношения сигнал/шум за счет прохождения
по зеркальному каналу шумов и помех,
поступающих от антенно-фидерного
устройства;

Рис.
3.12. Распределение частот в преобразователе
частоты при приеме сигнала: а
– по основному каналу; б
– по зеркальному каналу.

Рис.
3.13. Прохождение шумов гетеродина через
преобразователь частоты по основному
и зеркальному каналам.

4) к прохождению
шумов гетеродина. На рис. 3.13 показана
типичная зависимость от частоты
спектральной плотности шумов гетеродина
kT_шг
(k
— постоянная Больцмана, T_шг
— эффективная шумовая температура
гетеродина). Шумовые составляющие
напряжения гетеродина на частоте
основного f_с
и зеркального f_з
каналов в пределах полосы пропускания
приемника П
совместно с сигналом гетеродина поступают
в смеситель и преобразуются в нем в шумы
на промежуточной частоте. Ухудшаются
отношение сигнал/шум и чувствительность
радиоприемного устройства.

Влияние зеркального
канала ослабляют:

а) включением между
антенно-фидерным устройством и
преобразователем частоты преселектора
с достаточно высокой избирательностью
по зеркальному каналу;

б) улучшением
избирательности преселектора за счет:

— повышения
добротности его контуров;

— увеличения числа
каскадов УВЧ;

— повышения
промежуточной частоты;

в) путем использования
преобразователя частоты без зеркального
канала, функциональная схема которого
показана на рис. 3.14 (СМ
— смеситель, φ
— фазовращатель, Σ
— суммирующий
каскад).

Рис.
3.14. Функциональная схема преобразователя
частоты с компенсацией зеркального
канала.

На входы смесителей
поступают сигналы основного
и зеркальногоканалов. Гетеродинное напряжение имеет
фазовые сдвигидля верхнего идля нижнего смесителя. Разностные на
частоте напряжения с выходов смесителей
проходят через фазосдвигающие цепи надля верхнего идля нижнего смесителей. В результате
сигналы на промежуточной частоте,
соответствующие зеркальному каналуω_пз
становятся противофазными, а сигналы,
соответствующие основному каналу ω_пс,
— синфазными. В суммирующем каскаде
сигналы зеркального канала вычитаются,
а основного — складываются. Если оба
смесителя имеют одинаковые коэффициенты
передачи, то зеркальный канал будет
отсутствовать.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В широком смысле под зеркальным каналом (image frequency) понимается прием частоты, отличной от желаемой. Ярче всего эта проблема выражена в приемнике прямого преобразования, который одновременно принимает верхнюю и нижнюю боковые полосы, если только не предпринять специальных мер. Благодаря кварцевым фильтрам в супергетеродине не приходится беспокоиться конкретно об этой проблеме, но в нем есть другие зеркальные каналы. Давайте разберемся, как же так получается.

На самом деле, есть несколько мнений о том, что следует называть зеркальным каналом. В одних источниках дается определение, согласно которому это очень конкретная особенность супергетеродина, тогда как в других можно встретить рассуждения на предмет зеркального канала в ППП. Есть также авторы, которые разделяют «зеркальный канал» и «каналы побочного приема». В рамках этого поста все рассматриваемые артефакты будут называться зеркальными каналами. Причины их возникновения качественно одни и те же, и следствия одинаковые — приемник принимает что-то, что принимать не должен.

Рассмотрим проблему на примере телеграфного КВ-трансивера HBR/8B. Это супергетеродин с одной ПЧ около 9 МГц на восемь радиолюбительских диапазонов. На всех диапазонах используется перенос с инверсией спектра, то есть, LO = IF + RF. Как рассказывалось ранее, такой выбор был сделан для борьбы с пораженными частотами.

Откуда же в HBR/8B взяться зеркальным каналам? Рассмотрим следующую иллюстрацию:

Первая картинка изображает прием желаемого сигнала. На выходе смесителя имеем сумму и разность входных сигналов, то есть, LO-RF и LO+RF. Сигнал LO-RF попадает в полосу пропускания фильтра по ПЧ, проходит через него и обрабатывается далее. Сигнал LO+RF практически полностью подавляется фильтром по ПЧ.

Вторая и третья картинка изображают прием нежелательных сигналов. Если сигнал с частотой RF + 2*IF просочится через ДПФ, он также попадет в полосу пропускания фильтра по ПЧ. Этот случай соответствует переносу без инверсии спектра. Смесители у нас не идеальные. В частности, использованные в HBR/8B диодные кольцевые смесители уверенно работают на нечетных гармониках LO (в отличие от ячейки Гилберта). Этот сценарий показан на третьей картинке.

Здесь показаны не все случаи. Другие нечетные гармоники LO тоже представляют собой проблему. Перенос без инверсии спектра актуален безотносительно того, работает ли смеситель на основной частоте LO или на его гармониках.

Смесители имеют и другие дефекты, в частности, утечку LO и RF. Если на входе приемника появится мощный сигнал на частоте ПЧ, мы его услышим, пусть и очень тихо. Но такого рода артефакты представляют собой меньшую проблему. В данной статье мы их рассматривать не будем.

Можно построить таблицу с частотами зеркальных каналов:

Точное значение ПЧ равно 8.9983 МГц. Таблица построена для этой частоты. Было решено не рассматривать работу смесителей на гармониках гетеродина выше 5-ой. Дело в том, что конверсионные потери диодного кольцевого смесителя при работе на 7-ой гармонике LO составляют ~30 dB. Кроме того, использованные в HBR/8B усилители с обратной связью на 2N3904 не очень-то усиливают высокие частоты. Это еще 10+ dB аттенюации.

Подав на антенный вход HBR/8B сигнал с уровнем S9 на соответствующих частотах, мы узнаем, что трансивер и вправду принимает их, пусть и негромко. Но разве ДПФ на 20 метров не должен давить всякие 31.9966 МГц и 59.9966 МГц? Увы, ДПФ не идеальны, и типично имеют в полосе подавления порядка 40-50 dB. Кроме того, чем выше частота, тем хуже работает фильтр из-за паразитных эффектов в цепи.

Что же делать? А давайте поставим по входу приемного тракта дополнительный ФНЧ и посмотрим, что будет. Для расчета фильтра был использован калькулятор на rf-tools.com:

Полученная АЧХ:

Перед нами интервал частот от 0 МГц до 500 МГц. До 100 МГц фильтр работает очень хорошо. На более высоких частотах аттенюация снижается, но все равно остается вполне приличной.

А вот что будет, если поставить этот фильтр следом за ДПФ на 30 метров:

Здесь пурпурный трейс — это исходная АЧХ фильтра. В HBR/8B используются фильтры по схеме double-tuned circuit. Желтый трейс — это АЧХ, полученная при последовательном включении ДПФ и ФНЧ. На высоких частотах фильтры сифонят, поэтому 60 dB подавления на 100+ МГц нам не видать. Зато на частотах 30-100 МГц ситуация стала куда лучше. Именно на эти частоты попадают многие зеркальные каналы (см табличку).

Перепроверяем трансивер с добавленным ФНЧ. На 80-и метрах все еще слышны сигналы на частотах RF+2*IF и RF+2*LO. Но они изначально были очень тихими. Правильнее было бы назвать их не сигналами, а слабым присутствием. Что не удивительно, ведь ДПФ отлично давит соответствующие частоты. Учитывая шумность диапазона 80 метров, было решено ничего с этим не делать.

На диапазонах 40 и 30 метров вполне уверенно слышны частоты RF+2*IF. Еще бы, ведь они находятся в полосе пропускания ФНЧ, а ДПФ здесь справляются не так хорошо, как на 80-и метрах. Но это дело поправимое. Достаточно добавить на входе каждого из ДПФ простой режекторный LC-фильтр. Фильтр состоит из подстроечного конденсатора на 50 пФ и катушки индуктивности, намотанной в 16 витков на кольце T37-6. Он настраивается на любую частоту от 22 до 42 МГц, что позволяет подавить зеркальные каналы на обоих диапазонах.

Все остальные зеркальные каналы попали в полосу подавления ФНЧ и перестали быть слышны. По крайней мере, для сигналов с уровнем S9.

Таким образом, подавление зеркальных каналов удалось существенно улучшить при помощи всего лишь пары дополнительных фильтров. Как альтернативный вариант, можно было воспользоваться уже имеющимися ФНЧ. Теми, которые используются при работе на передачу. Но это требовало бы более существенных переделок, которых в этом проекте мне хотелось избежать. Обновленная схема трансивера доступна на GitHub.

Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.

Зеркальный канал

Cтраница 1

Зеркальный канал присущ всем радиоприемникам супергетеродинного типа. Частота зеркального канала отстоит на удвоенное значение промежуточной частоты от частоты принимаемого сигнала в сторону больших частот, поскольку гетеродин приемника обычно работает на частотах, выше принимаемой.
 [1]

Ослабление зеркального канала определяется соотношением напряжений ГСС при расстройке и резонансной настройке и выражается в децибелах. Измерения должны быть на самых высоких частотах поддиапазонов приемника. При приеме на внутреннюю антенну ослабление зеркального канала определяют с помощью генератора поля.
 [2]

Рассмотрим влияние зеркального канала на коэффициент шума. Следовательно, шумы источника сигнала ( антенны, ГСС) и МШУ поступают в смеситель ( с последующим преобразованием в промежуточную частоту) по двум частотным каналам / с и / 3, а полезный сигнал PC принимается только на одной частоте / с ( рис. В. Это приводит к возрастанию коэффициента шума.
 [3]

Ослабление сигнала зеркального канала в супергетеродинном приемнике измеряется на высшей частоте каждого диапазона.
 [4]

Рассмотрим влияние зеркального канала на конкретном примере. Пусть приемник настроен на частоту сигнала fc 1000 кгц. При этом гетеродин вырабатывает частоту f, 1460 кгц.
 [6]

Ослабление сигнала зеркального канала в супергетеродинном приемнике измеряется на высшей частоте каждого диапазона.
 [7]

Избирательность по зеркальному каналу имеет минимальную величину на высшей частоте поддиапазона.
 [8]

Избирательность по зеркальному каналу характеризует только супергетеродинные приемники. В процессе преобразования частоты возможно получение напряжения промежуточной частоты не только в результате взаимо.
 [9]

Избирательность по зеркальному каналу, частота которого отличается от частоты сигнала на удвоенную промежуточную частоту. В отечественных радиовещательных приемниках промежуточная частота равна 465 2 кгц, а частота зеркального канала находится выше частоты сигнала на 2X465930 4 кгц.
 [10]

Чувствительность по зеркальному каналу обычно измеряют на тех же частотах настройки приемника, что и избирательность по соседнему каналу.
 [11]

Избирательность по зеркальному каналу может быть оценена без приборов лишь в приемниках с обзорным KB диапазоном ( 25 – 75 м) или полурастянутыми диапазонами. В приемнике с растянутыми диапазонами зеркальный канал оказывается за шкалой. Однако это не означает, что такой приемник менее восприимчив к помехам по зеркальному каналу.
 [12]

Избирательность по зеркальному каналу характеризует только супергетеродинные приемники. Супергетеродинный приемник может, кроме радиостанции, на частоту которой он настроен, принимать радиостанцию, несущая частота которой отличается от первой на удвоенную промежуточную частоту и называется частотой зеркального канала.
 [14]

Избирательность по зеркальному каналу измеряют таким же способом, как и избирательность по соседнему каналу, только расстройку генератора измерительных сигналов производят на двойную промежуточную частоту.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4