Усилители промежуточной частоты Выполнила ст. гр. УИБ-11 -1 Мальцева Надежда Александровна
Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) — электронный усилитель сигнала промежуточной частоты. Применяется в трактах радиоприемных и радиопередающих устройств, измерительных приборов. Широко используются при построении систем связи, радиолокации, радионавигации. Благодаря применению УПЧ достигается полная развязка между каскадами усиления в многокаскадных усилителях. Без применения УПЧ даже слабые наводки, создаваемые верхними каскадами усилителя, попадая в нижние каскады, вызвали бы эффект самовозбуждения колебаний, сделав невозможной работу усилителя.
УПЧ работает на фиксированной частоте f 0 , что позволяет упростить его конструкцию и применять для повышения избирательности сложные системы фильтров. Существуют два вида требований к амплитудно-частотной и фазочастотной характеристикам УПЧ в зависимости от вида принимаемых сигналов: 1) для приёмника АМ сигналов и импульсных сигналов АЧХ стремятся сделать близкой к прямоугольной, причём в пределах полосы пропускания создать равномерное усиление, а вне полосы пропускания обеспечить необходимое ослабление мешающих сигналов соседних станций; при этом специальных требований к форме ФЧХ не предъявляется; 2) для приёмников сигналов с угловой модуляцией (ФМ и ЧМ сигналов) задаются требования на линейность ФЧХ, а к форме АЧХ особых требований не предъявляют, за исключением того, что она должна обеспечивать необходимую избирательность по соседнему каналу.
На практике наиболее распространены три формы АЧХ УПЧ (рис. 6. 1): • с одним максимумом ( «одногорбая» ); • с максимально плоской вершиной; • с несколькими максимумами ( «многогорбая» ).
Степень близости АЧХ УПЧ к идеально прямоугольной характеризуется коэффициентом прямоугольности: Чем ближе коэффициент прямоугольности к единице, тем круче склоны АЧХ, т. е. тем она ближе к прямоугольной.
В соответствии с используемым способом обеспечения частотной избирательности УПЧ делят на две большие группы: • УПЧ с распределённой избирательностью – когда каждый каскад вносит равный вклад как в усиление, так и в избирательность УПЧ в целом; • УПЧ с сосредоточенной избирательностью – когда избирательность обеспечивается одним (обычно первым) узкополосным каскадом, а усиление – остальными, широкополосными, каскадами.
Для радиовещательных приёмников значение промежуточной частоты определяется стандартом: - 465 к. Гц – для приёмников АМ сигналов; - 6, 5 МГц и 10, 7 МГц – для приёмников ЧМ сигналов. Для приёмников радиолокаторов и радиосистем передачи информации диапазона СВЧ типовые значения промежуточной частоты составляют 30 МГц, 60 МГц, 90 МГц, 200 МГц. Полоса пропускания УПЧ определяется шириной спектра сигнала и, следовательно, зависит от типа сигнала и вида модуляции. Типовые значения ширины спектра некоторых видов сигналов составляют: радиотелефонная связь с АМ – 6 к. Гц радиовещание с АМ – 9 -13 к. Гц радиовещание с ЧМ – 250 к. Гц импульсная радиолокация – 1 -10 МГц Поскольку узкополосный УПЧ легче реализовать, чем широкополосный, то чем больше ширина спектра сигнала, тем выше должна быть промежуточная частота с тем, чтобы УПЧ оставался узкополосным.
Достоинствами УПЧ с одинаково настроенными каскадами являются: • простота настройки; • слабое влияние на форму АЧХ усилителя случайных расстроек отдельных каскадов. К недостаткам относятся: • большое значение коэффициента прямоугольности (не менее 3); • сравнительно небольшой коэффициент усиления при заданной полосе пропускания. Поэтому в тех случаях, когда нужно обеспечить более высокую степень прямоугольности АЧХ и больший коэффициент усиления, используют другие варианты построения УПЧ. К ним относятся: • УПЧ с попарно расстроенными контурами; • УПЧ на каскадах со связанными контурами; • УПЧ с одиночными контурами, настроенными на три различные частоты.
Принцип работы Сигнал промежуточной частоты поступает с выхода тюнера на вход усилителя промежуточной частоты. Оба этих функциональных блока чаще всего собираются в единый узел или располагаются рядом друг с другом. Несущая изображения после смесителя имеет частоту 38, 9 МГц, а каналы стереозвука — 33, 16 и 33, 4 МГц соответственно. В мономагнитофонах звуковая несущая имеет частоту 33, 4 МГц. На рис. 7. 2 представлена блок-схема усилителя промежуточной частоты.
Рис. 7. 2. Блок-схема усилителя промежуточной частоты
Его усиление по напряжению составляет 4000— 10000 и регулируется сигналом АРУ (автоматическая регулировка усиления) таким образом, чтобы при различных уровнях принимаемого сигнала амплитуда несущих на входе демодулятора оставалась практически неизменной. После усиления производится демодуляция сигнала промежуточной частоты, в результате чего получается ПЦТС (полный цветной телевизионный сигнал) и частотно модулированный звуковой сигнал с двумя поднесущими 5, 5 и 5, 74 МГц при стереоприеме и 5, 5 МГц при моноприеме. После дальнейшего усиления ЧМ-звуковой сигнал снова демодулируется для получения низкочастотного звукового сигнала.
Обработка сигналов промежуточной частоты Окончательное формирование аналоговых видео- и звуковых сигналов перед их цифровой обработкой происходит в тракте промежуточной частоты. Здесь производится частотная селекция, усиление сигналов промежуточной частоты, демодуляция и предварительное усиление демодулированных сигналов. Тракт обработки сигналов промежуточной частоты современного телевизора согласно структурной схеме рис. 4. 1 включает в себя входное устройство, усилитель промежуточной частоты изображения с демодулятором, усилитель промежуточной частоты звукового сопровождения с демодулятором, а также управляемые по шине PC цифроаналоговые преобразователи для настройки частотных характеристик УПЧИ и УПЧЗ на различные стандарты телевидения. Отдельный тракт усиления промежуточной частоты звукового сопровождения называется квазипараллельным каналом звука.
Рис. 4. 1. Структурная схема канала обработки сигналов ПЧ
УПЧ также является основным узлом современного радиоприёмника. Он обеспечивает основное усиление приемника, его полосу пропускания и частотно-избирательные свойства. Эксплуатационные свойства радиоприёмного устройства существенно зависят от свойств его УПЧ. Полная оценка УПЧ может быть выполнена только при совместном учете комплекса его качественных показателей, основными из которых являются: • номинальная промежуточная частота; • степень усиления полезного сигнала; • полоса пропускания частот; • частотная избирательность; • стационарность качественных показателей.
Скачать презентацию Усилители промежуточной частоты Выполнила ст гр УИБ-11 -1
Усилители промежуточной частоты.pptx