RU2181528C2

RU2181528C2 - Superheterodyne receiver

Info

Publication number: RU2181528C2
Application number: RU2000109803A
Authority: RU
Inventors: В.И. Дикарев; Д.Ф. Смирнов
Original assignee: Военный инженерный космический университет им. А.Ф. Можайского
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: radio engineering; miscellaneous radio systems. SUBSTANCE: superheterodyne receiver has receiving antenna, input circuit, radio-frequency amplifier, first and second attenuators, first and second band filters, first and second signal-to-noise ratio meters, electronic switch, comparison unit, switch, heterodyne, mixer, intermediate-frequency amplifier, AGC circuit, detector, modulation-frequency amplifier, and terminal device. Electronic switch that responds to electromagnetic situation ensures passage of signal of higher signal-to-noise ratio at this or that frequency to mixer wherein this signal is converted by means of heterodyne into intermediate-frequency signal. EFFECT: enhanced signal-frequency search range without extending heterodyne frequency control range by using mirror receiving channel. 3 dwg

Description

Предлагаемый приемник относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических системах различного целевого назначения. The proposed receiver relates to radio engineering and can be used in radio engineering systems for various purposes.

Известны супергетеродинные приемники (авт. свид. 1718695, 1758883, 1785410, 1799226, 1799227; патенты РФ 1838882, 2001533, 2007046. Радиоприемные устройства. Под ред. А. Г. Зюко. - М.: Связь, 1975, с. 8, рис.1.2 и другие). Known superheterodyne receivers (ed. Certificate 1718695, 1758883, 1785410, 1799226, 1799227; RF patents 1838882, 2001533, 2007046. Radio receivers. Ed. By A. G. Zyuko. - M .: Communication, 1975, p. 8, fig. 1.2 and others).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Супергетеродинный приемник" (см. Радиоприемные устройства. Под ред. А.Г. Зюко. - М.: Связь, 1975, с. 8, рис.1.2), который и выбран в качестве прототипа. Of the known devices, the closest to the proposed one is the “Superheterodyne Receiver” (see Radio Receivers. Edited by A. G. Zyuko. - M .: Communication, 1975, p. 8, Fig. 1.2), which was chosen as a prototype .

Указанный приемник обладает по сравнению с приемниками прямого усиления более высокой чувствительностью, что, безусловно, является одним из основных его достоинств. The specified receiver has a higher sensitivity compared to direct amplification receivers, which, of course, is one of its main advantages.

Однако в любом супергетеродинном приемнике существуют дополнительные каналы приема. Это обусловлено тем, что одно и тоже значение промежуточной частоты может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах f_c и f_з, т.е. f_пр=f_c-f_г и f_пр=f_г-f_з. Следовательно, если частоту настройки f_c принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота f_з которого отличается от частоты основного канала приема на удвоенную промежуточную частоту 2f_пр и расположен симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина f_г (фиг.3). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основному каналу приема. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехозащищенность супергетеродинного приемника. Основным методом ослабления приема по зеркальному каналу является улучшение избирательных свойств преселектора. Решение этой задачи, очевидно, упрощается при выборе более высокой промежуточной частоты. Однако последнее, в свою очередь, затрудняет формирование требуемой резонансной характеристики усилителя промежуточной частоты, особенно если полоса пропускания его должна быть достаточно узкой. Разрешение возникающего противоречия возможно путем применения двойного преобразования частоты.However, in any superheterodyne receiver, there are additional reception channels. This is due to the fact that the same value of the intermediate frequency can be obtained by receiving signals at two frequencies f _c and f _s , i.e. f _ol = f _c -f _g and f _ol = f _g -f _s Hence, if f _c tuning frequency taken as the main receiving channel, along with it will be a mirror reception channel, the frequency f _of which differs from the frequency of the main channel receiving at twice the intermediate frequency 2f _straight and located symmetrically (mirror) relative to the local oscillator frequency f _g (figure 3). The conversion on the mirror channel of the reception occurs with the same conversion coefficient K _ol as on the main channel of the reception. Therefore, it most significantly affects the selectivity and noise immunity of a superheterodyne receiver. The main method of attenuating reception through the mirror channel is to improve the selective properties of the preselector. The solution to this problem is obviously simplified by choosing a higher intermediate frequency. However, the latter, in turn, complicates the formation of the required resonant characteristics of the intermediate frequency amplifier, especially if its passband should be narrow enough. The resolution of the arising contradiction is possible by applying double frequency conversion.

В ряде случаев ослаблять и подавлять сигналы, принимаемые по зеркальному каналу, нецелесообразно, особенно в условиях сложной электромагнитной обстановки, когда требуется использовать сигналы, принимаемые по основному и зеркальному каналам, для расширения частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. In some cases, it is inexpedient to attenuate and suppress signals received via the mirror channel, especially in difficult electromagnetic conditions, when it is required to use signals received through the main and mirror channels to expand the frequency search for signals without expanding the frequency range of the local oscillator.

Задачей изобретения является расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина путем использования зеркального канала приема. The objective of the invention is to expand the range of frequency search for signals without expanding the range of frequency tuning of the local oscillator by using a mirror receiving channel.

Поставленная задача решается тем, что супергетеродинный приемник, содержащий последовательно включенные антенну, входную цепь, усилитель радиочастоты, смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель частоты модуляции и оконечное устройство, снабжен двумя аттенюаторами, двумя полосовыми фильтрами, двумя измерителями отношения сигнал/шум, блоком сравнения, ключом и электронным переключателем, причем между выходом усилителя радиочастоты и первым входом смесителя последовательно включены первый аттенюатор, второй вход которого через схему АРУ соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первый полосовой фильтр, первый измеритель отношения сигнал/шум и электронный переключатель, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, к выходу усилителя радиочастоты последовательно подключены второй аттенюатор, второй вход которого через схему АРУ соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, второй полосовой фильтр и второй измеритель отношения сигнал/шум, выход которого подключен к третьему входу электронного переключателя, четвертый вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, к выходу первого полосового фильтра подключен ключ, второй вход которого через блок сравнения соединен с выходами первого и второго измерителей отношения сигнал/шум, а выход подключен к первому входу смесителя. The problem is solved in that the superheterodyne receiver, which contains a series-connected antenna, an input circuit, a radio frequency amplifier, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, an intermediate frequency amplifier, a detector, a modulation frequency amplifier, and a terminal device, is equipped with two attenuators, two bandpass filters , two signal-to-noise ratio meters, a comparison unit, a key and an electronic switch, between the output of the radio frequency amplifier and the first input of the mixer after the first attenuator is turned on, the second input of which is connected through the AGC circuit to the output of the intermediate frequency amplifier, the first bandpass filter, the first signal-to-noise ratio meter and the electronic switch, the second input of which is connected to the output of the first bandpass filter, the second attenuator is connected in series to the output of the radio frequency amplifier , the second input of which is connected through the AGC circuit to the output of the intermediate frequency amplifier, a second band-pass filter and a second signal-to-noise ratio meter, the output of which It is connected to the third input of the electronic switch, the fourth input of which is connected to the output of the second band-pass filter, a key is connected to the output of the first band-pass filter, the second input of which is connected through the comparison block to the outputs of the first and second meters of the signal-to-noise ratio, and the output is connected to the first input of the mixer .

Структурная схема предлагаемого супергетеродинного приемника представлена на фиг.1. Принципиальная схема электронного переключателя изображена на фиг. 2. Частотная диаграмма, поясняющая принцип образования зеркального канала приема, показана на фиг.3. The structural diagram of the proposed superheterodyne receiver is presented in figure 1. The circuit diagram of the electronic switch is shown in FIG. 2. A frequency diagram explaining the principle of formation of a mirror receiving channel is shown in FIG. 3.

Супергетеродинный приемник содержит последовательно включенные приемную антенну 1, входную цепь 2, усилитель 3 радиочастоты, первый аттенюатор 4, второй вход которого через схему 16 АРУ соединен с выходом усилителя 15 промежуточной частоты, первый полосовой фильтр 6, первый измеритель 8 отношения сигнал/шум, электронный переключатель 10, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра 6, смеситель 14, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 13, усилитель 15 промежуточной частоты, детектор 17, усилитель 18 частоты модуляции и оконечное устройство 19. К выходу усилителя 3 радиочастоты последовательно подключены второй аттенюатор 5, второй вход которого через схему 16 АРУ соединен с выходом усилителя 15 промежуточной частоты, второй полосовой фильтр 7 и второй измеритель 9 отношения сигнал/шум, выход которого подключен к третьему входу переключателя 10, четвертый вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра 7, к входу первого полосового фильтра 6 подключен ключ 12, второй вход которого через блок 11 сравнения соединен с выходами первого 8 и второго 9 измерителей отношения сигнал/шум, а выход соединен с первым входом смесителя 14. The superheterodyne receiver contains a series-connected receiving antenna 1, an input circuit 2, a radio frequency amplifier 3, a first attenuator 4, the second input of which is connected through the AGC circuit 16 to the output of an intermediate frequency amplifier 15, a first band-pass filter 6, a first signal-to-noise ratio meter 8, electronic a switch 10, the second input of which is connected to the output of the first band-pass filter 6, a mixer 14, the second input of which is connected to the output of the local oscillator 13, an intermediate frequency amplifier 15, a detector 17, a module frequency amplifier 18 and a terminal device 19. A second attenuator 5 is connected in series to the output of the radio frequency amplifier 3, the second input of which is connected through the AGC circuit 16 to the output of the intermediate frequency amplifier 15, a second band-pass filter 7, and a second signal-to-noise ratio meter 9, the output of which is connected to the third the input of the switch 10, the fourth input of which is connected to the output of the second band-pass filter 7, the key 12 is connected to the input of the first band-pass filter 6, the second input of which is connected through the comparison block 11 to the outputs of the first 8 and second 9 measuring signal-to-noise ratio, and the output is connected to the first input of the mixer 14.

Супергетеродинный приемник работает следующим образом. Принимаемые сигналы с выхода приемной антенны 1 через входную цепь 2, усилитель 3 радиочастоты и регулируемые аттенюаторы 4 и 5 поступают на входы полосовых фильтров 6 и 7, частоты настройки которых равны соответственно частотам основного f_о и зеркального f_з каналов приема (фиг.3). С выходов полосовых фильтров 6 и 7 сигналы на частотах f_o и f_з поступают соответственно на первый и второй сигнальные входы электронного переключателя 10 и на измерители 8 и 9 отношения сигнал/шум. На выходе измерителей 8 и 9 отношений сигнал/шум вырабатываются управляющие напряжения, пропорциональные отношениям сигнал/шум в каналах, которые подаются соответственно на управляющие входы электронного переключателя 10, а также на два входа блока 11 сравнения. Электронный переключатель 10 обеспечивает прохождение на его выход сигнала с большим отношением сигнал/шум. В зависимости от электромагнитной обстановки это может быть сигнал или на частоте f_o или f_з. Сигнал на частоте f_o или f_з с большим отношением сигнал/шум с выхода электронного переключателя 10 поступает на первый вход смесителя 14 и с помощью гетеродина 13 преобразуется на промежуточную частоту f_пр. После выделения и усиления усилителем 15 промежуточной частоты, детектирования детектором 17 и усиления в усилителе 18 частоты модуляции низкочастотный сигнал, содержащий полезную информацию, регистрируется оконечным устройством 19.Superheterodyne receiver operates as follows. Received signals from the output of the receiving antenna 1 through the input circuit 2, the radio frequency amplifier 3 and adjustable attenuators 4 and 5 are fed to the inputs of the bandpass filters 6 and 7, the tuning frequencies of which are equal to the frequencies of the main f _о and mirror f _s of the receiving channels, respectively (Fig. 3) . From the outputs of the bandpass filters 6 and 7, the signals at frequencies f _o and f _s are respectively supplied to the first and second signal inputs of the electronic switch 10 and to the signal / noise ratio meters 8 and 9. At the output of the signal-to-noise ratio meters 8 and 9, control voltages are generated that are proportional to the signal-to-noise ratios in the channels, which are supplied respectively to the control inputs of the electronic switch 10, as well as to the two inputs of the comparison unit 11. The electronic switch 10 provides the passage to its output signal with a large signal to noise ratio. Depending on the electromagnetic environment, this may be a signal either at a frequency f _o or f _z . A signal at a frequency f _o or f _s with a large signal-to-noise ratio from the output of the electronic switch 10 is fed to the first input of the mixer 14 and, with the help of a local oscillator 13, is converted to an intermediate frequency f _pr After extraction and amplification by the intermediate frequency amplifier 15, detection by the detector 17 and amplification of the modulation frequency amplifier 18, a low-frequency signal containing useful information is recorded by the terminal device 19.

Сигнал на промежуточной частоте с выхода усилителя 15 промежуточной частоты одновременно поступает на схему 16 АРУ, на выходе которой вырабатывается управляющее напряжение U_упр. Поскольку управляющее напряжение, пропорциональное уровню сигнала с большим отношением сигнал/шум, подается на регулируемые аттенюаторы 4 и 5 обоих каналов, то слабый сигнал будет подавляться. Это приводит к тому, что прием полезного сигнала всегда будет проходить по каналу с большим отношением сигнал/шум.The signal at the intermediate frequency output from the intermediate frequency amplifier 15 simultaneously is supplied to AGC circuit 16, the output of which produces the control voltage U _Ex. Since the control voltage, which is proportional to the signal level with a large signal-to-noise ratio, is supplied to the adjustable attenuators 4 and 5 of both channels, a weak signal will be suppressed. This leads to the fact that the reception of the useful signal will always pass through the channel with a large signal to noise ratio.

Если отношения сигнал/шум на выходе измерителей 8 и 9 будут одинаковы, то электронный переключатель 10 в этом случае не работает и на первый вход смесителя 14 может быть подан любой сигнал с выходов полосовых фильтров 6 или 7. Для обеспечения однозначности используются блок 11 сравнения и ключ 12, которые подключают к первому входу смесителя 14 выход первого полосового фильтра 6. If the signal-to-noise ratios at the output of meters 8 and 9 are the same, the electronic switch 10 in this case does not work and any signal from the outputs of the band-pass filters 6 or 7 can be fed to the first input of the mixer 14. To ensure unambiguity, the comparison unit 11 and a key 12, which connects to the first input of the mixer 14 the output of the first band-pass filter 6.

Электронный переключатель 10 имеет два сигнальных входа 1_с и 2_с, на которые поступают соответственно сигналы с выходов полосовых фильтров 6 и 7 на частотах f_o и f_з, и два сигнальных выхода, которые подключаются к первому входу смесителя 14, а два управляющих входа 3_упр и 4_упр, на которые подаются управляющие напряжения соответственно с выходов измерителей 8 и 9 отношения сигнал/шум. Конденсаторы 30-34 являются разделительными. Резисторы 24-27 уменьшают влияние разброса параметров диодов 20-23 при их замене. Резисторы 28 и 29 образуют делитель для получения напряжения, прикладываемого к диодам. В исходном состоянии диоды 20-23 подзаперты положительным напряжением, которое снимается с резистора 28 и прикладывается к катодам диодов. Управляющее напряжение, поступающее на управляющие входы электронного переключателя 10, должно быть положительной полярности.The electronic switch 10 has two signal inputs 1 _s and 2 _s , which respectively receive signals from the outputs of the bandpass filters 6 and 7 at frequencies f _o and f _s , and two signal outputs that are connected to the first input of the mixer 14, and two control inputs 3 _control and 4 _control , to which control voltages are supplied respectively from the outputs of the meters 8 and 9 of the signal-to-noise ratio. Capacitors 30-34 are isolating. Resistors 24-27 reduce the influence of the variation in the parameters of diodes 20-23 when they are replaced. Resistors 28 and 29 form a divider to obtain the voltage applied to the diodes. In the initial state, the diodes 20-23 are locked up by a positive voltage, which is removed from the resistor 28 and applied to the cathodes of the diodes. The control voltage supplied to the control inputs of the electronic switch 10 must be of positive polarity.

Электронный переключатель 10 работает следующим образом. Если отношение сигнал/шум на частоте f_o больше отношения сигнал/шум на частоте f_з, то управляющее напряжение U_упр.1 на входе 3_упр по величине превосходит управляющее напряжение U_упр.2 на входе 4_упр. В этом случае диоды 20 и 21 открываются, а диоды 22 и 23 дополнительно подзапираются. Открытые диоды 20 и 21 пропускают сигнал на частоте f_o на первый вход смесителя 14. И, наоборот, если отношение сигнал/шум на частоте f_з больше отношения сигнал/шум на частоте f_o, то диоды 22 и 23 открываются, а диоды 20 и 21 подзапираются. Следовательно, на первый вход смесителя 14 будет поступать сигнал на частоте f_з.The electronic switch 10 operates as follows. If the signal-to-noise ratio at the frequency f _{o is} greater than the signal-to-noise ratio at the frequency f _s , then the control voltage U _{control 1} at the input 3 _control exceeds the control voltage U _{control 2} at the input 4 _control . In this case, the diodes 20 and 21 are opened, and the diodes 22 and 23 are additionally locked. Open diodes 20 and 21 transmit a signal at a frequency f _o to the first input of mixer 14. And, conversely, if the signal-to-noise ratio at a frequency f _{s is} greater than the signal-to-noise ratio at a frequency f _o , then diodes 22 and 23 open, and diodes 20 and 21 are locked up. Therefore, the first input of the mixer 14 will receive a signal at a frequency f _s .

Если отношения сигнал/шум на частотах f_o и f_з одинаковы, то диоды 20-23 остаются в закрытом состоянии. В этом случае блоком сравнения 11 формируется управляющее напряжение, которое открывает ключ 12, в результате чего сигнал на частоте f_o с выхода полосового фильтра 6 через открытый ключ 12 поступает на первый вход смесителя 14.If the signal-to-noise ratios at frequencies f _o and f _{s are the} same, then the diodes 20-23 remain in the closed state. In this case, the control voltage is generated by the comparison unit 11, which opens the key 12, as a result of which the signal at the frequency f _o from the output of the bandpass filter 6 through the public key 12 is fed to the first input of the mixer 14.

Таким образом, предлагаемый супергетеродинный приемник по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности. Он обеспечивает расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием зеркального канала приема. Кроме того, предлагаемый приемник обладает повышенной помехозащищенностью, поскольку позволяет обеспечивать прием полезной информации и в условиях сложной электромагнитной обстановки, в том числе и при создании преднамеренных помех. Анализ отношения сигнал/шум в двух каналах позволяет автоматически подключать к первому входу смесителя тот канал, в котором в данный момент времени будет максимальное отношение сигнал/шум. Thus, the proposed superheterodyne receiver in comparison with the prototype has wider functionality. It provides an extension of the range of frequency search for signals without expanding the range of frequency tuning of the local oscillator. This is achieved by using a mirror receive channel. In addition, the proposed receiver has increased noise immunity, since it allows the reception of useful information in difficult electromagnetic environments, including when creating deliberate interference. Analysis of the signal-to-noise ratio in two channels allows you to automatically connect to the first input of the mixer the channel in which at the given time there will be a maximum signal-to-noise ratio.

Claims

A superheterodyne receiver, comprising a receiving antenna, an input circuit, a radio frequency amplifier, a mixer, the second input of which is connected to the local oscillator output, an intermediate frequency amplifier, a detector, a modulation frequency amplifier, and a terminal device, characterized in that it is equipped with two attenuators, two bandpass filters , two signal-to-noise ratio meters, a comparison unit, a key and an electronic switch with one output and two signal and two control inputs, to which t control voltages from the outputs of the signal-to-noise ratio meters, providing a signal to the output of the electronic switch of the signal with a large signal-to-noise ratio, and the first attenuator is connected in series to the output of the radio frequency amplifier, the second input of which is connected to the amplifier output through the automatic gain control (AGC) circuit intermediate frequency, the first band-pass filter and the first signal-to-noise ratio meter, a second attenuator is connected in series to the output of the radio frequency amplifier, second the input of which is connected through the AGC circuit to the output of the intermediate frequency amplifier, a second bandpass filter and a second signal-to-noise ratio meter, the outputs of the first and second signal-to-noise ratio meters are connected respectively to the first and second control inputs of the electronic switch and to the first and second inputs of the comparison unit , the first and second signal inputs of the electronic switch are connected to the outputs of the first and second bandpass filters, respectively, and the output of the electronic switch is connected to the first input dy mixer, an output of first band pass filter coupled to the signal input of the key, the key control input connected to the output of the comparator, and a key output is connected to the first input of the mixer.