RU2381621C2

RU2381621C2 - Reception device

Info

Publication number: RU2381621C2
Application number: RU2008108249/09A
Authority: RU
Inventors: Иван Петрович Усачев (RU); Иван Петрович Усачев; Елена Ивановна Стецура (RU); Елена Ивановна Стецура
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2010-02-10
Also published as: RU2008108249A

Abstract

FIELD: physics; radio.

SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used as a reception device in frequency agile radio communication systems. For this purpose a reception device with double-frequency change includes series-connected first intermediate frequency broad-band amplifier and a switch whose output is connected to the input of a first intermediate frequency narrow-band amplifier, and the input of the latter is connected to the output of a first frequency converter. The switch is closed by a signal from a microcontroller for time for setting the first intermediate frequency in a broad-band path from the moment of frequency selection in the first frequency synthesiser, whose output is considerably higher than the frequency of the received signal. The microcontroller also controls with the control input of the second synthesiser.

EFFECT: considerable increase in speed of operation of the reception device when switching received frequencies simultaneously with high selectivity on image and neighbouring channels and high sensitivity.

2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве приемного устройства в системах подвижной радиосвязи с быстрой перестройкой частоты.The invention relates to radio engineering and can be used as a receiving device in mobile radio communication systems with fast frequency tuning.

Известно приемное устройство, построенное по классической схеме супергетеродинного радиоприемника с однократным преобразованием частоты входного сигнала в промежуточную частоту (см. Головин О.В. Радиоприемные устройства. Высш. Шк., 1997 г., стр.9, рис.1.6; И. Озеров. УКВ-приемник. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 4/2002, стр.25, рис.2).A receiver device is known that is constructed according to the classical superheterodyne radio receiver with a single conversion of the input signal frequency to an intermediate frequency (see O. Golovin Radio receivers. Higher. Shk., 1997, p. 9, Fig. 1.6; I. Ozerov VHF receiver. ELECTRONICS: Science, Technology, Business 4/2002, p. 25, Fig. 2).

В этом устройстве сигнал с антенны попадает в высокочастотный тракт (В Ч), включающий преселектор (входной полосовой фильтр и усилитель высокой частоты - УВЧ), а также гетеродин со смесителем. После смесителя входной сигнал преобразуется в промежуточную частоту F_ПЧ, которая фильтруется, усиливается в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) и поступает на вход детекторного устройства. Настройка на частоту радиостанции F_C происходит посредством одновременного изменения частоты гетеродина F_Г и LC-контуров преселектора. Обычно промежуточная частота F_ПЧ формируется как разностная между частотой гетеродина F_Г и частотой принимаемого сигнала F_C In this device, the signal from the antenna enters the high-frequency path (VH), which includes a preselector (input bandpass filter and high-frequency amplifier - UHF), as well as a local oscillator with a mixer. After the mixer, the input signal is converted to an intermediate frequency F _IF , which is filtered, amplified in an intermediate frequency amplifier (IF) and fed to the input of the detector device. Tuning to the frequency of the radio station F _C occurs by simultaneously changing the frequency of the local oscillator F _G and the LC circuits of the preselector. Usually the intermediate frequency F _IF is formed as a difference between the frequency of the local oscillator F _G and the frequency of the received signal F _C

F_ПЧ=F_Г-F_C.F _IF = F _G -F _C.

Достоинство такого способа построения приемного устройства в том, что постоянное значение промежуточной частоты после смесителя позволяет применить сложные резонансные системы в каскадах УПЧ и получить основное усиление приемника (чувствительность) и избирательность по соседнему каналу.The advantage of this method of constructing a receiving device is that a constant value of the intermediate frequency after the mixer allows the use of complex resonant systems in the amplifier stages and obtain the main receiver gain (sensitivity) and selectivity for the adjacent channel.

Недостаток состоит в том, что в такой схеме необходимо принимать особые меры по подавлению сигнала в так называемом зеркальном канале приема.The disadvantage is that in such a scheme it is necessary to take special measures to suppress the signal in the so-called reception mirror channel.

Зеркальный (симметричный) канал приема получается из-за того, что процесс преобразования частоты происходит с одинаковой эффективностью как для принимаемого сигнала F_C, так и для зеркального сигнала F_З (помехи), расположенного симметрично относительно частоты гетеродина F_Г. При этом та же промежуточная частота формируется как F_ПЧ=F_З-F_Г. Подавлять сигнал F_З в зеркальном канале необходимо в преселекторе, до смесителя (преобразователя частоты), а это представляет собой значительные трудности при сложной электромагнитной обстановке и при высоких требованиях к профессиональной радиоаппаратуре, например, в системах подвижной радиосвязи. Кроме того, в такой схеме чувствительность и избирательность по соседнему каналу приемного устройства в ряде случаев может быть недостаточной.The mirror (symmetric) reception channel is obtained due to the fact that the frequency conversion process occurs with the same efficiency both for the received signal F _C and for the mirror signal F _З (interference) located symmetrically with respect to the local oscillator frequency F _G. In this same intermediate frequency is formed as _IF F = F _F _H -F. It is necessary to suppress the signal F ₃ in the mirror channel in the preselector, to the mixer (frequency converter), and this represents significant difficulties in a complex electromagnetic environment and with high requirements for professional radio equipment, for example, in mobile radio communication systems. In addition, in such a scheme, the sensitivity and selectivity on the adjacent channel of the receiving device in some cases may be insufficient.

Таким образом, недостаток известного устройства состоит в ограниченной избирательности и чувствительности.Thus, a disadvantage of the known device is limited selectivity and sensitivity.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является приемное устройство с двойным преобразованием частоты (см. патент на полезную модель №52548 от 28.09.2005 г.), которое принято за прототип.The closest in technical essence to the proposed device is a receiving device with double frequency conversion (see patent for utility model No. 52548 of 09/28/2005), which is taken as a prototype.

Блок-схема устройства-прототипа приведена на фиг.1, где введены следующие обозначения:The block diagram of the prototype device is shown in figure 1, where the following notation is introduced:

1 - коммутатор;1 - switch;

2 - фильтр верхних частот (ФВЧ);2 - high-pass filter (HPF);

3 - фильтр нижних частот (ФНЧ);3 - low-pass filter (low-pass filter);

4 - преселектор;4 - preselector;

5 - аттенюатор;5 - attenuator;

6 - первый преобразователь частоты (ПЧ);6 - the first frequency converter (IF);

7 - первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ);7 - the first intermediate frequency amplifier (IFA);

8 - второй преобразователь частоты (ПЧ);8 - the second frequency converter (IF);

9 - второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ);9 - the second intermediate frequency amplifier (IFA);

10 - первый гетеродин;10 - the first local oscillator;

11 - второй гетеродин;11 - second local oscillator;

12 - опорный генератор (ОГ);12 - reference generator (OG);

17 - блок управления (БУ);17 - control unit (BU);

18 - шина управления.18 - control bus.

Приемное устройство-прототип содержит последовательно соединенные коммутатор 1, фильтр верхних частот ФВЧ 2, фильтр нижних частот ФНЧ 3, преселектор 4, аттенюатор 5, первый преобразователь частоты ПЧ 6, первый усилитель промежуточной частоты УПЧ 7, второй преобразователь частоты ПЧ 8, второй усилитель промежуточной частоты УПЧ 9, выход которого является выходом устройства, а также первый гетеродин 10, второй гетеродин 11, ОГ 12, БУ 17 и шину управления 18. При этом выход первого гетеродина 10 соединен со вторым входом первого ПЧ 6, выход второго гетеродина 11 соединен со вторым входом второго ПЧ 8, первый выход опорного генератора ОГ 12 соединен со вторым входом коммутатора 1, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал, два других выхода опорного генератора ОГ 12 соединены с соответствующими входами первого гетеродина 10 и второго гетеродина 11, а блок управления БУ 17 через шину управления 18 соединен с управляющими входами коммутатора 1, преселектора 4, аттенюатора 5 и первого гетеродина 10.The prototype receiving device comprises a series-connected switch 1, a high-pass filter, a high-pass filter 2, a low-pass filter, an low-pass filter 3, a selector 4, an attenuator 5, a first frequency converter frequency converter 6, a first intermediate frequency amplifier, frequency converter 7, a second frequency converter, frequency converter 8, and a second intermediate amplifier frequency amplifier 9, the output of which is the output of the device, as well as the first local oscillator 10, the second local oscillator 11, exhaust gas 12, BU 17 and the control bus 18. In this case, the output of the first local oscillator 10 is connected to the second input of the first frequency converter 6, the output of the second hetero Ina 11 is connected to the second input of the second inverter 8, the first output of the reference generator OG 12 is connected to the second input of the switch 1, the first input of which receives the received signal, the other two outputs of the reference generator OG 12 are connected to the corresponding inputs of the first local oscillator 10 and second local oscillator 11, and the control unit BU 17 through the control bus 18 is connected to the control inputs of the switch 1, selector 4, attenuator 5 and the first local oscillator 10.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

По сигналу управления от БУ 17 через коммутатор 1 проходит или принимаемый сигнал F_C или опорный сигнал F_RO от ОГ 12. С выхода коммутатора 1 соответствующий сигнал проходит через последовательно соединенные ФВЧ 2 и ФНЧ 3, т.е. в сущности через полосовой фильтр на сигнальный вход преселектора 4. Перестройка резонансных LC-контуров преселектора 4 по частоте происходит по сигналу управления, поступающему на управляющий вход преселектора 4 от БУ 17 по шине управления 18. С выхода преселектора 4 сигнал через управляемый от БУ 17 аттенюатор 5 поступает на сигнальный (первый) вход первого преобразователя частоты ПЧ 6, на гетеродинный (второй) вход которого поступает переключаемый по частоте сигнал F_Г1 от первого гетеродина 10. Переключение частот первого гетеродина 10 происходит по команде от БУ 17, поступающей по шине управления 18. На выходе первого преобразователя частоты ПЧ 6 выделяется сигнал первой промежуточной частоты F_ПЧ1, который поступает на вход первого усилителя промежуточной частоты УПЧ 7, где происходит соответствующее его усиление и фильтрация в заданной полосе частот. С выхода первого усилителя промежуточной частоты УПЧ 7 усиленный и отфильтрованный сигнал с частотой F_ПЧ1 поступает на сигнальный (первый) вход второго преобразователя частоты ПЧ 8, на гетеродинный (второй) вход которого поступает сигнал фиксированной частоты F_Г2 с выхода второго гетеродина 11. В результате на выходе второго преобразователя частоты ПЧ 8 формируется сигнал второй промежуточной частоты F_ПЧ2, который поступает на вход второго усилителя промежуточной частоты УПЧ 9, где происходит окончательное усиление и фильтрация в необходимой полосе частот.According to the control signal from the control unit 17, either the received signal F _C or the reference signal F _RO from the exhaust gas 12 passes through the switch 1. From the output of the switch 1, the corresponding signal passes through the HPF 2 and LPF 3 connected in series, i.e. in essence, through a band-pass filter to the signal input of the preselector 4. Tuning of the resonant LC circuits of the preselector 4 in frequency occurs according to the control signal supplied to the control input of the preselector 4 from the BU 17 via the control bus 18. From the output of the preselector 4, the signal is transmitted through an attenuator controlled from the BU 17 5 signal enters the (first) input of the first inverter 6, the inverter on the LO (second) input of which receives a switching frequency F _G1 signal from first local oscillator 10. Switching frequencies of the first local oscillator 10 proish um on command from the ECU 17, the incoming bus control 18. The output of the first inverter 6, the inverter frequency is allocated first intermediate frequency signal F _PCH1, which is input to the first intermediate frequency amplifier IF amplifier 7, where the corresponding amplification and filtering it in a predetermined frequency band . From the output of the first amplifier of the intermediate frequency of the IF amplifier 7, the amplified and filtered signal with frequency F _{IF1 is} fed to the signal (first) input of the second frequency converter IF 8, to the heterodyne (second) input of which a fixed frequency signal F _{G2 is} output from the output of the second local oscillator 11. As a result at the output of the second frequency converter frequency converter 8, a signal of the second intermediate frequency F frequency _{converter 2 is generated} , which is fed to the input of the second intermediate frequency amplifier amplifier 10, where the final amplification and filtering are necessary my frequency band.

Достоинство приемного устройства-прототипа с двойным преобразованием частоты состоит в следующем. Перераспределение усиления и фильтрации сигнала по двум трактам ПЧ с разными значениями промежуточных частот позволяет получить более высокое и устойчивое усиление (т.е. повысить чувствительность), и высокую избирательность по соседнему каналу, что особенно важно для профессиональной радиоаппаратуры систем подвижной радиосвязи и в сложной электромагнитной обстановке, когда на небольшой площади сосредоточено значительное число радиостанций. Недостаток известного устройства состоит в следующем.The advantage of the receiving device prototype with double frequency conversion is as follows. Redistribution of signal amplification and filtering over two IF paths with different values of intermediate frequencies allows to obtain a higher and more stable gain (i.e., increase sensitivity), and high selectivity on the adjacent channel, which is especially important for professional radio equipment of mobile radio communication systems and in complex electromagnetic An environment where a large number of radio stations are concentrated in a small area. A disadvantage of the known device is as follows.

В настоящее время в различных системах радиосвязи, в том числе и в системах подвижной радиосвязи для повышения помехоустойчивости и скрытности передаваемой информации, все шире используется быстрая перестройка частоты по заданной программе. Это обеспечивается за счет быстрой перестройки частоты синтезаторов частот в передающем и приемном устройствах (см., например, а.с. СССР №1510080 от 23.09.1989 г., патент на ПМ №63996 от 29.12.2006 г.). Требования к скорости переключения частот непрерывно растут, и до последнего времени считалось («по умолчанию»), что быстродействие, например, в системах подвижной радиосвязи полностью зависит только от скорости переключения частот синтезатора, а время установления номинального значения частоты в тракте первой ПЧ радиоприемника после переключения частот синтезатора-гетеродина (время затухания переходного процесса в тракте первой ПЧ после смесителя) не принималось во внимание. Считалось, что это время очень мало («почти мгновенно»). Такое утверждение до последнего времени можно было считать в некоторой степени приемлемым только для приемных устройств с широкополосным трактом первой ПЧ. Причем чем шире полоса пропускания тракта первой ПЧ, тем быстрее происходит в нем окончание переходного процесса после переключения частот. Однако специфика систем подвижной радиосвязи состоит в том, что соседние рабочие каналы в этих радиостанциях отстоят на заданный шаг 25 кГц или 12,5 кГц. Для получения высокой избирательности по соседнему каналу в тракте первой ПЧ используются высокодобротные кварцевые фильтры с узкой полосой пропускания порядка 15-17 кГц, т.е. тракт первой ПЧ является узкополосным.Currently, in various radio communication systems, including mobile radio communication systems, to improve noise immunity and secrecy of the transmitted information, fast frequency tuning according to a given program is being increasingly used. This is ensured by quickly tuning the frequency of the frequency synthesizers in the transmitting and receiving devices (see, for example, AS USSR No. 1510080 of 09/23/1989, patent for PM No. 63996 of 12/29/2006). The requirements for the frequency switching frequency are constantly growing, and until recently it was believed (“by default”) that the speed, for example, in mobile radio communication systems, completely depends only on the frequency switching frequency of the synthesizer, and the time to establish the nominal value of the frequency in the path of the first IF of the radio receiver after the frequency switching of the synthesizer-local oscillator (the decay time of the transient in the path of the first IF after the mixer) was not taken into account. It was believed that this time is very short ("almost instantly"). Until recently, such a statement could be considered to some extent acceptable only for receivers with a broadband path of the first IF. Moreover, the wider the bandwidth of the path of the first IF, the faster the transition process ends in it after switching frequencies. However, the specificity of mobile radio communication systems is that adjacent working channels in these radio stations are 25 kHz or 12.5 kHz apart. To obtain high selectivity for the adjacent channel in the first IF path, high-quality quartz filters with a narrow passband of the order of 15-17 kHz are used, i.e. the first IF path is narrowband.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что при разном времени переключения частот синтезатора (гетеродина) время установления номинальной частоты в тракте первой ПЧ оставалось примерно на одном уровне. Это время установления понимается как окончание переходного затухающего колебания до заданной полосы частот (например, до полосы не более 0,5 кГц или 1 кГц), когда отклонение значения первой ПЧ принимаемого сигнала от номинального значения настолько мало, что это не приводит к потере принимаемой информации. Например, если время переключения частот синтезатора на основе системы импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) порядка 50-100 микросекунд, то время установления частоты в тракте первой ПЧ остается на уровне 250-300 микросекунд. Это ограничивает возможность уменьшения общего времени переключения в системе синтезатор-приемник. Уменьшить время переходного процесса в тракте первой ПЧ можно только за счет резкого увеличения полосы пропускания тракта первой ПЧ (например, с 15 кГц до 300 кГц). Но это приведет к значительному ухудшению избирательности приемного устройства.Experimental studies have shown that, at different switching times of the synthesizer (local oscillator) frequencies, the time to establish the nominal frequency in the first IF path remained at approximately the same level. This settling time is understood as the end of the transient decaying oscillation to a given frequency band (for example, to a band of no more than 0.5 kHz or 1 kHz), when the deviation of the value of the first IF of the received signal from the nominal value is so small that it does not lead to a loss of received information . For example, if the switching time of the synthesizer’s frequencies based on a phase-locked-loop frequency-locked loop (IFAP) is of the order of 50-100 microseconds, then the frequency settling time in the first IF path remains at the level of 250-300 microseconds. This limits the possibility of reducing the total switching time in the synthesizer-receiver system. Reducing the transition time in the path of the first IF is possible only due to a sharp increase in the bandwidth of the path of the first IF (for example, from 15 kHz to 300 kHz). But this will lead to a significant deterioration in the selectivity of the receiving device.

В последнее время в системах радиосвязи в основном применяются синтезаторы частот, переключение частот на выходе которых осуществляется по сигналам, поступающим от микроконтроллера по специальной шине управления. Управляющая шина с выхода микроконтроллера представляет собой стандартный трехпроводный интерфейс, где по трем проводам поступают в последовательном коде импульсные сигналы: 1) тактовые импульсы (ТИ); 2) информационный сигнал (ИНФ); 3) импульс разрешения записи передаваемой информации в один из блоков синтезаторов частот, а также в схему управления перестройки LC-контуров преселектора. Причем для всех блоков общими проводами являются ТИ и ИНФ, а импульс разрешения прохождения информации поступает по каждому отдельному проводу в каждый управляемый блок. Поэтому в настоящее время говорить о гетеродинах (т.е. плавно изменяемых по частоте генераторах), управляемых по шине управления, не совсем корректно. Особенно это относится к вопросу о сверхбыстродействующих системах радиосвязи. В связи с этим в предлагаемом устройстве вместо названия гетеродины будут использоваться синтезаторы частот, а вместо блока управления - микроконтроллер, применяемый в подавляющем большинстве случаев. Это в основном соответствует функциональному назначению указанных блоков в устройстве-прототипе.Recently, in radio communication systems, frequency synthesizers have been mainly used, the switching of frequencies at the output of which is carried out according to the signals received from the microcontroller via a special control bus. The control bus from the output of the microcontroller is a standard three-wire interface, where the pulse signals are transmitted in the serial code via three wires: 1) clock pulses (TI); 2) information signal (INF); 3) an enable pulse to record the transmitted information to one of the frequency synthesizer units, as well as to the control circuit for tuning the LC circuits of the preselector. Moreover, for all blocks, the common wires are TI and INF, and the impulse to enable the passage of information flows through each individual wire into each controlled block. Therefore, at present, talking about local oscillators (i.e., oscillators that are continuously variable in frequency) controlled via the control bus is not entirely correct. This applies especially to the issue of ultrafast radio communication systems. In this regard, in the proposed device, instead of the name of the local oscillator, frequency synthesizers will be used, and instead of the control unit, a microcontroller used in the vast majority of cases. This basically corresponds to the functional purpose of these blocks in the prototype device.

Таким образом, недостатком устройства-прототипа является низкое быстродействие при приеме быстропереключаемых входных частот.Thus, the disadvantage of the prototype device is the low speed when receiving fast-switching input frequencies.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее преселектор, первый преобразователь частоты, последовательно соединенные узкополосный усилитель первой промежуточной частоты, второй преобразователь частоты, усилитель второй промежуточной частоты, выход которого является выходом устройства, а также первый синтезатор частот, выход которого соединен со вторым входом первого преобразователя частоты, второй синтезатор частот, выход которого соединен со вторым входом второго преобразователя частоты, опорный генератор, выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго синтезаторов частот, и блок управления, шина управления с первого выхода которого соединена с управляющими входами преселектора и первого синтезатора частот, введены последовательно соединенные широкополосный усилитель первой промежуточной частоты и ключ, выход которого соединен с входом узкополосного усилителя первой промежуточной частоты, а вход широкополосного усилителя первой промежуточной частоты соединен с выходом первого преобразователя частоты, вход которого соединен с выходом преселектора, на сигнальный вход которого поступает принимаемый сигнал, при этом блок управления выполнен в виде микроконтроллера, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа, причем микроконтроллер формирует на втором выходе сигнал, закрывающий ключ на время установления в широкополосном тракте первой промежуточной частоты с момента начала переключения частоты в первом синтезаторе частот, выходная частота которого выбрана значительно выше частоты принимаемого сигнала, а по первому выходу микроконтроллер по управляющей шине соединен, кроме того, с управляющим входом второго синтезатора частот.To eliminate this drawback, a device containing a preselector, a first frequency converter, a narrow-band amplifier of the first intermediate frequency, a second frequency converter, a second intermediate frequency amplifier, the output of which is the output of the device, and a first frequency synthesizer, the output of which is connected to the second input of the first frequency converter, a second frequency synthesizer, the output of which is connected to the second input of the second frequency converter, a reference generator, output for which it is connected to the corresponding inputs of the first and second frequency synthesizers, and a control unit, the control bus from the first output of which is connected to the control inputs of the preselector and the first frequency synthesizer, series-connected a broadband amplifier of the first intermediate frequency and a key whose output is connected to the input of a narrow-band amplifier the first intermediate frequency, and the input of the broadband amplifier of the first intermediate frequency is connected to the output of the first frequency converter, the input of which connected to the output of the preselector, the signal input of which receives the received signal, while the control unit is made in the form of a microcontroller, the second output of which is connected to the control input of the key, and the microcontroller generates a signal at the second output that closes the key for the time of establishing the first intermediate frequency in the broadband path from the moment of switching frequency in the first frequency synthesizer, the output frequency of which is chosen much higher than the frequency of the received signal, and the microcontroller on the first output the roller via the control bus is connected, in addition, to the control input of the second frequency synthesizer.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где введены следующие обозначения:The block diagram of the proposed device is shown in figure 2, where the following notation is introduced:

4 - преселектор;4 - preselector;

7 - первый усилитель промежуточный частоты (УПЧ);7 - the first intermediate frequency amplifier (IFA);

10 - первый синтезатор частот (СЧ);10 - the first frequency synthesizer (MF);

11 - второй синтезатор частот (СЧ);11 - the second frequency synthesizer (MF);

12 - опорный генератор (ОГ);12 - reference generator (OG);

13 - микроконтроллер (МК);13 - microcontroller (MK);

14 - шина управления;14 - control bus;

15 - широкополосный первый усилитель промежуточной частоты (Ш1УПЧ);15 - broadband first intermediate frequency amplifier (SH1UPCH);

16 - ключ.16 is the key.

Полоса пропускания широкополосного усилителя первой промежуточной частоты (Ш1УПЧ) примерно на порядок больше полосы пропускания узкополосного усилителя первой промежуточной частоты (УУ1ПЧ), который предназначен для осуществления заданной избирательности в тракте первой промежуточной частоты.The bandwidth of the broadband amplifier of the first intermediate frequency (Ш1УПЧ) is approximately an order of magnitude greater than the bandwidth of the narrow-band amplifier of the first intermediate frequency (УУ1ПЧ), which is designed to achieve the specified selectivity in the path of the first intermediate frequency.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные преселектор 4, первый преобразователь частоты ПЧ 6, широкополосный усилитель первой промежуточной частоты Ш1УПЧ 15, ключ 16, узкополосный усилитель первой промежуточной частоты УУ1ПЧ 7, второй преобразователь частоты ПЧ 8, усилитель второй промежуточной частоты У2ПЧ 9, выход которого является одновременно выходом устройства, а также первый синтезатор частот СЧ 10, второй синтезатор частот СЧ 11, опорный генератор ОГ 12, микроконтроллер МК 13 и исходящая от него управляющая шина 14. При этом выход первого синтезатора СЧ 10 соединен со вторым (гетеродинным) входом первого преобразователя частоты ПЧ 6, выход второго синтезатора частот СЧ 11 соединен со вторым (гетеродинным) входом второго преобразователя частоты ПЧ 8, выход ОГ 12 соединен с соответствующими входами СЧ 10 и СЧ 11, принимаемый сигнал поступает на сигнальный вход преселектора 4, шина управления 14 с первого выхода МК 13 соединена с управляющими входами преселектора 4, первого СЧ 10 и второго СЧ 11, а второй выход микроконтроллера 13 соединен с управляющим входом ключа 16.The proposed device comprises a preselector 4 connected in series, a first frequency converter 6, a broadband amplifier of the first intermediate frequency Ш1УПЧ 15, a key 16, a narrow-band amplifier of the first intermediate frequency УУ1ПЧ 7, a second frequency converter ПЧ 8, a second intermediate frequency amplifier У2ПЧ 9, the output of which is simultaneously the output of the device, as well as the first frequency synthesizer MF 10, the second frequency synthesizer MF 11, the reference generator OG 12, the microcontroller MK 13 and the control bus outgoing from it 14. When e the output of the first midrange synthesizer 10 is connected to the second (local oscillator) input of the first frequency converter 6; the output of the second midrange synthesizer 11 is connected to the second (local oscillator) input of the second frequency converter 8; exhaust output 12 is connected to the corresponding inputs of midrange 10 and midrange 11 , the received signal is fed to the signal input of the preselector 4, the control bus 14 from the first output of MK 13 is connected to the control inputs of the preselector 4, the first midrange 10 and the second midrange 11, and the second output of the microcontroller 13 is connected to the control input of the key 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Принимаемый сигнал с антенны поступает на вход преселектора 4, где происходит усиление и предварительная частотная селекция. Резонансные LC-контуры преселектора 4 перестраиваются по частоте одновременно с переключением частот первого синтезатора СЧ 10. С выхода преселектора 4 предварительно отфильтрованное по частоте напряжение поступает на сигнальный (первый) вход первого преобразователя частоты ПЧ 6, на второй (гетеродинный) вход которого приходит соответствующий сигнал с выхода первого синтезатора частот СЧ 10. В результате на выходе первого ПЧ 6 формируется сигнал первой промежуточной частоты, который поступает на вход широкополосного усилителя первой промежуточной частоты Ш1УПЧ 15, ширина полосы пропускания которого выбирается такой, чтобы время окончания переходного процесса t_ПЧ в этом тракте до заданного уровня (например, до 1 кГц) после переключения частоты первого синтезатора СЧ 10 в сумме с временем переключения t_СЧ самого синтезатора СЧ 10 было не больше требуемого минимального времени tp переключения частот в радиостанции t_ПЧ+t_СЧ≤t_P. Для этого можно использовать, например, фильтры ПЧ на поверхностных акустических волнах (ПАВ). При этом выбирается высокая частота ПЧ, что одновременно исключает проблему зеркального канала.The proposed device operates as follows. The received signal from the antenna is fed to the input of the preselector 4, where amplification and preliminary frequency selection take place. The resonant LC circuits of the preselector 4 are tuned in frequency simultaneously with switching the frequencies of the first midrange synthesizer 10. From the output of the preselector 4, the voltage preliminarily filtered by the frequency goes to the signal (first) input of the first frequency converter 6, to the second (heterodyne) input of which the corresponding signal from the output of the first frequency synthesizer midrange 10. As a result, the output of the first IF 6 generates a signal of the first intermediate frequency, which is fed to the input of a broadband amplifier of the first industrial diate frequency SH1UPCH 15, the bandwidth of which is so selected that the end time of the transient _inverter t in the path to a predetermined level (e.g., 1 kHz) after the switching frequency of the first synthesizer MF 10 amounting to the time shift t _MF itself synthesizer MF 10 was no more than the required minimum switching time tp in the radio station t _IF + t _MF ≤t _P. For this, you can use, for example, IF filters on surface acoustic waves (SAWs). In this case, a high frequency IF is selected, which at the same time eliminates the problem of a mirror channel.

Для решения проблемы подавления помех по зеркальному каналу частота первого гетеродина может выбираться значительно выше частоты принимаемого сигнала. В результате на выходе первой ПЧ формируется высокое значение первой промежуточной частоты. Эта схемотехническая проблема, вполне решаемая при современной элементной базе. Таким образом, зеркальный канал оказывается очень далеко от рабочего, и проблем с его подавлением входным фильтром не возникает (см., например, И.Озеров. УКВ-приемник. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 4/2002, стр.28, рис.7).To solve the problem of suppressing noise on the mirror channel, the frequency of the first local oscillator can be chosen significantly higher than the frequency of the received signal. As a result, a high value of the first intermediate frequency is generated at the output of the first IF. This circuitry problem, which can be completely solved with the modern element base. Thus, the mirror channel is very far from the working one, and there are no problems with suppressing it with the input filter (see, for example, I. Ozerov. VHF receiver. ELECTRONICS: Science, Technology, Business 4/2002, p. 28, fig. .7).

Выбор времени установления переходного процесса в тракте первой ПЧ можно пояснить на следующем примере. Пусть время переключения синтезатора частот t_СЧ=70 мкс, время переключения частоты в радиостанции t_P≤150 мкс. Тогда время установления в широкополосном тракте первой ПЧ должно быть не более t_ПЧ≤150-70=80 мкс. На это время t_ПЧ ключ 16 с согласованным импедансом по входу и выходу закрыт по сигналу управления от МК 13 и не пропускает сигнал первой ПЧ на вход узкополосного усилителя первой промежуточной частоты УУ1ПЧ 7. После окончания времени t_ПЧ ключ 16 по сигналу управления от МК 13 открывается и уже установившийся сигнал с частотой F_ПЧ1 проходит на вход узкополосного усилителя первой промежуточной частоты УУ1ПЧ 7, где происходит более точная фильтрация и усиление сигнала с частотой F_ПЧ1 с помощью системы высокодобротных узкополосных фильтров (например, два или три последовательно включенных кварцевых фильтра). С выхода УУ1ПЧ 7 усиленное и отфильтрованное напряжение с частотой F_ПЧ1 поступает на первый (сигнальный) вход второго преобразователя частоты ПЧ 8, на второй (гетеродинный) вход которого поступает соответствующий сигнал с выхода второго синтезатора СЧ 11. В результате на выходе второго ПЧ 8 формируется напряжение с частотой F_ПЧ2, которое поступает на вход усилителя второй промежуточной частоты УПЧ 9, где осуществляется заданная избирательность приемника по соседнему каналу (с помощью, например, высокодобротных керамических фильтров ПЧ), усиление этого сигнала до ограничения с целью подавления паразитной амплитудной модуляции и доведения его на выходе до уровня, необходимого для нормальной работы последующего частотного детектора.The timing of the establishment of the transient in the path of the first frequency converter can be explained by the following example. Let the switching time of the frequency synthesizer t _MF = 70 μs, the switching time of the frequency in the radio t _P ≤150 μs. Then the settling time in the broadband path of the first IF should be no more than t _IF ≤150-70 = 80 μs. At this time t the _inverter key 16 with the matched input and output impedance is closed by the control signal from MK 13 and does not pass the first inverter signal to the input of the narrow-band amplifier of the first intermediate frequency UU1PCH 7. After the time t the _inverter key 16 according to the control signal from the MK 13 already opened and the steady signal with a frequency F _PCH1 passes the input narrow-band amplifier of the first intermediate frequency UU1PCH 7, where the finer filtering and amplification of the signal with frequency F _PCH1 via high Q narrowband filter system (for example ep, two or three serially connected quartz filter). From the output of UU1PCH 7, the amplified and filtered voltage with frequency F _{ПЧ1 is} supplied to the first (signal) input of the second frequency converter 8, the second (heterodyne) input of which receives the corresponding signal from the output of the second synthesizer MF 11. As a result, the output of the second frequency converter 8 is formed voltage with a frequency F _PCH2, which is input to the second intermediate frequency amplifier IF amplifier 9, wherein the predetermined carried selectivity adjacent channel receiver (using, e.g., ceramic IF filters, high Q), Wuxi ix this signal to limit the purpose of suppressing parasitic amplitude modulation and adjust its output to the level required for normal operation of the subsequent frequency detector.

В отличие от устройства-прототипа в предложенном устройстве управление вторым синтезатором СЧ 11 от МК 13 обязательно и осуществляется также по шине управления 14.In contrast to the prototype device in the proposed device, the control of the second synthesizer midrange 11 from MK 13 is mandatory and is also carried out on the control bus 14.

Характерным отличием предлагаемого устройства является введение требования быстродействия приемника, которое является очень важным для современных систем радиосвязи с быстрой перестройкой частоты по заданной программе. В предлагаемом устройстве за счет введения новых блоков и в связи с другими блоками решена задача повышения быстродействия приемника путем отключения узкополосного тракта первой ПЧ от широкополосного в переходном режиме после переключения частоты и включения узкополосного тракта после окончания переходного процесса в широкополосном тракте первой ПЧ и установления в нем номинального значения первой ПЧ. В этом случае с использованием ключа с согласованным импедансом по входу и выходу переходных колебаний и потери информации в узкополосном тракте первой ПЧ уже не будет.A characteristic feature of the proposed device is the introduction of the requirement of receiver performance, which is very important for modern radio communication systems with fast frequency tuning according to a given program. In the proposed device, due to the introduction of new blocks and in connection with other blocks, the task of increasing the receiver speed by disconnecting the narrow-band path of the first IF from the broadband in transition mode after switching the frequency and turning on the narrow-band path after the end of the transition process in the broadband path of the first IF and establishing it nominal value of the first inverter. In this case, using a key with a coordinated impedance at the input and output of transient oscillations and information loss in the narrow-band path of the first IF will no longer be.

Возможность осуществления предлагаемого приемного устройства определяется тем, что вводимые блоки типовые и могут быть выполнены на широко известной элементной базе. Широкополосный тракт первой промежуточной частоты может быть выполнен на основе фильтров ПЧ на поверхностных акустических волнах, например, типа АЕС 1570 АН - 320 фирмы НТМ. Высокочастотный ключ может быть выполнен на основе микросхемы ADG701 фирмы Analog Devices. В качестве синтезаторов частот могут использоваться быстродействующие цифровые синтезаторы частот (ЦСЧ) на основе системы ИФАПЧ (см., например, патент на ПМ №56747 от 17.04.06 г.). Цифровая часть синтезаторов выполняется на микросхемах ЦСЧ с ИФАПЧ разных фирм. Например, микросхемы LMX2352 фирмы National Semiconductor или ADF4001, ADF4252 фирмы Analog Devices. Микроконтроллер типа C8051F220 фирмы SILABS (CYGNAL) используется для управления соответствующими блоками приемного устройства.The feasibility of the proposed receiving device is determined by the fact that the input units are typical and can be performed on a well-known element base. The broadband path of the first intermediate frequency can be performed on the basis of IF filters on surface acoustic waves, for example, type AEC 1570 AN - 320 from NTM. The high-frequency key can be made on the basis of the ADG701 chip from Analog Devices. As frequency synthesizers, high-speed digital frequency synthesizers (DSC) based on the IFAPCH system can be used (see, for example, patent for PM No. 56747 dated 04.17.06). The digital part of the synthesizers is performed on DSC chips with IFAPCH of different companies. For example, LMX2352 chips from National Semiconductor or ADF4001, ADF4252 from Analog Devices. A microcontroller type C8051F220 manufactured by SILABS (CYGNAL) is used to control the respective receiver units.

Таким образом, в предлагаемом приемном устройстве можно получить высокое быстродействие при переключении принимаемых частот одновременно с высокой избирательностью по зеркальному каналу, по соседнему каналу и высокой чувствительности, что позволяет его использовать в перспективных системах радиосвязи с быстрой перестройкой частоты.Thus, in the proposed receiving device, it is possible to obtain high performance when switching the received frequencies simultaneously with high selectivity for the mirror channel, for the adjacent channel and high sensitivity, which allows it to be used in promising radio communication systems with fast frequency tuning.

Claims

A receiving device comprising a preselector, a first frequency converter, a narrowband amplifier of a first intermediate frequency, a second frequency converter, a second intermediate frequency amplifier, the output of which is the output of the device, and a first frequency synthesizer whose output is connected to the second input of the first frequency converter, second a frequency synthesizer, the output of which is connected to the second input of the second frequency converter, a reference generator, the output of which is connected to the input inputs of the first and second frequency synthesizers, as well as a control unit, the control bus from the first output of which is connected to the control inputs of the preselector and the first frequency synthesizer, characterized in that a broadband amplifier of the first intermediate frequency and a key, the output of which is connected to the input of the narrowband amplifier of the first intermediate frequency, and the input of the broadband amplifier of the first intermediate frequency is connected to the output of the first frequency converter, the input of which It is connected to the output of the preselector, to the signal input of which the received signal arrives, while the control unit is made in the form of a microcontroller, the second output of which is connected to the control input of the key, and the microcontroller generates a signal at the second output that closes the key for the time of the establishment of the first intermediate frequency from the moment of switching the frequency in the first frequency synthesizer, the output frequency of which is chosen significantly higher than the frequency of the received signal, and microcontrol on the first output The controller is also connected via a control bus to the control input of the second frequency synthesizer.