Лінійний приймач

Лінійний приймач, що складається з блока вхідних ланцюгів, підсилювача радіочастоти, перетворювача частоти, першого підсилювача проміжної частоти, детектора, підсилювача низької час C2 2 86285 1 3 частоти) не перевищує (60-70)дБ по потужності [2], при цьому лінійний діапазон не перевищує (2030)дБ. У загоризонтних системах радіозв'язку і загоризонтних пеленгаторах динамічний діапазон лінійної частоти (з входу приймача до виходу перетворювача частоти) на перевищує (60-70)дБ, при цьому лінійний динамічний діапазон приймача не перевищує (30-35)дБ. Ефективність роботи таких приймачів оцінюється, виходячи з умов забезпечення найкращого прийому радіолокаційних сигналів при зміні потужності в широкому динамічному діапазоні. Умови найкращого прийому відповідають: - збереженню показників якості прийому радіосигналів для приймачів систем радіомовлення і телебачення [1]; - вимірюванню параметрів імпульсних сигналів (несуча частота, тривалість імпульса), а також вимірювання часу приходу імпульса, визначення кутового напрямку з незмінною похибкою. У відомих радіоприймачах радіомовлення і телебачення [1] використовується схема автоматичного регулювання підсилення (АРП) для забезпечення малих коливань рівня сигнала на виході приймача при значних змінах сигналів на вході. В той час, як сигнал на вході змінюється на (6070)дБ, для нормальної роботи кінцевих каскадів і вихідних пристроїв діапазон зміни вихідних сигналів не перевищує (3-8)дБ [1]. У протилежному випадку виникають перевантаження, що можуть призвести до спотворення інформації, що передається, і повної втрати чутливості на значний час. Робота систем АРП базується на зміні коефіцієнта підсилення приймача. У відомих системах АРП (зворотного зв'язку, без зворотного зв'язку, комбінованих) регулююча дія здійснюється завдяки зміні параметра регулювання, яким є коефіцієнт підсилення. Приймач із системою АРП зворотного зв'язку, структурна схема якого наведена на рис. 10.19 [1], складається із блока вхідних ланцюгів, підсилювача радіочастоти, перетворювача частоти, підсилювача проміжної частоти, детектора, підсилювача низької частоти, схеми детектора АРП, трьох фільтрів низької частоти, при цьому вихід блока вхідних ланцюгів через підсилювач радіочастоти, перетворювач частоти, підсилювач проміжної частоти і детектор підключений до підсилювача низької частоти, вихід підсилювача проміжної частоти через схему детектора АРП підключено до входів трьох фільтрів низької частоти, виходи яких підключені відповідно до регулюючих входів підсилювача радіочастоти, підсилювача проміжної частоти, перетворювача частоти. Постійна складова напруги з виходу схеми детектора АРП через фільтри низьких частот надходить до елементів регулювання підсилювачів радіочастоти, проміжної частоти і перетворювача частоти. Недоліком приймачів радіомовлення і телебачення з АРП усіх типів є неможливість забезпечення одночасного прийому імпульсних сигналів з різних відстаней, що зумовлене значною величиною постійної часу фільтрів низької частоти, тобто їх великою інерційністю. 86285 4 У відомих приймачах імпульсних РЛС [1, 3] застосовується миттєве або швидкодіюче автоматичне регулювання підсилення (МАРП або ШАРП). Недоліком приймачів імпульсних РЛС з МАРП або ШАРП є неможливість забезпечення прийому сигналів у широкому діапазоні по потужності (напрузі). Це зумовлене тим, що постійна часу фільтра низьких частот повинна бути малою, щоб за час, який дорівнює тривалості імпульса (0,1-0,5mс), забезпечити можливість зміни робочої точки на статичній характеристиці регулюючого каскаду і вивести її на лінійний рівень. Фільтри низьких частот з малою постійною часу не забезпечують достатнього ступеня фільтрації низьких частот, що при великому підсиленні в ланцюгу МАРІЇ або ШАРП призводить до самозбудження приймача. Приймачі імпульсних РЛС з МАРП або ШАРП не забезпечують великого динамічного діапазону по потужності (напрузі), в тому числі великого лінійного діапазону тому, що ланцюгом МАРП або ШАРП охоплений тільки один підсилюючий каскад. Приймачі імпульсних РЛС з часовим автоматичним регулюванням підсилення (ЧАРП) забезпечують великий динамічний діапазон [1, 3]. Керуючий сигнал для ЧАРП формується спеціальним пристроєм. Зміна амплітуди керуючого сигнала в залежності від часу відповідає закону зміни амплітуди відбитого від цілі сигнала. Відлік часу розпочинається від імпульса запуску передавача імпульсної РЛС. Недоліком приймача з ЧАРП є незабезпечення відліку часу в системах радіорозвідки і пеленгаторах, тому що такі приймачі не можуть бути використані у цих системах. В системах радіорозвідки і пеленгаторах не існує „нуля”, від якого відраховується час для формування керуючого сигнала для приймачів з ЧАРП, тому що не відомий час надходження (приходу) імпульсного сигнала від випромінюючого об'єкта. За прототип запропонованого винаходу обраний приймач радіомовлення і телебачення [1], наведений вище. До складу приймача-прототипу включені блок вхідних ланцюгів, підсилювач радіочастоти, перетворювач частоти, підсилювач проміжної частоти, детектор, підсилювач низької частоти, при цьому вихід блока вхідних ланцюгів через підсилювач радіочастоти, перетворювач частоти, підсилювач проміжної частоти і детектор підключено до підсилювача низької частоти, вхід блока вхідних ланцюгів підключено до входу приймача, а вихід підсилювача низької частоти підключено до виходу приймача. Вихідний сигнал приймача Рвих0 за умов, коли мінімальне значення вхідного сигнала Рвх 0 дорівнює середньоквадратичному значенню шумів Рвх0 Рш, = визначається формулою: & & & Pвих 0 = K 0Pвих 0 = K 01 × K 02 × Pвих 0 , (1) & де: K - коефіцієнт підсилення (передачі) 0 приймача при Рвх 0=Рш; 5 86285 & K 01 - коефіцієнт підсилення (передачі) лінійної частини приймача, що складається з блока вхідних ланцюгів, підсилювача радіочастоти, перетворювача частоти, підсилювача проміжної частоти; & K 02 - коефіцієнт підсилення (передачі) нелінійної частини приймача, що складається з детектора, підсилювача низької частоти на лінійній частині його характеристики; Рвх0 - мінімальне значення вхідного сигнала, яке дорівнює середньоквадратичному значенню шуму Рш. Модуль коефіцієнта підсилення (передачі) по потужності (напрузі), визначений у логарифмічному масштабі дорівнює: & & & IK 0 l = IK 01l + IK 02 l = (30 ¸ 35 )дБ. Якщо Pвхі > [Pвх 0 + (30 ¸ 35)] дБ × Вт (2), то величина вихідного сигнала дорівнює: & & P = K ×K ×P (3), вих 1 01 02н вих і & де: K 02н - коефіцієнт підсилення (передачі) нелінійної частини приймача, на нелінійній частині його характеристики. Для максимального по потужності (напрузі) вхідного сигнала Pвх1max = [Pвх 0 + (30 ¸ 35 )]дБ × Вт; u вх1max = [u вх 0 + (30 ¸ 35 )]дБ × Вт, вихідний сигнал приймача дорівнює & & Pвих maxK 01 × K 02 × Pвх 0 (103 ¸ 3 × 103 )Вт & & uвих maxK 01 × K 02 × uвх 0 (30 ¸ 55) В (4). Приймач-прототип забезпечує лінійне вимірювання вхідного сигнала в динамічному діапазоні: DD1 = (30 ¸ 35)дБ - по потужності, DD1 = (30 ¸ 35)дБ - по напрузі, при цьому забезпечується вимірювання параметрів імпульсного сигнала (амплітуди, частоти, тривалості, часу надходження імпульса кутового напрямку) з постійними похибками. Недоліком приймача-прототипа є те, що він має невеликий лінійний динамічний діапазон по потужності, що становить (30¸35)дБ і не забезпечує одночасного прийому і вимірювання імпульсних сигналів, які надходять з різних відстаней загоризонтних трас. Запропоноване технічне рішення спрямоване на створення лінійного приймача з великим динамічним діапазоном по потужності (60¸70)дБ, який призначений для загоризонтних пеленгаторів, систем радіорозвідки. Великий лінійний динамічний діапазон забезпечується за рахунок миттєвої зміни коефіцієнта підсилення (передачі) К01 лінійної час& & & тини приймача на величину K 1 * (K 01 * » K 1 *) при прийманні потужних сигналів, що дозволяє забезпечити одночасне приймання і вимірювання імпульсних вхідних сигналів, що надходять з різних напрямків і відстаней загоризонтних трас. Поставлена мета досягається завдяки тому, що в лінійний приймач, який складається з блока вхідних ланцюгів, підсилювача радіочастоти, пере 6 творювача частоти, першого підсилювача проміжної частоти, детектора, підсилювача низької частоти, в якому вихід блока вхідних ланцюгів через підсилювач радіочастоти, перетворювач частоти підключений до входу першого підсилювача проміжної частоти, вихід детектора підключений через підсилювач низької частоти до виходу лінійного приймача, а вхід блока вхідних ланцюгів підключений до входу приймача, введені перший, другий і третій блоки НІ, другий підсилювач проміжної частоти, схема керування, комутатор, подільник потужності, лінія затримки, при цьому вихід першого підсилювача проміжної частоти підключений до перших (інформаційних) входів першого і другого блоків НІ, вихід першого блока НІ підключений до входу другого підсилювача проміжної частоти, вихід якого підключений до входу схеми керування і першого (інформаційного) входу третього блока НІ, вихід якого підключений до першого (інформаційного) входу комутатора, вихід другого блока НІ через подільник потужності, лінію затримки підключений до другого (інформаційного) входу комутатора, перший вихід схеми керування підключений до третього (керуючого) входу комутатора і другого (керуючого) входу другого блока НІ, другий вихід схеми керування підключений до четвертого (керуючого) входу комутатора і других (керуючих) входів першого і третього блоків НІ, вихід комутатора підключений до входу детектора. Значне розширення лінійного динамічного діапазону приймача досягається завдяки миттєвій зміні коефіцієнта підсилення (передачі) лінійної & & частини приймача K 01 на величину K 1 * при прийомі потужних сигналів, що задовольняє умові: Pвх = [Pвх 0 + (30 ¸ 35 )]дБ × Вт. Величина збільшення динамічного діапазону приймача DD 2 залежить від різниці модулів кое& & & фіцієнтів підсилення IK l та IK * l . Якщо IK l 01 1 01 & & IK 1 * l прирівняємо до DD 2 за умов, що IK 01l & IK 1 * l дорівнює (30¸35)дБ, то динамічний діапазон дорівнює: DD 2 =(30¸35)дБ. При цьому лінійний динамічний діапазон приймача буде дорівнювати DD = DD1 + DD 2 , де DD1 - динамічний діапазон приймачапрототипу. Для зменшення підсилення лінійної частини приймача до його складу введено подільник потужності. Для забезпечення роботи приймача в наведених режимах до його складу введено схему керування, комутатор, лінію затримки, другий підсилювач проміжної частоти, перший, другий і третій блоки НІ. Отже відомі і нові (введені) ознаки запропонованого пристрою знаходяться у причиннонаслідковому зв'язку, результатом якого є його нова властивість, що відповідає поставленій меті і забезпечує реальну працездатність і можливість 7 промислового застосування запропонованого пристрою. Авторам і Заявнику з офіційних джерел інформації не відомі технічні рішення, у яких використана сукупність зазначених відомих і відмінних ознак із відповідними зв'язками між ними, тому запропоноване технічне рішення відповідає критерію „новизна”. Введення до запропонованого пристрою нової сукупності ознак для виконання поставленого завдання (а саме: збільшення лінійного динамічного діапазону) дозволяє стверджувати, що запропонований пристрій відповідає умовам патентоздатності, бо є новим, має винахідницький рівень та промислове застосування. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де наведені: на Фіг.1 - блок-схема лінійного приймача; на Фіг.2 - часова діаграма роботи лінійного приймача: а - робота приймача у режимі 1, б - робота приймача у режимі 2. Лінійний приймач складається (див. Фіг.1) з блока вхідних ланцюгів 1, підсилювача радіочастоти 2, перетворювача частоти 3, першого підсилювача проміжної частоти 4, детектора 5, підсилювача низької частоти 6, блоків НІ 7, 8, 9, другого підсилювача проміжної частоти 10, схеми керування 11, комутатора 12, подільника потужності 13, лінії затримки 14. Лінійний приймач має один вхід 15 і один вихід 16. Блок 1 (див. Фіг.1) - блок вхідних ланцюгів - загальновідомий типовий пристрій приймачів [1,3]. Блок 2 (див. Фіг.1) - підсилювач радіочастоти належить до загальновідомих типових пристроїв приймачів [1, 3]. Блок 3 (див. Фіг.1) - перетворювач частоти належить до загальновідомих типових пристроїв приймачів [1, 3]. Блоки 4, 10 (див. Фіг.1) - перший і другий підсилювачі проміжної частоти -загальновідомі типові пристрої приймачів [1, 3]. Блок 5 (див. Фіг.1) - детектор - загальновідомий типовий пристрій електричних і радіотехнічних схем [1, 3,]. Блок 6 (див. Фіг.1) - підсилювач низької частоти - загальновідомий типовий пристрій приймачів [1, 3]. Блоки 7, 8, 9 (див. Фіг.1) - блок НІ - загальновідомий типовий пристрій електричних і радіотехнічних схем [1, 3]. Блок 11 (див. Фіг.1) - схема керування - загальновідомий типовий пристрій вимірювальної техніки. Схема керування видає керуючі сигнали для синхронізації роботи приймача і може бути реалізована, згідно з правилами формальної логіки [4]. Блок 12 (див. Фіг.1) - комутатор (перемикач) загальновідомий типовий пристрій радіолокаційних пристроїв. Перемикач використовується для послідовного перемикання високочастотних (ВЧ) каналів (антен, приймачів тощо) [4]. Блок 13 (див. Фіг.1) - подільник потужності - загальновідомий типовий елемент ВЧ радіотехнічних схем. Подільник потужності забезпечує розподіл 86285 8 потужності ВЧ енергії між двома або декількома каналами у заданому співвідношенні, наприклад, у співвідношенні 1:1. Подільники потужності використовуються для живлення різних (двох або декількох пристроїв) від одного джерела високої частоти. Подільники потужності у переважному числі випадків являють собою високочастотні розгалужені лінії передачі або кінцеві навантажувальні опори із спеціальними відводами [5]. Блок 14 (див. Фіг.1)- лінія затримки - загальновідомий типовий елемент цифрової техніки. У лінійному приймачі (див. Фіг.1) вихід блока вхідних ланцюгів 1 через підсилювач радіочастоти 2, перетворювач частоти 3, перший підсилювач проміжної частоти 4 підключений до перших (інформаційних) входів першого 7 і другого 8 блоків НІ, вихід першого блока НІ 7 підключений до входу другого підсилювача проміжної частоти 10, вихід якого підключений до входу схеми керування 11 і першого (інформаційного) входу третього блока НІ 9, вихід якого підключений до першого (інформаційного) входу комутатора 12, вихід другого блока НІ 8 через дільник потужності 13, лінію затримки 14 підключений до другого (інформаційного) входу комутатора 12, перший вихід схеми керування 11 підключений до третього (керуючого) входу комутатора 12 і другого (керуючого) входу другого блока НІ 8, другий вихід схеми керування 11 підключений до четвертого (керуючого) входу комутатора 12 і других (керуючих) входів першого 7 і третього 9 блоків НІ, вихід комутатора 12 через детектор 5 і підсилювач низької частоти 6 підключений до виходу приймача 16, вхід блока вхідних ланцюгів 1 підключений до входу приймача 15. Приймач працює послідовно у двох режимах в залежності від потужності (напруги) вхідного імпульсного сигнала. Режим 1 - режим прийому сигналів, які змінюються по потужності (напрузі) в динамічному діапазоні: Pвх0 £ Pвх1 < [Pвх 0 + (30 ¸ 35 )]дБ × Вт, u вх0 £ u вх1 < [u вх 0 + (30 ¸ 35)] дБ × В. Режим 2 - режим прийому сигналів, які змінюються по потужності (напрузі) в динамічному діапазоні: [ Pвх0 + (30 ¸ 35 )] £ Pвх2 < [Pвх 0 + ( 60 ¸ 70)]дБ × Вт, [u вх0 + (30 ¸ 35)] £ u вх2 < [u вх 0 + (60 ¸ 70)]дБ × В. Керуючий сигнал РЕЖ.1 надходить з першого керуючого виходу схеми керування 11. Керуючий сигнал РЕЖ. 2 надходить з другого керуючого виходу схеми керування 11. Режим 1. Вхідний імпульсний сигнал змінюється по потужності (напрузі) у динамічному діапазоні: Pвх0 £ Pвх1 < [Pвх 0 + (30 ¸ 35 )] дБ × Вт, u вх0 £ u вх1 < [u вх 0 + (30 ¸ 35 )] дБ × В. У цьому режимі керуючий сигнал РЕЖ. 1 надходить з першого (керуючого) виходу схеми керування 11 на третій (керуючий) вхід комутатора 12 ( див. Фіг.2, точка 21 на часовій діаграмі). При цьому до виходу комутатора 19 підключається його перший вхід 17. 9 Вхідний імпульсний сигнал Рвхі (uвхі) з входу 15 приймача через блок вхідний ланцюгів 1, підсилювач радіочастоти 2, перетворювач частоти 3, перший підсилювач проміжної частоти 4, перший блок НІ 7, другий підсилювач проміжної частоти 10, третій блок НІ 9 надходить на перший вхід 17 комутатора 12 ( див. Фіг.2, точка 17 на часовій діаграмі). Сигнал з виходу 19 комутатора 12 ( див. Фіг.2, точка 19 на часовій діаграмі) через детектор 5, підсилювач низької частоти 6 надходить на вихід 16 ( див. Фіг.2, точка 16 на часовій діаграмі) приймача. Вихідний імпульсний сигнал у точці 16 має величину: & & Pвих 1 = Pвих 1 × K 01 × K 02 , & де K - коефіцієнт підсилення лінійної части01 ни приймача, до якої входять блок вхідних ланцюгів 1, підсилювач радіочастоти 2, перетворювач частоти 3, перший підсилювач проміжної частоти 4, другий підсилювач проміжної частоти 10, перший і третій блоки НІ 7, 9, комутатор 12 (з першого входу 17 до виходу 19); & K 02 - коефіцієнт підсилення лінійної частини приймача у складі детектора 5, підсилювача низької частоти 6. За умов, коли вхідний сигнал дорівнює: Pвх1 = [Pвх 0 + ( 30 ¸ 35 )] дБ × Вт, u вх1 = [u вх 0 + (30 ¸ 35 )] дБ × В, вихідний сигнал приймача (див. Фіг.2, точка 16 на часовій діаграмі) буде дорівнювати: & & Pвих 1 = Pвх 0 × K 01 × K 02 * (1000 ¸ 3000)Вт, & & u вих 1 = uвх 1 × K 01 × K 02 * (30 ¸ 55)В. Режим 2. Вхідний імпульсний сигнал змінюється по потужності (напрузі) у динамічному діапазоні: [ Pвх0 + (30 ¸ 35 )] £ Pвх2 < [Pвх 0 + (60 ¸ 70 )]дБ Вт, [u вх0 + (30 ¸ 35 )] £ u вх2 < [u вх 0 + ( 60 ¸ 70 )]дБ В. У режимі 2 сигнал, який надходить з другого підсилювача проміжної частоти 10 на вхід схеми керування 11 (див. Фіг.2, точка 20 на часовій діаграмі), використовується для формування схемою керування 11 керуючого сигнала РЕЖ. 2, який з другого виходу схеми керування 11 надходить на: - другі (керуючі) входи першого 7 і третього 9 блоків НІ; - четвертий (керуючий) вхід комутатора 12 (див. Фіг.2, точка 22 на часовій діаграмі). При цьому забороняється проходження керуючого сигнала на перший вихід схеми керування 11. У цьому випадку керуючий сигнал ( РЕЖ. 1) з першого виходу схеми керування 11 не надходить на третій (керуючий) вхід комутатора 12. Комутатор 12 спрацьовує і відключає за час tк