Способ обработки сигналов в тракте высокой частоты радиоприемных устройств
METHOD OF SIGNALS PROCESSING IN THE RADIO RECEIVING DEVICES RF SECTION

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиоприемной технике для построения входных пассивных цепей и усилителей с пониженным уровнем шума на выходе высокочастотного усилителя.
Целью изобретения является уменьшение уровня шумов на выходе избирательного высокочастотного усилителя на основе нового способа фильтрации и усиления входного сигнала.
Наиболее близким по технической сущности является способ, основанный на фильтрации и усилении (Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др. «Радиоприемные устройства». - 3-е издание, стереотип, - М.: Горячая линия. - Телеком, 2007 стр. 26 рис. 1.6).
Недостатком способа является высокий уровень шумов на выходе усилителя, который определяется как сумма спектральных плотностей шумов фильтра и входных шумов усилителя, умноженная на квадрат коэффициента усиления усилителя (Змий Б.Ф. Синтез линейных устройств обработки сигналов на активных четырехполюсниках высших порядков. Монография. - Воронеж: ВАИУ, 2008. - 325 с., ил, стр. 179):
где,  - спектральная плотность шумов фильтра,  - коэффициент передачи фильтра,  - спектральная плотность шумов на входе усилителя, К - коэффициент усиления усилителя.
Из выражения (1) следует, что чем больше требуемый коэффициент усиления усилителя, тем больше уровень шумов. Уровень собственных шумов усилителя значительно превышает уровень шумов фильтра , поэтому очевидно, что для снижения общего уровня шумов необходимо снижать коэффициент усиления К и уровень собственных шумов усилителя.
0
Техническим результатом заявляемого способа является снижение уровня шумов в избирательном усилителе высокой частоты за счет повышения уровня сигнала после фильтрации в h раз и уменьшения коэффициента усиления усилителя.
Технический результат достигается тем, что в известном способе обработки сигналов в тракте высокой частоты, основанном на фильтрации и усилении, применено повышение уровня сигнала после фильтрации и суммирование выходного сигнала после усиления с входным сигналом до фильтрации.
0
0
На фиг. 1 представлена структурная схема предъявляемого способа обработки сигналов. В блоке 1 выполняется суммирование выходного сигнала после усиления с входным сигналом до фильтрации, в блоке 2 фильтруется сигнал в полосе рабочих частот, в блоке 3 входной сигнал повышается по уровню в h раз, в блоке 4 сигнал усиливается в К раз до требуемого значения усиления Н.
0
0
0
0
0
0
0
Сущность изобретения заключается в следующем: в пассивной LC-цепи повышается уровень входного сигнала в h раз, а результирующий уровень равен произведению коэффициента усиления усилителя К и коэффициента h, то есть Н=К⋅h. Это дает возможность уменьшить коэффициент усиления усилителя, если коэффициент h больше единицы, что дает возможность уменьшить уровень шумов за счет уменьшения коэффициента усиления усилителя К до H/H. В соответствии с выражением (1) соотношение спектральных плотностей , а при  это соотношение всегда будет больше 1, то есть имеет место уменьшение уровня шумов на выходе избирательного высокочастотного усилителя. Применение операции суммирования входного сигнала и сигнала после фильтрации и усиления позволяет еще больше снизить уровень шумов путем вычитания спектральной плотности шумов на выходе из спектральной плотности шумов на входе.
0
0,
0
0
2
Повышения уровня сигнала можно достичь, применив последовательное включение соединений LC элементов, так как при таком соединении на реактивных элементах накапливается энергия переменного тока пропорционально отношению  (Q - добротность последовательного колебательного контура) (В.П. Попов Основы теории цепей: Учебник для вузов. - 3-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2000, стр. 181). Число RLC-цепочек зависит от требуемой величины коэффициента повышения уровня сигнала h в диапазоне рабочих частот и величины коэффициента усиления усилителя К. Чем больше величина h тем больше уровень сигнала на входе усилителя и тем меньше требуется величина усиления К при заданном требовании к общему коэффициенту усиления Н=К⋅h. В результате общий уровень шумов будет меньше, чем в известном способе обработки, так как степень влияния  на уровень шумов меньше, чем квадрат коэффициента усиления усилителя К.
При суммировании сигнала с выхода усилителя с сигналом на входе фильтра уровень шумов еще больше снижается, так как происходит вычитание уровня шумов на входе сумматора с уровнем шумов на выходе усилителя:
где β - некоторый коэффициент, характеризующий долю выходного сигнала подключаемого ко входу. То есть на некоторых частотах уровень спектральной плотности шумов может достигать нулевых значений. Следовательно, повышение уровня в пассивной RLC-цепи и суммирование выходного усиленного сигнала в усилителе с входным позволяют значительно снизить уровень шумов на выходе избирательного высокочастотного усилителя радиоприемного устройства.
0
0
0
0
На фиг. 2 представлены результаты моделирования (уровень спектральной плотности шумов) частной реализации предлагаемого способа при Н=10, h=1,81, К=5,5 (график 2) и реализации известного способа обработки сигналов при Н=10, h=1, К=10 (график 1). Из графиков видно, что в полосе пропускания (от 500 кГц до 1 МГц) уровень спектральной плотности шумов при реализации предлагаемого способа в несколько раз меньше спектральной плотности шумов при реализации известного способа обработки сигналов в тракте высокой частоты.