РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель - радиоприемное устройство (РПУ) относится к радиотехнике и может относиться к радиотехническим системам различного назначения.
Известны РПУ для приема сигналов в диапазоне 10 кГц - 30 МГц с двойным преобразованием частоты [1], в качестве систем стабилизации частоты используются синтезаторы частоты и опорные генераторы с высокой стабильностью частоты. Недостатком подобных РПУ является их сложность построения и необходимость в применении дорогостоящих высокостабильных опорных генераторов.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является РПУ двойного преобразования частоты, содержащее два перестраиваемых гетеродина, подключенные к общему опорному генератору, при этом сигнал коррекции частоты с устройства управления и контроля непосредственно подается на генератор опорной частоты, причем устройство управления и контроля выполнено с введенным в него дискретным потенциометром с перепрограммируемой памятью [2].
Недостатком подобных РПУ - невысокая стабильность частоты на выходе второй промежуточной частоты и сложность построения подобных систем.
Задача полезной модели - получение высокостабильного частотно-манипулированного (ЧМн) низкочастотного колебания, независящего от температурной нестабильности частоты опорного генератора и обеспечение приема достоверной информации в условиях жесткой помеховой обстановки при климатических воздействиях.
Поставленная задача достигается тем, что РПУ выполненное по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями частоты, содержит магнитную антенну, управляемую по частоте настройки и положению в пространстве, предварительный усилитель, первый смеситель, фильтр полосовой, второй смеситель, фильтр полосовой низкочастотный, устройство управления магнитной антенной, усилитель-ограничитель, два однотипных гетеродина - программируемые генераторы на основе прямого цифрового синтеза (DDS), подключенные к общему генератору опорной частоты, устройство управления и цифровой обработки сигнала (ЦОС), устройство декодирующее, интерфейс оптический двунаправленный, устройство исполнительное (например, поляризованные реле), устройство управления оптическое с магнитным фиксатором и персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ).
На фигуре изображена схема предложенного РПУ, содержащая магнитную антенну 1, управляемую по частоте настройки и положению в пространстве, предварительный усилитель 2, первый смеситель 3, фильтр полосовой 4, второй смеситель 5, фильтр полосовой низкочастотный 6, устройство управления магнитной антенной 7, первый программируемый по частоте гетеродин 8, второй программируемый по частоте гетеродин 9, усилитель-ограничитель 10, устройство управления и цифровой обработки сигнала (ЦОС) 11, устройство декодирующее 12, интерфейс оптический двунаправленный 13, устройства исполнительные 16, устройство управления оптическое с магнитным фиксатором 14, ПЭВМ 15.
РПУ обеспечивает прием сигналов класса излучения F1B - частотная телеграфия (ЧТ), на одной установленной частоте, переход с частоты на частоту без разрыва фаз.
РПУ предназначено для работы в длинноволновом диапазоне, при незначительном изменении элементов настройки колебательного контура магнитной антенны, опорного генератора и программного обеспечения (ПО), РПУ может работать в диапазонах средних и коротких волн.
РПУ обеспечивает прием по радиоканалу кодированной информации в пакетном формате - команды управления и текстовые сообщения.
Получение высокостабильного ЧМн колебания, независящего от температурной нестабильности частоты опорного генератора и прием достоверной информации в условиях жесткой помеховой обстановки при климатических воздействиях обеспечивается:
- управляемой магнитной антенной 1;
- устройством управления магнитной антенной 7;
- программируемыми однотипными гетеродинами 8 и 9;
- устройством управления и цифровой обработки сигнала (ЦОС) 11;
- устройством декодирующим 12.
Сигнал с выхода колебательного контура магнитной антенны 1 (предварительная частотная селекция в рабочем диапазоне частот) поступает на предварительный усилитель 2. Ориентацию магнитной антенны 1 в пространстве, частоту настройки контура магнитной антенны на передающую станцию обеспечивает устройство управления магнитной антенны 7, в ручном или автоматическом режимах работы.
Сигнал с выхода предварительного усилителя 2 поступает на первый смеситель 3, где усиленный сигнал преобразуется в первую промежуточную частоту (ПЧ1), с помощью программируемого гетеродина 8. Фильтрация сигнала на ПЧ1 осуществляется полосовым фильтром 4 (например, пьезокерамическим с необходимой полосой пропускания). На втором смесителе 5, с помощью программируемого гетеродина 9, сигнал преобразуется в ЧМн низкочастотное колебание.
Формула преобразования имеет вид:
Fg1±Fн-Fg2=ЧMн (1)
Где: Fн - частота настройки приемного тракта;
Fg1 - выходная частота первого гетеродина (Fg1=Fн±ПЧ1);
Fg2 - выходная частота второго гетеродина (Fg2=ПЧ1-ЧМн);
ЧМн - частотно-манипулированное низкочастотное колебание.
Например, для частоты настройки радиоприемного устройства в режиме ЧТ заданы следующие условия:
- Fн1=60кГц - частота настройки приемника - начало диапазона;
- Fн2=150кГц - частота настройки приемника - конец диапазона;
- ПЧ1=455000Гц - частота первой ПЧ;
- ЧМн=(940±ΔF)Гц - частотно-манипулированное низкочастотное колебание, принимает значения 740 Гц и 1140 Гц при AF=200 Гц.
Вычисленные значения частот гетеродинов и соответствующие им частоты приема указаны в таблице 1.
Таблица 1.
№\п
Частота приема, Гц
Частота гетеродина Fg1, Гц
Частота ПЧ1, кГц
Частота гетеродина Fg2, Гц
Частота ЧМн, Гц
1
Fн1 60000
515000
455000
454060
940
3
Рн2 150000
605000
При этом отклонение частоты ЧМн низкочастотного колебания в диапазоне рабочих температур из-за нестабильности частоты опорного генератора вычисляется по формуле:
ΔFо/(К1-К2)=ΔЧМн (2)
где:
- ΔFо - температурная нестабильность частоты опорного генератора в диапазоне рабочих температур;
- ΔЧМн - результирующее отклонение частоты ЧМн низкочастотного колебания;
- К1=Fo/Fg1 - коэффициенты деления частоты первого гетеродина;
- К2=Fo/Fg2 - коэффициенты деления частоты второго гетеродина;
- Fo - частота опорного генератора;
- Fg1 - частота первого гетеродина;
- Fg2 - частота первого гетеродина;
Например, опорная частота генератора (Fo) 16000 кГц, температурная нестабильность частоты опорного генератора (ΔFо)±200 Гц в диапазоне рабочих температур от минус 40°С до +60°С.
Расчетные отклонения частот гетеродинов и ЧМн низкочастотного колебания, вызванные температурной нестабильностью опорного генератора, в диапазоне рабочих температур от минус 40°С до +60°С на частотах диапазона 60 кГц и 150 кГц, указаны в таблице 2.
Таблица 2
№\п
Частота приема Fн, Гц
Расчетное отклонение частоты ΔFg1, Гц
Расчетное отклонение частоты ΔFg2, Гц
Результирующее отклонение частоты ΔЧМн, Гц
1
60000
± 6,45
± 5,7
± 0,75
2
150000
± 7,56
± 1,86
Температурная нестабильность частот гетеродинов ΔFg1 и ΔFg2 не превышает ± 7,56 Гц и ± 5,7 Гц соответственно (вызванная температурной нестабильностью частоты опорного генератора) в рабочем диапазоне температур от минус 40°С до +60°С. При этом, результирующее отклонение частоты ЧМн низкочастотного колебания ΔЧМн не превышает ± 1,86 Гц, за счет взаимокомпенсации вносимых нестабильностей частот гетеродинов Fg1 и Fg2, смотри (1).
Дальнейшая обработка ЧМн низкочастотного колебания производится в блоке ЦОС 11, где выполняются следующие функции:
- преобразование ЧМн низкочастотного колебания в цифровой вид (пакетный формат);
- декодирование цифровой последовательности;
- анализ качества принимаемых сообщений, исправление ошибок;
- выполнение команды указанной в сообщении посредством устройства исполнительного 16 (коммутация цепей по каналам управления).
Интерфейс оптический двунаправленный 13 с помощью устройства управления оптического с магнитным фиксатором 14 и ПЭВМ 15 обеспечивает:
- управление приемником, установку режимов работы, контроль состояния приемника;
- запись и чтение текущего адреса приемника;
- чтение протокола приемника (имя файла имеет формат: «Адрес приемника; день; мес.; год; текущее время.tхt»);
- управление магнитной антенной - корректировка частоты настройки и ориентации магнитной антенны на источник электромагнитного излучения;
- изменение частоты настройки приемного тракта.
Источники информации:
1. «Радиоприемные устройства» под ред. Н.Н.Фомин. М: Радио и связь 2003 г., стр.477, рис. 10.13.
2. Патент на полезную модель № 64454, Н04В 1/06, «Радиоприемное устройство», опубл. 27.06.2007 г.