Требования к преселектору
Поскольку требуется радиоприемное устройство супергетеродинного типа, необходимо позаботиться о фильтрации помехи по зеркальному каналу. В некоторых публикациях утверждается, что при преобразовании сигнала на нулевую частоту в квадратурном преобразователе цифрового радиоприемника помеха по зеркальному каналу отсутствует. Это будет справедливо только в том случае, если используемый в преобразователе гетеродин будет выдавать идеальные, по форме, синусоиду и косинусоиду. На практике это далеко не так. Форма сигнала гетероридина далека от идеальной, в связи с чем появляются гармоники основного сигнала, которые также участвуют в преобразовании частоты. Поэтому, в задачу преселектора входит подавление сигналов на частотах, которые после взаимодействия в смесителе со 2-й и более высокими гармониками основной частоты гетеродина попадут в рабочую полосу частот ∆F=1 МГц. Поскольку при переносе на нулевую частоту fг=fс, в преселекторе необходимо подавить сигналы с частотами 2fс-∆F и более высокие.
Анализ таблицы 1 показывает, что абонентские станции могут работать только в одном из указанных поддиапазонов, в зависимости от модификации. То есть, абонентская станция с диапазоном рабочих частот 380 – 430 МГц не может взаимодействовать с БС с диапазоном частот 806 – 870 МГц. При перемещении абонентской станции между зонами действия БС нужно контролировать только частоты БС с аналогичным поддиапазоном. Следовательно, одновременный контроль таких поддиапазонов как 380 – 430 МГц и 806 – 870 МГц не потребуется. Поскольку радиоприемное устройство будет работать в каком-то одном из этих поддиапазонов, достаточно иметь один преселектор с переключаемым поддиапазоном.
Необходимо разбить весь диапазон радиоприемного устройства на поддиапазоны. При работе на самой низкой частоте диапазона fс=100 МГц нужно подавлять сигналы с частотами 199 МГц и выше. Следовательно, первый поддиапазон преселектора должен быть 100 МГц – 198 МГц. Аналогично вычисляются остальные поддиапазоны: 198 МГц – 395 МГц; 395 МГц – 798 МГц; 798 МГц – 1100 МГц.
Ранее было обосновано, что наиболее вероятной будет работа станций ТЕТРА в поддиапазонах 300 МГц – 500 МГц и 800 МГц – 950 МГц. Как видим, основной поддиапазон 300 МГц – 500 МГц перекрывается двумя фильтрами. Следовательно, при контроле параметров излучений в этом поддиапазоне, может потребоваться переключение фильтров во время измерений, что нежелательно. Поэтому, эти поддиапазоны целесообразно выделять отдельными фильтрами. С учетом выпускаемых кварцевых фильтров это будут поддиапазоны 252 МГц – 500 МГц и 740 МГц – 1200 МГц. Поддиапазон 500 МГц – 740 МГц будем выделять фильтром 440 МГц – 770 МГц.
Для обеспечения подавления помехи по зеркальному каналу оставшийся поддиапазон 100 МГц – 252 МГц нужно разбивать на два поддиапазона, с учетом выпускаемых фильтров это должны бать поддиапазоны 82 МГц – 180 МГц и 82 МГц – 350 МГц. Таким образом преселектор должен состоять из пяти переключаемых фильтров.
Поскольку выпускаемые промышленностью высокочастотные коммутаторы для переключения фильтров четырехканальные, а фильтров пять, то нужно будет дополнительно использовать два коммутатора и два разветвителя сигнала, что приведет к увеличению собственных шумов радиоприемного устройства. А это нежелательно, так как ухудшится чувствительность радиоприемного устройства во всех поддиапазонах. Поскольку в поддиапазоне 100 – 300 МГц, работа станций ТЕТРА маловероятна, перекроем этот поддиапазон одним фильтром 82 МГц – 350 МГц. При этом мы будем иметь заниженное значение избирательности по зеркальному каналу в полосе от 100 МГц до 175 МГц, в которой использование радиоприемного устройства маловероятно, но сохраним нормальную работу радиоприемного устройства в остальном диапазоне.
Таким образом, для борьбы с помехой по зеркальному каналу в преселекторе радиоприемника целесообразно применить четыре коммутируемых полосовых фильтра с частотами среза: 82 – 350 МГц; 252 – 500 МГц; 440 – 770 МГц и 740 – 1200 МГц, которые будут перекрывать весь заданный диапазон частот. В зависимости из того, в какой поддиапазон попадают заданные 12 частотных трактов, должен коммутироваться нужный фильтр.
В связи с тем, что полосовые фильтры с указанными частотами среза промышленностью не выпускаются, нужно применять составные фильтры, как комбинацию соответствующих фильтров верхних и нижних частот.
На рисунке 4 представлены поддиапазоны работы станций TETRA и требуемые АЧХ поддиапазонов преселектора.
Рисунок 4 – Поддиапазоны работы станций TETRA и АЧХ поддиапазонов преселектора
На рисунке 4 изображены:
– первый поддиапозон преселектора, 82 – 350 МГц;
– второй поддиапозон преселектора, 300 – 500 МГц;
– третий поддиапозон преселектора, 400 – 770 МГц;
– четвертый поддиапозон преселектора, 700 – 1200 МГц;
– поддиапазоны работы станций TETRA.
Для проверки характеристик разработанного преселектора был изготовлен его макет. Фото изготовленного макета коммутируемого преселектора показано на рисунке 5.
Снятые при испытаниях макета АЧХ фильтров преселектора показаны на рисунке 6.
Рисунок 5. Макет преселектора с коммутируемыми фильтрами
Рисунок 6. Полученные АЧХ коммутируемых фильтров преселектора
Как видно из рисунка 6, рабочий диапазон радиоприемника хорошо перекрывается четырьмя выбранными фильтрами преселектора. Полосы частот, в которых в настоящее время работают радиостанции стандарта ТЕТРА, полностью попадают во второй и четвертый поддиапазоны преселектора, поэтому переключение поддиапазонов при измерении параметров излучений не потребуется. Формы, полученных АЧХ, достаточно близки к прямоугольным, что обеспечит малые искажения сигнала в полосе пропускания и хорошее подавление сигнала вне полосы пропускания.
Литература
1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. Пер с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.
2. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание. Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
3. Аналого-цифровое преобразование. Под. ред. У. Кестера. Пер с англ. под ред. Е.Б. Володина. – М.: Техносфера, 2007.
4. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: 2-е изд. Пер. с англ. – М.: ООО «Бином-Пресс», 2006