www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Помехи по «зеркальному каналу»

Возникновение «зеркального канала» помехи

Гетеродинирование — это процесс объединения принятого сигнала и сигнала местного гетеродина. При объединении этих сигналов в смесителе возникают сигналы на четырех разных частотах. Это сигналы на несущей частоте принятого сигнала и на частоте местного гетеродина, а также сигнал на суммарной частоте и сигнал на разностной частоте. При этом разностная частота будет одной и той же как в случае, когда частота эхо-сигнала выше частоты гетеродина, так и в обратном случае:

Иными словами, разностная частота сигнала на выходе смесителя будет представлять собой абсолютное значение (модуль) разницы частот сигналов, подаваемых на его вход:
fIF = | flocal oscillatorfrx |

В результате этого, кроме частоты эхо-сигнала, возникает еще одна частота, которая вызовет появление на выходе смесителя сигнала на промежуточной частоте. На оси частот она симметрична частоте эхо-сигнала относительно частоты гетеродина, то есть представляет собой «зеркальное отражение» частоты эхо-сигнала относительно частоты гетеродина. Очевидно, что сигнал на «зеркальной» частоте полезной информации не несет и является мешающим, то есть помехой.

Например, промежуточная частота приемника равна 60 МГц, а местный гетеродин вырабатывает колебания на частоте, на 60 МГц выше частоты принимаемого сигнала. Предположим, что приемник настроен на частоту 1030 МГц. Тогда частота местного гетеродина будет равна 1090 МГц. При гетеродинировании принятого сигнала и сигнала местного гетеродина в смесителе возникает сигнал на разностной частоте, которая и будет являться промежуточной частотой. Очевидно, что разностная частота равна 60 МГц.

Приемный тракт построен таким образом, что любой сигнал на выходе смесителя, имеющий частоту, равную промежуточной частоте приемника (в нашем примере это 60 МГц), беспрепятственно пройдет фильтр промежуточной частоты, будет усилен и поступит на детектор. Если входной каскад приемника не имеет малошумящего усилителя, выполняющего роль фильтра, то на смеситель могут поступать сигналы на частотах, отличающихся от частоты эхо-сигнала. Все они будут смешиваться с сигналом местного гетеродина в смесителе и порождать на его выходе сигналы разностной частоты. Поскольку эта разностная частота будет отличаться от промежуточной, эти сигналы будут подавляться в фильтре промежуточной частоты. Однако если на вход приемника поступит сигнал на частоте 1150 МГц, то он даст на выходе смесителя сигнал на разностной частоте, которая будет равна 1150-1090=60 МГц, то есть промежуточной частоте и, следовательно, этот сигнал пройдет дальше в приемный тракт. Таким образом, для рассмотренного примера частота 1150 МГц является «зеркальной» частотой или частотой «зеркального» канала приема.

Расчет «зеркальной» частоты

Расчет проведем на примере радиоприемника FM-диапазона:

Рисунок 1. Шкала частот приемника FM-диапазона

Рисунок 1. Шкала частот приемника FM-диапазона

Scala of frequencies (from 86,5 to 108 MHz) of an FM-radioreceiver

Рисунок 1. Шкала частот приемника FM-диапазона

Если принять, что частота местного гетеродина выше частоты приема, то сигнал промежуточной частоты может быть вызван поступлением на вход приемника сигнала на одной из двух частот:

(Если частота гетеродина будет ниже частоты приема, то знаки арифметических операций просто поменяются на противоположные)

Если я хочу принимать сигнал на самой высокой частоте диапазона, то зеркальная частота должна быть ниже принимаемой частоты более чем на значение ширины диапазона приемника, то есть FM-диапазона. Если же я хочу принимать сигнал на самой нижней частоте диапазона, то ситуация меняется на противоположную. В этом случае ни одна из радиостанций, работающих в FM-диапазоне не будет создавать помех FM-приемникам по «зеркальному» каналу. То есть если приемник настроен на частоту 108 МГц, то радиостанция, работающая на частоте 87 МГц не должна создавать ему помех, а если приемник настроен на частоту 87,5 МГц то помех не должна создавать радиостанция, работающая на частоте 108,5 МГц. Если формализовать приведенные рассуждения, то получим следующие уравнения:

Выразив их относительно частоты гетеродина, мы можем объединить их в одно уравнение:

108,5 MHz - fIF = 87,0 MHz + fIF

из которого получим выражение для промежуточной частоты:

2fIF = (108,5 – 87,0) MHz

  fIF = 10,75 MHz

Какое совпадение: все радиоприемники FM-диапазона имеют промежуточную частоту 10,7 МГц!

Если опустить несколько очевидных шагов, то можно получить следующие соотношения для «зеркальной» («image») частоты: