Основи радіолокації

Перешкоди по „дзеркальному каналу“

Виникнення „дзеркального каналу“

Гетеродинування – процес об’єднання прийнятого сигналу та сигналу місцевого гетеродину. При об’єднанні цих сигналів в змішувачі виникають сигнали на чотирьох різних частотах. Це сигнали на несівній частоті прийнятого сигналу (f_н) та на частоті місцевого гетеродину (f_МГ), а також сигнал на сумарній частоті та сигнал на різницевій частоті. При цьому різницева частота (f_ПЧ) буде однаковою як у випадку, коли частота сигналу відлуння вища за частоту гетеродину, так і у зворотному випадку:

Іншими словами, різницева частота сигналу на виході змішувача буде являти собою абсолютне значення (модуль) різниці частот сигналів, які подаються на його вхід:

В результате, крім частоти сигналу відлуння, виникає ще одна частота, яка спричиняє появу на виході змішувача сигналу на проміжній частоті. На осі частот вона симетрична частоті сигналу відлуння відносно частоти гетеродину, тобто являє собою „дзеркальне відображення“ частоти сигналу відлуння відносно частоти гетеродину. Очевидно, що сигнал на „дзеркальній“ частоті корисної інформації не несе та є перешкодою.

Наприклад, проміжна частота приймача дорівнює 60 МГц, а місцевий гетеродин генерує коливання на частоті, яка на 60 МГц вища за частоту сигналу, що приймається. Припустимо, що приймач налаштований на частоту 1030 МГц. Тоді частота місцевого гетеродину буде дорівнювати 1090 МГц. Під час гетеродинування прийнятого сигналу і сигналу місцевого гетеродину в змішувачі виникає сигнал на різницевій частоті, яка і є проміжною частотою. Очевидно, що різницева частота дорівнює 60 МГц.

Приймальний тракт побудований таким чином, що будь-який сигнал на виході змішувача, який має частоту, рівну проміжній частоті приймача (в нашому прикладі це 60 МГц), безперешкодно пройде фільтр проміжної частоти, буде підсилений і поступить на детектор. Якщо вхідний каскад приймача не має малошумного підсилювача, який виконує роль фільтру, то на змішувач можуть поступати сигнали на частотах, відмінних від частоти сигналу відлуння. Всі вони будуть змішуватися з сигналом місцевого гетеродину в змішувачі та породжувати на його виході сигнали різницевої частоти. Оскільки ця різницева частота буде відрізнятися від проміжної, ці сигнали будуть придушуватися в фільтрі проміжної частоти. Однак якщо на вхід приймача поступить сигнал на частоті 1150 МГц, то він спричинить на виході змішувача сигнал на різницевій частоті, яка буде дорівнювати 1150 – 1090 = 60 МГц, тобто проміжній частоті і, значить, цей сигнал пройде далі в приймальний тракт. Таким чином, для наведеного прикладу частота 1150 МГц є „дзеркальною“ частотою або частотою „дзеркального“ каналу приймання.

Розрахунок „дзеркальної“ частоти

Розрахунок проведемо на прикладі радіоприймача FM-діапазону (87,5 … 108 МГц).

Рисунок 1: Шкала частот радіо в FM-діапазоні

Рисунок 1: Шкала частот радіо в FM-діапазоні

Рисунок 1: Шкала частот радіо в FM-діапазоні

Якщо прийняти, що частота місцевого гетеродину вища за частоту приймання, то сигнал проміжної частоти може бути спричинений надходженням на вхід приймача сигналу на одній з двох частот:

(Якщо частота гетеродину буде нижчою за частоту приймання, то знаки арифметичних операцій просто поміняються на протилежні)

Якщо я хочу приймати сигнал на найвищій частоті діапазону, то дзеркальна частота має бути нижче частоти приймання більше ніж на значення ширини діапазону приймача, тобто ширини FM-діапазону. Якщо ж я хочу приймати сигнал на найнижчій частоті діапазону, то ситуація змінюється на протилежну. В цьому випадку жодна з радіостанцій, що працюють в FM-діапазоні, не буде створювати перешкод FM-приймачам по „дзеркальному“ каналу. Тобто якщо приймач налаштований на частоту 108 МГц, то радіостанція, що працює на частоті 87 МГц, не має створювати йому перешкод. А якщо приймач налаштований на частоту 87,5 МГц, то перешкод не маю створювати радіостанція, що працює на частоті 108,5 МГц. Якщо формалізувати наведені міркування, то отримаємо такі рівняння:

Виразивши з них частоту гетеродину, можемо об’єднати їх в одне рівняння:

… з якого отримаємо вираз для проміжної частоти:

Який збіг: всі радіоприймачі FM-діапазону мають проміжну частоту 10,7 МГц!

Якщо опустити декілька очевидних кроків, то можливо отримати такі співвідношення для „дзеркальної“ („image“) частоти:

• Якщо f_н > f_МГ
  то: f_дзерк = f_н – 2 · f_ПЧ
• Якщо f_н < f_МГ
  то: f_дзерк = f_н + 2 · f_ПЧ