Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Режим согласования на входе приемника является основным, тем более, что режим оптимального рассогласования редко дает Рнс. 3.22 77 (3.82) ощутимое уменьшение коэффициента шума. В общем случае уменьшения коэффициента шума усилительный прибор сл выбирать с возможно меньшим значением произведения Поэтому полевой транзистор в первых каскадах приемника почтительнее биполярного. В н рузке выделяется мощность ! ~з 7„0,ч и »1=»«.=(«! «„= 3.9. МАЛОШУМЯШИЕ УСИЛИТЕЛИ СВЧ Кя =. Р,)Р„ (3»и) Нсточник сигнала езонатоо ~Усилительно и ! иигоУзна элемент Рис.
3.23 В диапазонах г!«1, СЧ, ВЧ и ОВЧ не стремятся к онижению коэффициента шума по сравнению с тем, который сстестввнпо реализуется при использовании современных транзисторов, так как внешние радиопомехи препятствуют приему слабых сигналов. В дианззоиах УВЧ, СВЧ и в «длинноволновой» части миллиметрового дч!апазсчча для усиления слабых сигналов исцольз«потея специальные малошумящие усилители — квантовые и параыетрнчесиие, Они обычно строятся как регенвратмвные усилители или (реже) как усилители бегущей волны.
В квантовых усилителях усиление поля принимаемого сигнала происходит вследствие использования виутуимолекулярной энергии вещества. Такие усилители являются малошумящимм, ио имеют сложную конструкцию. В настоящее время их применяют в основном в системах сверхцальней космической связи и в радиоастрономии. Несколько больший уровень собственных шумов имеют параметрические усилители. Их принцип дейсчеия основан,иа преобразовании энергии колебаний местного генератора (генератора «накачки») в энергию усилвваемого сигнала.
Преобразование осуществляется с помощью не.тинейных реактивных элементов, в качестве которых чаще всего используют варзкторы, Регеиератввиыми являются также находящие некоторое применение усилители па туннельных диодах, в которых отрицательное сопротивление обусловлоно особшпчостью вольт-ампермой характеристики диодов в зоне туннельного эффокта.
Общая эквивалентная схема регонеративпого усилителя имеет вид рис. 3.23. Усилитель содержит резонатор (контур Е», Ср) с эквивалентной проводимостью потерь 0м к которому подключены источник сигнала н нагрузка, трансформированные к контуру. Действие источника энергии, обеспечивающего усиление, показано в виде отрицательной проводимости ( — О»»), вносимой в контур, и емкости С»ю На резонансной частоте реактивная проводимость контура равна нулю. Коэффициент усиления по мощность найдем как отношение зчощности в нагрузке к номинальной мощности источчника сигнала а номфнальная мощность источника сигнала определяется фор. у, " ( . фо м лой (1.14). После пощстановки (1.14) н (382) в (381) получим 40н 0и 4 0я 0в (3.83) (0к+ О, + 0„— 0ю,)з 0 (! „)з где 0»=0»40»а О,; 4=-0,»/Π— коэффициент регенерации. Прн д -1 Кг-+со, однако практически получить «силенке больше ' '!О... 20 дБ пе удается, так как усилитель переходит в режим генерации.
Полоса пропускания регеперативпого усилителя Е)е, т = ! ь Мо = 1» Р 02 = ! ь "а ( ! 4) . (3.84) 79 Здесь М»=р0» н ГаМа — соответственно затухание и полоса цропускания ховтура без,регенерации, Как видно из (3.83) и (3.84), увеличение ноэффицивнта усиления сопровождается сужением полосы пропуокания. Д опытном рассматриваемых усилителей являетс я малый ровепь собстост «гяъ лажвенпых шумов. Это в основп . ом тепловые шумы. Их можно уменьшить ох дением. Но, чтобы реализовать малый коэффициент шума, необходимо предотвратить попадание с ствен об ных шумов нагрузки в усилитель, так как этн шумы, л, б т иливаться и выигрыша в реальной чувствительности при- нато силителя еммкка ие б1удет.
Предотвратить переход шумов нагрузки в,резонатор усил можно с помощью напоавлонных нснтилей и ц рку р и и лято ов. Вентили используются в ус . в;=илителях проходного тина,, В нмх сигна л от внтеиоы через !-й вентиль и -, п впятстпоступает в резонатор, уси пленный сигнал через 2-й вентиль, который р в ет попадаписо шумов нагрузки в резонатор, л двод о ится к нагрузке. вует ( . 3.24) сигнал из антенны поступа- В усилителях очражательного типа (рис.
3.2 ) си и к лятор. Усиленный в резонаторе сигнал через циркует в резонатор через циркулятор. и .чято е лятор попадает па вхсд с следующего каскада, Переход энергии в циркучят р возможен только в паправлыиях, указанных стрелками. Шумы нагрузки попадают в согласованную ре ь ю зистивпую цепь, где поглощаются, и не попадают в резонатор. На рисунке показан четырехплечий цирку р. Ш лято, Широкое применение нашли также трехплечие у-циркуляторы. Ссгпо«оооняоя В 70-с гг. были разработаны ма. *гьоугьа лошумящие транзисторные усилнтелн для работы в диапазоне частот до 30 ГГц и выше с показатечими, це Антенно усту паюшимп усилителям на туннельных диодах.
Онн обладают важными преимуществами: высокой надежно. стью, небольшой стоимостью, просто- Незонатор той, однонаправленным усилением, относительно невысоким коэффи. циентом шума, мгновезпыи вхожде- Рис. 3. . 3.24 вием в режим, простотой в обслуживании и возможностью мивиатюри В связи с этим 5>снлители ие туннельиых диодах мало распространены. мепричеокие усилители подробяее рассмотрены в гл.
4. 3.10. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ С ОДНОКОНТУРНЫМИ КАСКАДАМИ, НАСТРОЕННЫМИ НА ОДНУ ЧАСТОТУ (3.87) П г о т » р рг .д (3.90) 89 Усилители промежуточной частоты обычно работают на фикси- рованной частоте и для достижения заданного усиления могут иметь несколько каскадов. Рассмотрим усилитель, содержащий Аг идентичных каскадов.
Для этого используем результаты, полученные в 9 3.3. Для й)- каскадного усилителя коэффициент усиления Кл> (ш) =(К (ш)]" = ( ')у~, ~' / а резонансный коэффициент усиления Кл> (ш ) = (К (ш ))и =(тл))>в> (й)з>. (3.85) Следовательно, (3.86) Км (ы) т» 'л) у„( ПРи Условии ~ух>а~ ~Ум~ (3.88) пРимет вид 177 = ()У)+~')", Прн неравномерности у» полоса пропускания Пт»=7ог(а )' 1)1' уа> — 1 .
При неравномерности у»=0,707 1/» гПо, т» = >!э г(э 1 )г 2 1 = По,>1>(>> (М) (3.88) где Пе, =)ег(> — полоса пропускания каждого каскада; ф>(А>) = )> 2 — 1 — функция числа каскадов. Из (3.88) видно, что для получении заданной полосы пропус- канпи надо расширить полосу каждого каскада.
Для этого зату- хание каждого контура выбирают равным г(з = По, т и >р> (А>) )а. (3.89) Коэффициент прямоугольностн частотной характеристики усилителя зависи~ от числа каскадов, У однокаока>иного усилителя Как>=НЬ С ростом числа ~аока>дов прямоугольность улучшается, однако возможности улучшения оераничйны. Таи, при Л>- оо К» к>='2,5. Фаз>)еая характеристика многокаокадного усилителя Ч>т» =№рт. В ув)гополооных усилителях, нетрудно получить большое усиление. Оно ограничено условием устойчивости, Бели коэффициент >и выГ>ран ие условий,устойчивого усиле>гия (3.54), (3.55), а коэффипнепт л — из условия получения заданного затуха>шя, то сужение полосы прону!мания усилителя сопровождается уменьшением коэффициента усиле>гия. В рассмотремном режиме коэффициент усиления л некоторых пределах не зависит от емкости контура.
Действителнно, прн увеличении емкости до определенного иритического значения С,р умень. шаетсн резонансное сопротивление )1>, одновременно должны быть увеличены коэффициенты ш и л так, чтобы кззффн>>иснт усиления оставался неизменныы, пока л>(1. Поэтому в узкополосных усилителях без ущерба для усиления емкость контура можно увеличивать, что полезно для повышения стабильности, В широкополосных усилителях обычно ш=:1.
Г!рн этом (385) можно представить в аиде Кл (о>о) = (п)1 ы о()ээ) = (л1) ы о!Р)~з) и = (и ! 1'з> а ) ) 2п С Г)о т) (3 91) где С = С»+ Сны х + ла Св*+ См = Сй + л' Свх (3.92) Из (3.91) видно, что коэффициент усиленля тем >меньше, чем больше емкость конпура х полоса час>от, поэтому в широкополосных усилителях прудмо лолучить Гюльшое усиление. Уменьшение емкости ограничено величиной С=С,,+ +л>С„»~ьС, а также соображениями стабилыюстн показателей усилителя, Из (3.91) и (3.92) видно, что коэффициент усиления двояко зависит от ко. эффвциоп а включения и.
Оптимальное значение п„„>=1'Сх /С„. Дальаейш алм>ейшес расширение полосы пропускания уситителя,можмо получить шунтнровэпием контура резистором В„. Преобраз уев (3.91) с >'пегом (3.88): » КЛ> (3.93) Здесь Л;.=л ~ Уа>а(!2иСП,„, — хоэффнциент >снлеиия одного каскада с полосой нропуокания, заданной для многокаскад~ого усилителя; й>»ПУ) =(ф>()У)1». Л(но>китель ф>(Л') показывает, что с увеличением числа каскадов при пеиименпой оолосе вропускапия кожрфицпент усиления каждого каскада уменьшается, так кжк для сохране»ия звдантюй полосы пропускавня п>рнходится увелютнвать затухание контуров канского каскада пропорыиопально >р>(Л>) в соответствии с (3.89). Прн увеличении числа каскадов Л> коэффициент усвленмя К»(ыа) вмачале растет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
