Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В этом случае (4.23) О (О/ )+1ПК,— П' Представим (4.22) в ~виде /11, т/ 1 и2 Кетах=о,37'Яг/Ягхг, где хт=ипр/(1 — ', "г 1 — цпр) Коэффициент х, характеризует эффоктивиосгь .днодмого преобразователя. Рассчитанный по (4.23) н (4.24) график зависимости х, от О прн (званых Кх дан па рнс. 4.24. р!з формул и рис. 4.24 енино, что х, всегдз маньи~с единицы, т. е, идеальное преобразование пе получается.
Кроме того, рнг. 4.24 указывает на возможность оптимального ренгима диоча, в котором хь а следовательно, и Кр максимальны. Угол отсечки О можно подобрать, изменяя напряжение Е (ом. рис. 4.17) н аып. литуду Еь 4.12. ШУМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ П реобразователь является одним из первых р х каскадов прием- тому от его шумов существенно зависит чувствитель- ность приемника.
Причины шумов преобразователя те же, что и и рассмотрены в гл. 3. в других каскадах, онн известны из курса элект о б ронных прн оров О р е на невзаимпом электронном прибо В преоб азовател ) у озннка~от вследствие флуктуаций потоков заре рядов в самом электронном приборе и тепловых фл кт а ий Как в усилителе, так и в преобразователе из широкого спектра шума усилительного прибора на выход тракта промежуточной частоты попадает то лько часть, которая совпадает с полосой про- пускания. Как известно из теории электронных прибо ов, с квадрат ш мового тока и и оров, средний и ибо а. Особ у.
ока пропорционален току в цепи электронног о что эт р р . епность режима преобразователя состои т в том, ква ат от ток изменяется с частотой гетеродина и оэтому средний налеп с драт части спектра шума в полосе пропуска ния пропорцио- Ш м реднему значению (постоянной составляю й) ще ) тока.
умовой ток во входной цепи преобразователя б широкий спект чем и ля имеет олее тр, чем па выходе УПЧ; ширина его определяется полосой пропускания тракта радиочастоты до преобразователя. Если с ля расчета шума можно применить схему, подобную ис. 3.21. Р точно елективность цепи на частотах побочных к аналов недоставелика, то части этого спектра, совпадающие б каналами после и ие с по очными преобразователя попадут в полосу пропускания тракта промежуточной частоты н общий шум на выходе и еоб- разователя возрастет.
м а выходе преоб- а вхо Если входная проводимость преобразователя н . 4.!1 а рис.. дв„ в одное напряжение (/ь то мощность, потр б е ляемая от источвх= Щвх. ВЫХОДНав МОЩНОСТЬ ПРИ НанркжЕНИИ (/Х И проводимости нагрузки дв Р,„х=(/'рххр. Следовате в/ ~ —— К„, коэффициент передачи преобразователя по МОЩНОСТИ Кг'= Рвых/Рвх = К вр (Дв/К~) ° Пусть средний квадрат напряжения собственного шума пре- образователя на его выхо У', Р, =(/Р де ы,вр, чему соответствует мощность ,р= „ров. Если от источника сигнала поступает шум мощ- НОСТЬЮ Р~р, ТО ПОЛНая МОЩНОСТЬ Р~.вых= РырКр+ (/ м врой КОЭ фнциеит шума преобразователя Ш„=Р.,,„,/Р„,К,=1+(и.
й,~Р..К ) или с учетом значения Кр вр + (((/ йх /Р К> )) ° об азова Если бы тот же электронный прибор использовался р теле, а в усилителе с коэффициентом усиления К, то не в пре- коэффициент шума был бы Ш=!+! (О' я1/Р оК')), где 1~' и 122 К вЂ” средний квадрат напряжения собственного шума и коэффициент усиления в режиме усиления. При близких значениях Пв и 0' „р различие коэффициентов шума связано с неодинаковостью К,р и К В Э 4.7 было показано, что коэффициент усиления в режиме преобразования при полном использовании возможностей электронного прибора примерно в 4 раза меньше, чем в режиме усиления. Отсюда следует, что коэффициент шума преобразователя значительно больше коэффициента шума усилителя.
Коэффициент шума может возрастать также потому, что к обычным шумам электронного прибора на частоте /,р выходного резонансного контура прибавятся шумы, попадающие в полосу пропускапия вследствие преобразования. В результате коэффи- циент шума приемника может существенно возрасти. Избе>кать этого можно, если преобразователю будет предшествовать усили- тель с малым собственным шумом и большим коэффициентом усиления; это видно из формулы (1.26). Шум в диодном преобразователе состоит из следующих компонентов: тепловой шум во входной цепи в полосе частот принимаемого сигнала, перенесенньш в результате преобразования в полосу пропускания УПЧ.
Средний квадрат этого шумового тока согласно (!.5) равен 4 йТПд„, где д„— проводимость потерь входного контура. Этот ток замыкается в цепи, составленной тремя параллельными проводимостями; проводимостью контура дв1 (см. 5 1.!0), приведенной проводимостью источника сигнала п>в,хх, и входной проводимостью преобразователя я„. Последняя отражает процесс прохождения теплового >пума входной цепи через преобразователь. Этот шум в результате прямого преобразования создает напряжение проме>куточпой частоты на выходе и вследствие обратного преоб>разовапия вновь переносится в полосу частот входного сигнала; тепловой шум входной цепи в полосе частот зеркального канала, перенесенный в полосу пропускания УПЧ.
Этот шум играет заметную роль при широкой полосе пропускания входной цепи, захватывающей зеркальный канал; на его прохождение также влияет обратное преобразование частоты; тепловой шум выходной цепи преобразователя в полосе пропускапия УПЧ. Средний квадрат этого шумового тока равен 4йТП (йвв+и>'вар), где д„в — проводимость выходного контура, а т',дх — приведенная проводимость нагрузки.
Если в цепи нагрузки имеются дополнительные источники шума, то они также должны быть учтены. Этот шумовой ток замыкается через цепь, содеРжащУю аахм п>рвов и пРоводимость пРеобРазователЯ со стоРоны его выходнои цепи. Последняя определяется так же, как входная проводимость со стороны источника, и отражает особенность прохождения шума выходной цепи: этот шум вследствие обратного преобразования переносится в полосу частот сигнала и создает напряжение иа входном контуре, которое затем в результа- 123 те прямого преобразования переносится обратно в полосу пропускаиия УПЧ.
Некотору1о роль может играть также перенос шума выходной цепи в зеркальный канал. Во входной цепи пря этом образуется шумовое напряжение, которое вновь преобразу- ' ется в шум промежуточной частоты. Отсюда видно, что влияние входной цепи на результирующее напряжение теплового шума выходной цепи может иметь сложный характер; шумовой ток диода, создающий напряжение в выходпой цепи, в полосе пропускания УПЧ.
Этот ток содержит тепловую составляющую, но в основном определяется дробовым эффектом, средний квадрат которого, ка: известно из теории электронных приборов, равен 2 е(рП (е — заряд. электрона, 7, — постоянная слагающая тока диода); шумовой ток диода, создающий напряжения во входной цешч в полосе частот сигнала и в полосе зеркального канала. Эти напряжения переиосятся в полосу пропускания УПЧ в результате прямого преобразования. Коэффициент шума преобразователя Ши„определяется, как и вь ше, в предположении, что иа вход поступает шум от источника с мощностью Р,ир.
Коэффициент шума равен отиошенйю суммы мощностей (или средних квадратов напряжения), вызванных перечислсинымп факторами, к мощности, вызванной действием только Р~р Для преобразователя и последующего УПЧ при согласовании в цепях связи в соотпетстии с (1.28) коэффициент шума Ш = Шрр+ ((Шг !БАКР .
! (4.251 где Кр„р — коэффициент передачи преобразователя по мощностя; Ш, — коэффициент шума усилителя. Этп величины зависят от подводимого к диоду напряжения гетеродипа. При малом напряжении ток диода ма.ч и соответственно мал коэффициент передачи Ке„р. Общий коэффициент шума пря этом велик из-за второго слагаемого в (4.25).
Если увеличить напряжение гетсродипа, то Крир возрастет и коэффициеит шума уменьшится. По мере увеличения напряжения гетсродииа рост Кр„, замедляется и второе слагаемое в (4.25) стабилизируется. В то же время и результате возрастания тока дпода увеличивается коэффициент шума собственно иреобразоэачсчя, т. с. первое слагаемое в (4.25). Соответственно растет и общий коэффициент шума.
Отсюда следует, что Ш имеет минимум при опредг- Ггс лепном напряжении гетеродииа. ~ш.с ~г Помимо шума, вызванного дробопыц эффектом в диоде, и тепловых шумов, в преобразователе играют роль шумы Рис. 4.28 гстеродина, Вследствие различных причин гснеряруемос напряжение имеет флуктуирующую фазу. Обычно эти флуктуации невелики: не превышают тысячпых долей градуса. Напряжение гетеродипа имеет также небольшую (с глубиной в доли процента) амплитудную модуляцию. В результате колебания гетеродииа представляются ис одпой спектральной линией, а спектром из основного колебания (у„и боковых полос, как это схематически показано иа рис.
4.25. Боковые полосы по свойствам аналогичны флуктуациоиным шумам других компонентов, они называются шумами гетеродииа. Уровень их невелик: он меньше уровня основного колебания в сотни тысяч раз. Ширина спектра шума гетеродина зависит от полосы пропуск ания резопаисиой цепи гетеродпиа, слсдовательио, она тем больше, чем выше частота. С учетом напряжения шума гетеродии (7 „эквивалентную схему преобразователя на рис. 4.!7 можно представить в виде схемы па рпс. 4.25, из которой видно, что (7... складывастся с напряжением сигнала и вместе с ппм действует иа преобразователь. Предположим, что в спектре шума на рис.
4.25,а окажется полоса со средней частотой (,. После преобразования эта полоса бУдет пеРспесепа па частотУ (ир (имеетсЯ в видУ пРеобРазовапие 1-го порядка, т. е. й= 1). В полосу пропускаиия ,попадет часть полосы шума, равная полосе пропусканпя УПЧ П. Кроме того, в почосе пропускаиия приемника после преобразования окажется и полоса шума гетеродина со средней частотой, равной частоте зеркального канала 1, (обе полосы отмечены иа рис. 4.25). На сантиметровых и миллиметровых волках шумы гетероднпа могут приводить к увеличению коэффициента шума преобразователя и дпа и более раз. На дециметровых и более длинных волнах ширина спектра шумов гетеродина сужается и частоты 1, и 1, оказываются за пределами спектра (рис. 4.25,6); прк этом шумы гетеродина ие попадают в приемник. Это же имеет место при увеличении пРомежУточной частоты (ир, что ведет к Удалению частог ), и 1-, от частоты гетеродина ),.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
