Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Например, в радиовещательных приемниках сигналов с АМ обычно );„, = 465 кГц, с ЧМ ! 07 МГц, в Р11ру радиорелейных и спутниковых систем связи 70 МГц. Исгмщя из функционального пазначсния УПЧ, их основными каче«~вен~олми показателями являются; коэффициент усиления по напряжспи и К, полоса пропускания )7, обычно по уровню 3 дБ (Пр р), онрс;шлясмая допустимыми частотными искажениями при- Усилители радиосигналов нимасмого снпюла, избирательность по соседнему каналу Яе !или коэффициент прямоугольности lсег). По относительной ширине полосы пропускания УПЧ подразделяют на узкополосные (>7>1,„, < < 0,05) и широкополосные (Е?~~;„,> 0,05).
На частоте 7"„значение модуля коэффициента усиления УПЧ Кс, в зависимости от назначения РПрУ может составлять 10 ...1О . Типовые полосы пропускания в радиовещательных приемниках ЛМ сигналов 8...10 кГц, в приемниках ЧМ сигналов 250 кГц, в РГ1РУ систем радиорелейной и спутниковой связи 12...34 МГц. В приемниках СВЧ, в которых в качестве первых каскадов используются диодные ПЧ, предъявляются также достаточно жесткие требования и к шумовым параметрам УПЧ !см. >5 1.5). Поскольку аналоговый УПс! представляет собой многокаскадный усилитель, содержащий частотно-избирательные цепи, его можно реализовать двумя способами.
В УПс! с распределенной избирательностью !рис. 3.27, а) в каждом каскаде кроме УП имеется своя избирательная цепь !ИЦ), т.е. происходит постепенное покаскадное накопление усиления и избирательности. В качестве ИЦ используются цепи межкаскадной связи в виде одиночных колсбательных контуров или связанных контуров на основе ЕС-элементов, применяются и активные ЛС-цепи, не содер>кашне индуктивных элементов, Усилители с сосредоточенной избирательностью !рис. 3.27, б) содер>кат обычно апериодический или слабо избирательный многокаскадный усилитель и фильтр сосредоточенной избирательности !ФСИ); таким образом, функции усиления и избирательности оказываются разделенными.
В качестве ФСИ используются многозвенные ЕС-фильтрь>, ЛВСФ. пьезоэлектрические фильтры на объем~>ых !ОЛВ) и поверхностных (ПЛВ) акустических вол~>ах, а также электромсханические. В УПЧ с распределенной избирательностью более полно используется усилительный потенциал. что позволяет обеспечивать необходимое усиление меньшим числом каскадов. Однако такие усилители сложнес в настройке и экс- 'гльг — — — УП ИЦ вЂ” — — Кь бех о Рис. 3.27 гллвл з 114 к ( л>лУ>, )7, (+Д (3.85) Модуль коэффициента усиления (3.86) а рс >опален ый коэффициент усиления (г, = О) ~о (3.87) ~7>с ! У>к>! — моДУль кРУтизны тРанзистоРа на Резонансной частоте В узкополосном УП"! крутизну транзистора в 'пределах полосы плуатации, менее технологичны, чем УПЧ с сосредоточенной избирательностью, обладающие кроме того более высокой стабильностью характеристик.
Если РПРУ должно работа~ь в условиях большого уровня внешних помех, что часто имеет место в диапазонах умеренно высоких частот, избирательность УПЧ необходимо обеспечить возмоягно ближе к входу, чтобы предотвратить нелинейные иска>кения в нем. В таких случаях целесообразно использовать схему с сосредоточенной избирательностью, включая ФСИ непосредственно на выходе ПЧ. В приемниках СВЧ, где вероятность появления сильных помех относительно мала, могут применяться УПЧ с распределенной избирательностью.
Особое место в современных РПрУ занимают УПЧ на основе дискретных и цифровых фильтров, Рассмо~рим сначала основные особенности УПЧ с распределенной изоирательностью. Из теории электрических цепей извес~но, что формирование АЧХ и ФЧХ необходимой формы может достигаться применением различных комбинаций одно- и двухконтурных, настроенных на одинаковые частоты или расс~роенных резонансных цепей. Однако при массовом производстве РПрУ наименее трудоемкими в настройке, обладающими сравнительно невысокой чувствительностью к дестабилизирующим факторам и в то же время наиболее технологичными оказываются УПЧ, построенные на одинаковых каскадах с простыми однотипными избирательными цепями; одиночными контурами и двумя связанными контурами. !<оэффициент усиления )У-каскадного транзисторного УПь! с идентичными одноконтурными каскадами (см.
рис. 3.2), настроенными на частоту („„, в соответствии с (3.8) определяется выра>ке- нием Усилители радиосигналов 115 пропускания можно считать постоянной: ) К„! = ~ Уз|с1 При этом условии из (3.86), (3.87) получаем выраэг<ение для нормированной АЧХ: а' )г (~~+~г) гг (3.88) Из (3.88) можно определить полосу пропускания УПЧ по уровню 3 дБ: Пггс.т= 1лр<~эк Г2 — 1 = Пс г 1/~2 — 1, (3.89) где Пк,=7гягг,„— полоса пропускания одиночного каскада.
Из (3.89) следует, что с ростом числа идентичных каскадов результирующая полоса пропускания УПЧ сужается. Для получения полосы Пнк, необходимо затухание каждого из Аг нагруженных контуров делать равным галл )7ггс7ТрзИ (3.90) Из (3.90) видно, что для сохранения заданной полосы при увеличении числа каскадов приходится увеличивать затухание контуров каждого каскада, уменьшая тем самым их усиление. Усилители на одиночных контурах просты в настройке, но при одинаковых коэффициентах усиления имеют меньшую по сравнению с усилителями других типов полосу пропускания и наихудший коэффициент прямоугольности. В УПЧ с двумя связанными контурами в каждом каскаде наибольшее применение находят индуктивная трансформаторная и внешнеемкостная связь. На рис. 3,28 показана принципиальная схема транзисторного каскада с индуктивной связью мезкду контурами.
Полагая контуры идентичными и пренебрегая изменением Рис. 3.28 ГЛАВА З 116 крутизны транзистора в полосе пропускания, на основе известного в теории электрических цепей выра>кения для коэффициента пере- дачи двухконтурного фильтра можно получить нормированную АЧХ Аг-каскадного УПЧ такого типа: 3> ~>)> 4~> ~« ~ 1+Р> (3.91) где р = /с„ۄ— обобщенный коэффициент связи между контурами. Анализ (3.91) показывает, что при !3 < 1 АЧХ имеет одногорбый характер, при !> = !3,р= 1 обладает максимально плоской вершиной, а при Р > !)ч, становится двугорбой; на цен~ральной частоте настройки Г„„1г, = О) появляется впадина, увеличивающаяся с ростом !3.
Коэффициент усиления на этой частоте К«, = — тп ! У> ! Я, . Если глубина впадины равна допусти— >м з мой неравномерности в пределах полосы пропускания, АЧХ наиболее близка к прямоугольной. При !3 = !З,„реализуется максимальный коэффициент усиления одиночного каскада, ФЧХ всего усилителя наиболее близка к линейной, облегчается настройка фильтров. Для реализации полосы пропускания на уровне 3 дБ затухание каждого контура должно быль «>,„. = П„к>У1„, Г2х1Г2 — !. Достоинства УПЧ на связанных контурах по сравнению с усилителями на одиночных заключаются в большем усилении на каскад при заданной полосе и лучшей избирательности.
Их недостаток — более сложные конструктивная реализация и настройка. Для создания УПЧ с широкой полосой пропускания при повышенных коэффициенте усиления и избирательности, с высокой линейностью ФЧХ применяют каскадное вкл>очение рассмотренных выше усилителей с разнотипными или различно настроенными избирательными цепями. Достаточно стабильные чебышевские и максимально плоские АЧХ могут реализовываться путем каскадного соединения усилителя на одиночном контуре, настроенном на /'„„, и усилителя на связанных контурах с Р > !3ч„обеспечивающего двугорбую характеристику, симметричную относи~с>плю /„„, Аналогичные характеристики получаются при каскадном включении, например, трех одноконтурных усилителей, один пз ко~орик настроен на частоту~р, а два других симметрично расс~рос>пы относительно нее («расстроенная тройка»).
На таком же >принци~>с строятся УПЧ на «расстроенных парах», «расстроенных ня терках» и т.д. Усилители радиосигналов 117 Чебышевской и максимально плоской АЧХ соответствуют нелинейные ФЧХ. Поскольку в ряде систем радиосвязи, например в многоканальных аналоговых и цифровых радиорелейных и спутниковых системах, для предотвращения искажений сигналов к линейности ФЧХ (неравномерности характеристики ГВЗ) РПрУ предъявляются весьма жесткие требования, при построении соответствующих УПЧ принимаются специальные меры по линеаризации фазовых характеристик, Иногда требуется обеспечить ФЧХ специальной формы, например квадратичной.
Наиболее распространенный способ корректировки или формирования ФЧХ заключается в том, что сначала формируют требуемую АЧХ, а затем включают корректирующие цепи (фазовые звенья), реализующие требуемую ФЧХ, но не изменяющие АЧХ. Кроме того, близкую к линейной ФЧХ имеет усилитель с гауссовской (бесселевой) формой Аь!Х. В качестве УП в УПЧ широко применяются универсальные и специализированные аналоговые ИМС, такие как ОУ, дифференциальные усили~ельные каскады, широкополосные универсальные усилители, а также различные многофункциональные ИМС для радиоприемников.
При повышенных требованиях к частотному и динамическому диапазонам, а также коэффициенту шума УПЧ выполняются на высокочастотных БТ и ПТ, причем наиболее широко используется схема включения с ОЭ (ОИ) и каскодная схема ОЭ вЂ” ОБ, позволяющая повысить коэффициен~ устойчивого усиления. Если УПЧ реализуется в микроэлектронном исполнении, выполнение катушек индуктивности необходимых номиналов и добротностей затруднено и их стремятся исключить, используя активные )гС-цепи. Одно из возмо>кных решений заключается в применении гираторов, преобразующих емкостное сопротивление конденсатора С„на выходных зажимах в индуктивное сопротивление на входных: 2„,=)о>С„Я~, где ггс — сопротивление гирации. Гира- торы, представляющие собой инверторы полного сопротивления, на частотах 100...200 кГц реализуются в виде серийных ИМС, а на более высоких (до 1О МГц) — на дискретных высокочастотных транзисторах.
Применение гираторов ограничено тем не менее их о~носительной низкочастотностью. 3.12. ФИЛЬТРЫ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ ТРАКТОВ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ Наиболее распространенные ФСИ представляют собой 2.С-фильтрьк образованные каскадным включением элементарных полосовых звеньев, согласованных между собой по характеристи- ГЛАВА З ИВ Рис. 3.29 Рис. 3.30 ческому сопротивлению Ро. В таком звене (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
