Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Такой усилитель называется двухкогглгурггызг ререггеритггсггьт. Упрощенная эквивалентная схема регенеративного усилителя приведена на рис. 4.30. Источник сигнала и нагрузка с трансформированными параметрами подключены к резонатору 6рбр с эквивалентной проводимостью б,. Действие источника энергии, обеспечивающего усиление, показано в виде отрицательной проводимости ( — 0,„), вносимой в контур, и емкости Сии Отрицательная вносимая проводимость определяется входной проводимостью (4.64). На резонансной частоте реактивная проводимость контура равна нулю.
Найдем коэффициент усиления по мощности как отношение мощности в нагрузке к номинальной мощности источника сигнала: Крс = Р и„!Р (4. 65) В нагрузке выделяется мощность Р,и, = 0 б„= (Цбз) 0„= г'„'би г(б, — б„,) . (4.66) где б,=- бс+ б, + б,. Подставляя в (4.65) Р,и„в соответствии с (4.66) и Р, „„, = 7,!4б„получаем коэффициент усиления мощности (4.67) Кр, = 40,0„!б, (! — сс) . Здесь а = 0„„/б, — коэффициент регенерации. При а -+1 Крс-+со, однако практически получить усиление больше 20 дБ не удается, так как усилитель переходит в режим генерации.
Полоса пропускания регенеративного усилителя (4.68) ()с,г гсг~ 1срба ЯФз(! сс) Преобразователи частоты и параметрические усилители Збу где т7,= рб, и ~,д, — соответственно затухание и полоса пропускания контура без регенерации. Из (4.67) и (4.68) видно, что увеличение усиления сопровождается сужением полосы пропускания. В большинстве случаев удается совместить достаточное усиление и требуемую полосу пропускания. Если частота гетеродина, называемого генератором накачки, /; близка к удвоенной частоте усиливаемого сигнала 2то то разностная частотами„,=7; — Г, близка к частоте сигнала и попадает в полосу пропускания входного контура.
В этом случае отпадает необходимость в отдельном выходном контуре и двухконтурный ППУ вырождаемся в одноконтурный. Эквивалентная схема одноконтурного регенеративного ППУ совпадает с приведенной на рис. 4.30. Такой усилитель наиболее прос~ по конструкции и поэтому находил довольно широкое применение в сантиметровом диапазоне волн. Достоинством ППУ является малый уровень собственных шумов, а поскольку постоянный ток в цепи варикапа весьма мал. малы и дробовые шумы.
В ППУ в основном имеют место ~силовые шумы, которые можно уменьшить охлаждением. Но чтобы реализовать малый коэффициент шума, необходимо предотвратить попадание собственных шумов нагрузки в усилитель, поскольку эти шумы, как и сигнал, будут усиливаться и выигрыша в реальной чувствительности приемника не будет. Предотвратить переход шумов нагрузки в резонатор усилителя можно с помощью направленных вентилей и ферритовых циркуляторов. Ферритовые вентили используются в усилителях проходного типа.
В них сигнал от антенны через ферритовый вентиль 1 попадает в резонатор, усиленный сигнач через ферритовый вентиль 2, который препятствует попаданию шумов нагрузки в резонатор, подводится к нагрузке. Отражательные ППУ с ФЦ имеют при одинаковой полосе пропускания в 4 раза больший коэффициент усиления и меньший коэффициент шума, чем проходные, поэтому применяются чаще последних. Регенеративное усиление возможно не только на частоте сигнала, но и на промежуточной частоте, так как в двухконтурном инвертирующем ПЧ активная составляющая выходной проводимости в точках 2 — 2 (см. рис, 4.28) отрицательна.
В этом нетрудно убедиться, подставив в (4.52) параметры (4.60). При резонансе в ВЦ 6„„„= — оз,оз.,С,,!(6н ч- ~л;6,). В неинвертирующем ПЧ активные составляющие входной и выходной проводимое~ей положительны. Поэтому регенеративного усиления не будет. Однако и в этом случае возможно усиление колебаний вследствие преобразования энергии генератора накачки ГЛАВА 4 168 в энергию принятого сигнала с повышением частоты. В соответствии с известным соотношением Мэнли-Роу коэффициент передачи мощности Кл= у;„/Г", зависит от того, во сколько раз повышается частота. Достоинством таких усилителей является широкополоснос~ь и устойчивость, недостатком — то, что усиленный сигнал снимается на частоте, которая много выше частоты входного сигнала. Обычно после такого усилителя следует резистивный ПЧ с понижением частоты.
Усилители с распределенным усилением имеют очень широкую полосу пропускания, но довольно сложны. Они представляют собой замедляющую цепь, через которую проходят бегущие волны принимаемого сигнала и волны генератора накачки. На пути волн размещены варикапы, благодаря усилительному действию которых энергия сигнала нарастает по мере продвижения волны вдоль замедляющей цепи.
Полупроводниковые параметрические усилители обеспечивают наименьшую шумовую температуру в приемниках без специальных охлаждающих устройств. При охлаждении они лишь немного уступают по шумам применяемым в радиоастрономии квантовым усилителям, но гораздо проще по конструкции и более экономичны, так как им не требуется источник сильного магии~- ного поля, который необходим в квантовом усилителе. Для охлаждения первый каскад усили~еля помещают в двойной сосуд Дьюара с жидким гелием и жидким азотом.
В РПрУ систем радиосвязи и телевидения ППУ вытесняются более простыми и надежными транзисторными МШУ, которые поч~и не уступают им по шумовым параметрам. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Как происхолит преобразование частоты? 2. Какие ВАХ должен иметь идеальный смеситель для напряжения сигнала и гетсродина? 3. Какие выводы следуют из обшей теории преобразования на невзаимном элементе? 4. Чем различаются эквивалентные схемы преобразовательных и усилительных каскадов? 5.
Чем отличается крутизна преобразования от крутизны в режиме усиления? б. Какой физический смысл имев~ обратное преобразование частоты? 7 Чем отличается частотная характеристика преобразователя от частотной характеристики усилителя? 3 Чем отличаются частотныс характерисгики преобразователя, работающего в линейном по сигналу режиме. от нелинейного? 9 Как выбирается промежуточная частота в супергетеродинпом приемнике? 1О. Какими мерами ослабляегся действие помех по побочным каналам приема? 11. Перечислите особенности инфрадиппого приемника, его преимушества и недостатки. Преобразователи частоты и параметрические усилители 169 12 Нарисуйте принципиальную схему транзисторного ПЧ на ПТ и БТ, поясните принцип его работы и выбор режима.
13 Нарисуйте схему преобразователя на двузатворном ПТ и в каскодном исполнении. 14 Нарисуйте схему балансного транзисторного ПЧ. опишите его преимущества перел небалансным. 15. Нарисуйте схему ПЧ с компенсацией помех зеркального канала и поясните принцип его работы. 16. Нарисуйте схему транзисторного преобразователя СВЧ с НО. 17. Какие меры принимают при построении преобразователей СВЧ для предотвращения вредного воздействия последствий многократного взаимодействия колебаний комбинационных частот? 18.
Нарисуйте схемы балансных и комбинационных транзисторных слзесителей СВЧ. 19. Нарисуйте схему диодного ПЧ, простого и балансного. 20. Как происходит преобразование частоты в диодном ПЧ? 21. Как происходит параметрическое усиление колебаний в лиолном ПЧ? 22. Что значит инвертирующий преобразователь? 23. Почему ППУ имеют малые собственные шумы? СПИСОКПИТЕРАТУРЫ 1.
Тимофеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. — Мл Радио и связь, 1982. — 112 с. 2. Полевые транзисторы на арссниде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ. 7 Под ред. Д.В. Ди Лоренцо, Д.Д. Канделоуола.— Мх Радио и связь, 1988. -496 с. 3. Микроэлектронные устройства СВЧ! !.И. Веселов. Е.Н. Егоров, Ю.Н. Алехин и дрл Под ред.
Г.И. Веселова — Мл Высшая школа. 1988.— 280 с. 4. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи! Л.Г. Гассанов, А.А,!!ипатов, В.В. Марков, Н.А. Могильченко. — Мэ Радио и связь, 1988. — 288 с. 5. Полупроводниковые параметрические усилители и преобразователи СВЧ 1 В С Эткин, А.С. Берлин, П.П. Бобров и дрц Под рел. В.С. Эткина. — Мл Радио и связь, 1983.— 304 с. 6. Микроэлектронные устройства СВЧ! Н.Т.
Бова, Ю.Г. Ефремов, В.В. Канин и др. — Киев. Техн~ко, 1984.— 184 с. ГЛАВА 5 ДЕТЕКТОРЫ РАДИОСИГНАЛОВ 5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Детектором называют устройство для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции одно~о из параметров входного сигнала. Детекторы можно классифицировать по характеру входного сигнала и виду параметра, который подвергается модуляции, по способу выполнения и т.д. Радиосигналы можно подразделить на три основные группы: 1) непрерывные квазигармонические, в которых передаваемое сообщение заложено в модуляцию одно~о из следующих параметров колебания: амплитуды У,„, частоты у",„, фазы <р,„.
В зависимости от вида модуляции детектируемого сигнала различают амплитудные (АД), частотные (ЧД) и фазовые (ФД) детекторы; 2) радиоимпульсные, в которых сообщение передается с помощью модуляции одного из следующих параметров сигнала: пикового напряжения У,„„, частоты 1,„, длительности импульса т„ (широтно-импульсная модуляция ШИМ), времени начала импульса г„„(временная импульсная модуляция ВИМ). Для детектирования подобных сигналов используют детекторы радиоимпульсов; 3) видеоимпульсные, модуляция которых может осуществляться изменением пикового значения импульса У„„, (амплитудно- импульсная модуляция АИМ), длительности импульса т„(ШИМ), времени начала импульса г„„(ВИМ или ФИМ); возможно изменение комбинации импульсов в группе (импульсно-кодовая модуляция — ИКМ).
Детектирование подобных сигналов осуществляется детектором видеоимпульсов и декодерами. Детектор, реагирующий на пиковое значение видеоимпульса, называют пггковыак В зависимости от способа обработки сигнала детекторы бывают аналоговыми и цифровыми. Амплитудный детектор — устройство, на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Если на входе АД действует напрям<ение и„, модулированное по амплитуде колебанием с частотой г, то график изменения этого напряжения во времени и его спектр имеют вид, показанный на рис.
5.1, а. Напряжение на Детекторы радиосигналов квх х х квх Ед л Е АД Ехсгг о гга ,Гх-" .а 4'Е.~ а1 Рис. 6.1 выходе детектора Е„(рис. 5.1, б) долягно меняться в соответствии с законом изменения огибающей У,„входного напряжения и,х Как известно, спектр АМ колебания при модуляции тоном с частотой Е состоит из трех составляющих: несущего колебания с несущей частотой Е, и амплитудой Егх и двух боковых составляющих с частотами т'„+ Г и ~;,— Е и амплитудами 0.5т(/х (гл — коэффициент модуляции); спектр продетектированного напряжения Ех состоит из двух составляющих: постоянной составляющей Е„на частоте~= 0 и низкочастотной составляющей с частотой Г и амплитудой Егг (рис. 5.1, в). Таким образом, напряжение на выходе АД содержит составляющие частот, которых не было во входном напряжении.
Поэтому задача амплитудного детектирования не сводится к простой фильтрации с помощью линейной цепи с постоянными параметрами (линейная цепь с постоянными параметрами не создает составляющих с новыми частотами). Новые частотные составляющие могут возникнуть ~олько при прохождении сигнала через параметрическую линейную либо через нелинейную цепь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
