3.5.4 Підсилювачі з підвищеною вибірковістю
Для підвищення вибірковості як навантаження каскаду доцільно використовувати фільтри зосередженої селекції (ФЗС). У якості ФЗС можуть бути використані:
системи з декількох зв'язаних коливальних контурів;
багатоланкові трьохелементні LC-Фільтри;
електромеханічні фільтри;
п’єзокерамічні фільтри (ПКФ);
кварцові фільтри;
фільтри на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ).
У системах мобільного зв'язку найбільше застосування одержали п’єзокерамічні фільтри й фільтри на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ).
Підсилювач із навантаженням у вигляді п’єзокерамічного фільтра (ПКФ) представлений на рис 3.20.
Рисунок 3.20 - Підсилювач із навантаженням у вигляді п’єзокерамічного фільтра
П’єзокерамічний ефект спостерігається не тільки в кристалах, але й у полікристалічних речовинах, до яких відносяться сегнетоелектричні кераміки (п’єзокераміки) титаніту барію, цирконато-титанату свинцю й ряд інших. ПКФ забезпечує високу вибірковість.
Підсилювач із навантаженням у вигляді фільтра на ПАХ представлений у вигляді схеми (рис. 3.21)
Рисунок 3.21 - Підсилювач із навантаженням у вигляді фільтра на ПАХ
Фільтри на ПАХ являють собою конструкцію, що містить п’єзоелектричну „підстилку” (на основі ніобата літію, танталу літію й ін.), на якій за допомогою фотолітографічної технології розміщається штирьова електродна структура, що містить вхідний і вихідний перетворювачі. При подачі на вхідний перетворювач вхідного сигналу через п'єзоефект в „підстилці” завдяки пружним деформаціям виникають поверхневі акустичні хвилі.
Ці хвилі поширюються по поверхні „підстилки” фільтра й досягають вихідного перетворювача.
Фільтри ПАХ відносяться до класу немінімально-фазових ланцюгів, тому вони дозволяють одержати довільну форму АЧХ при досить лінійній ФЧХ.
3.6 Малошумливі підсилювачі
Малошумливі підсилювачі (МШП) використовуються в РПрП для зниження коефіцієнта шуму, еквівалентної шумової температури й підвищення тим самим чутливості прийомного пристрою.
Основні технічні вимоги, пропоновані до МШП:
ширина смуги робочих частот може досягати 15...20% середньої робочої частоти;
шумова температура МШП повинна бути мінімальною;
коефіцієнт підсилення МШП по потужності;
лінійність амплітудної характеристики.
Серед різноманіття типів МШП найбільш широке застосування отримали широкосмугові малошумливі підсилювачі на транзисторах і напівпровідникові параметричні.
Зупинимося коротко на параметричних малошумливих підсилювачах.
3.6.1 Малошумливі параметричні підсилювачі радіосигналів
В
основі роботи параметричного МШП [5]
лежить фізичний процес перетворення
енергії джерела високочастотного
коливання (так званого генератора
«накачування») в енергію вихідного
коливання. Обмін енергії здійснюється
за допомогою реактивного елемента –
ємності або індуктивності, величини
яких
або
змінюються як функції часу завдяки
керуванню генератором «накачування».
Параметричні підсилювачі радіочастоти
поряд з посиленням високочастотного
сигналу можуть здійснювати також
перетворення його частоти.
Покажемо
на прикладі (рис. 3.22), що відповідна зміна
ємності
приводить до ефекту посилення сигналу
в коливальному контурі.
Рисунок 3.22
Відомо,
що напруга
,
заряд
і ємність конденсатора зв'язані
співвідношенням
або
.
Диференціюючи
ліву й праву частини виразу
по відповідним змінним
і
,
знаходимо
або
.
Для
приростів
і
можна вважати, що
й
.
Тоді
.
Таким чином, зміни ємності контуру
на величину
приводить до зміни напруги на конденсаторі:
для
одержуємо
.
Фізично сутність посилення сигналу в параметричному підсилювачі полягає в цілеспрямованому відборі енергії від джерела (генератора «накачування»), керуючого ємністю . Ця енергія, що запасається в конденсаторі, потім передається в контур, що приводить до регенерації втрат контуру й збільшення рівня сигналу на його виході. Таким чином, за допомогою генератора «накачування» у контур як би нагнітається («накачується») енергія від допоміжного джерела.
Найпростішим параметричним підсилювачем (ПП) є одноконтурний підсилювач (рис. 3.23).
Рисунок 3.23 - Одноконтурний параметричний підсилювач
Як
змінна ємність
використовується напівпровідниковий
діод (наприклад варикап). Напруга на
діоді складається з постійної напруги
зсуву
й змінної напруги накачування
.
Ємність діода змінюється із частотою
генератора накачування.
Корисний
сигнал через фільтр
,
настроєний на частоту накачування,
надходить у контур. Цей фільтр забезпечує
розв'язку джерела накачування. Фільтр
настроєний на частоту сигналу й послабляє
шунтуючу дію генератора накачування.
Фільтр
,
настроєний на частоту накачування,
послабляє шунтуючу дія опору навантаження
на генератор накачування.
Двоконтурний ПП представлений схемою (рис. 3.24)
Рисунок 3.24 - Двоконтурний параметричний підсилювач
Тут
контур з
,
- сигнальний. Контур з
,
- холостий контур.
Частота
генератора накачування може бути взята
як
.
Усильний сигнал знімається із сигнального контуру. Такий підсилювач називається двоконтурним регенеративним підсилювачем. Якщо посилений сигнал знімається з холостого контуру, то підсилювач називається регенеративним перетворювачем.
Ефективна шумова температура двоконтурного ПП визначається виразом
,
де 
- температура навколишнього середовища;
-
частота настроювання холостого контуру.
Звідси виходить, що для зменшення потужності шумів ПП (підвищення чутливості РПрП) необхідно збільшувати частоту коливань генератора накачування й зменшувати температуру навколишнього середовища.