Аналоговые и цифровые радиоприемные устройства

91

Максимальный коэффициент передачи при оптимальной связи, с учётом сделанных допущений

Как видно из (4.69), при уменьшении эквивалентной добротности контура коэффициент передачи возрастает. Это обусловлено тем, что при условии QЭ Q

собственными потерями в контуре можно пренебречь и рассматривать его как идеальный трансформатор:

Схема одноконтурной ВЦ с автотрансформаторной связью с антенной

(Рис. 4. 26).

93

обеспечивают плавную перестройку частоты, вторые – подстройку в определён-

ных дискретных точках диапазона. Наибольшее распространение получило элек-

тронная перестройка на варикапах, ёмкость которых зависит от величины обрат-

ного напряжения.

Достоинствами варикапов являются: малый расход мощности на управле-

ние, высокая стабильность ёмкости n-p перехода при изменении температуры окружающей среды, практически безынерционное изменение ёмкости n-p пере-

хода, высокая добротность, широкий частотный диапазон применения варика-

пов, низкий уровень собственных шумов и т.д.

Недостатком варикапов является нелинейность вольтфарадной характери-

стики, зависящая от соотношения уровня высокочастотного воздействия и вели-

чины сигнала управления, что может приводить к нелинейным явлениям. Зави-

симость ёмкости и добротности варикапов от частоты, начального смещения и уровня воздействующего сигнала приводит к изменениям характеристик колеба-

тельного контура.

Для контура (Рис. 4. 27а) добротность определяется выражением

где C0 – постоянная ёмкость контура.

Добротность контура определяется добротностью индуктивной и ёмкост-

ной ветвями контура (Рис. 4. 27в). Добротность ёмкостной ветви контура опре-

деляется выражением

Включение последовательного конденсатора C2 позволяет уменьшить по-

тери, вносимые в контур варикапом, но приводит к уменьшению коэффициента

Рис. 4. 28. Схемы ВЦ с варикапом (а) и с варикапной матрицей (б)

Схема управления частотой настройки варикапов осуществляется измене-

нием обратного напряжения смещения на диоде через сопротивление Rф. Значе-

ние сопротивления Rф выбирается таким образом, чтобы оно не шунтировало ко-

лебательный контур и превышало величину резонансного сопротивления кон-

тура в 10…20 раз.

Зависимость емкости варикапа от напряжения управления описывается выражением

где: Сспр., Сраб. – справочная и рабочая емкости варикапа, в пФ;

Uспр. – напряжение смещения, при котором задана справочная емкость, в В; Uупр. –напряжение управления на варикапе, в В.

n – коэффициент аппроксимации вольтфарадной характеристики варикапа, характеризирующий плавность p-n перехода.

При использовании варикапов, предпочтение отдается схеме с стречно-по-

следовательным их включением (Рис. 4. 28б). Промышленный выпуск варикапов

в виде матриц позволяет обеспечить их идентичность.

4.1.8. Шумовые свойства антенно-фидерной системы

Шумы ВЦ с транзисторным каскадом при ненастроенной антенне. Реаль-

ная чувствительность приёмника, работающего от открытой антенны, может быть получена из (2.7) при подстановке

где NПР – коэффициент шума радиоприёмника; Ш – шумовая полоса пропуска-

ния приёмника; вых – отношение сигнал/помеха (по напряжению) на выходе радиочастотного тракта приёмника.

96

Для приёмников АМ сигналов вых

для приёмников ЧМ сигналов вых

где вых/ – отношение сигнал/помеха на выходе детектора радиоприёмника, заданное в зависимости от необходимого качества работы (например, для вещательных радиоприёмников 20…26 дБ); mАМ – глубина амплитудной мо-

дуляции; mЧМ fД / fД max ; fД – девиация частоты, принятая при измерении чувствительности; fД max – наибольшая допустимая девиация частоты;

ВЧМ – выигрыш в помехоустойчивости при переходе от АМ к ЧМ при флуктуационный помехах, где индекс частотной модуляции m fД max / Fmax ; Fmax – максимальная модулирующая частота.

Для приёмников умеренно высоких частот NПР NВЦ , выражение для ре-

альной чувствительности

GK/ и GA/ – приведённые ко входу активного элемента активные проводимости контура и А, В – трансформированная со стороны входа реактивная проводи-

мость.

GA

В GK/

Рис. 4. 29. Шумовая модель эквивалентная схемы ВЦ и транзистора Для одноконтурной входной цепи коэффициент шума [11]

где NТР – коэффициент шума транзистора, который работает от генератора с внутренней проводимостью GГ GK/ GA/ ; rсв – сопротивление потерь катушки связи.

Коэффициент шума первого транзистора зависит от режима по постоян-

ному току, типа каскада, рабочей частоты f0, а также от проводимости генератора

GГ.

В диапазоне f0 (0,1...0,2) f , где f – граничная частота транзистора по ко-

эффициенту передачи по току в схеме с общей базой ( ). Для определения NТР

можно использовать приближенные формулы:

туре 200С; rБ – сопротивление базовой области транзистора; – ко-

эффициент усиления по току в схеме с общей базой на низких частотах; D = 1…5 – дробовый коэффициент, зависящий от качества и технологии изготовления транзистора.

При работе транзистора в преобразовательном режиме его коэффициент

шума существенно возрастает по сравнению с режимом усиления и достигает

величины N.ПР 4 NТР . Минимизация шумов транзистора может быть обеспе-

чена за счёт подбора связи контура с транзистором:

99

антенной, и условие согласования транзистора по минимуму шума (4. 82) обра-

зуют систему [11]

Коэффициент шума ВЦ с каскадом на полевом транзисторе (ПТ) с p-n пе-

реходом в предположении, что током затвора можно пренебречь, а также для транзисторов со структурой МОП

где S – крутизна характеристики полевого транзистора (1.8).

Коэффициент шума ПТ на СВЧ ниже, чем у биполярных.

Коэффициент шума всего радиоприёмника определяется выражением

где LВХ – затухание входного тракта радиоприёмного устройства, равное обратной величине коэффициента передачи от антенны до ВЦ;