Аналоговые и цифровые радиоприемные устройства

101

Усилители радиочастоты могут быть перестраиваемые, с фиксированной настройкой частоты и служат для обеспечения предварительной избирательно-

сти и повышения чувствительности приёмника.

Усилители промежуточной частоты, как правило, предназначены для ра-

боты на фиксированной частоте и служат для обеспечения заданной избиратель-

ности по соседнему каналу приёма и основного усиления мощности сигнала.

Селективные усилители радиосигналов классифицируются:

по типу используемого усилительного элемента (лампы, биполярные и полевые транзисторы, интегральные микросхемы и т.п.);

по типу используемого базового усилительного элемента (каскады с ОЭ,

ОБ, ОЭ-ОБ, ОИ, ОЗ, дифференциальные каскады и т.д.);

по диапазону принимаемых частот;

по способу связи с источником сигнала и нагрузкой;

по способу реализации заданной избирательности (сосредоточенной и распределённой);

по конструктивному исполнению (избирательные цепи с сосредоточен-

ными и распределёнными параметрами);

 по виду цепей, обеспечивающих селективность (отрезки линий с распре-

делёнными параметрами, отрезки волноводов, полосовые фильтры и др);

по виду ФЧХ (ФНЧ, ФВЧ, полосовые);

по виду функциональной зависимости амплитудной характеристики (ли-

нейные, логарифмические, усилители-ограничители).

При определении конкретных требований к УРЧ необходимо учитывать следующие особенности:

1. Малый уровень сигнала на входе усилителя, малые собственные шумы и высокую степень линейности амплитудной характеристики, широкий динамиче-

ский диапазон входных воздействий на входе УРЧ.

2. Обеспечение в приёмнике диапазонного типа заданный диапазон его пе-

рестройки.

102

3. Малая температурная зависимость основных качественных показателей

усилителя радиочастоты.

При определении конкретных требований к УПЧ учитываются:

1.Заданная избирательность по соседнему каналу.

2.Устойчивость коэффициента усиления.

3.Обеспечение заданной функциональной зависимости амплитудной ха-

рактеристики УПЧ (линейной, логарифмической, ограничительной).

4. Малая температурная зависимость все качественных показателей.

Структурная схема селективного усилителя радиосигналов состоит из кас-

кадов, построенных с использованием базового усилительного элемента (УЭ 1,

УЭ 2), согласующих цепей (СЦ 1, СЦ 2), полосового фильтра (ПФ) (Рис. 4. 30).

Рис. 4. 30. Структурная схема каскада селективного усилителя

В качестве УЭ может быть использован любой усилительный каскад на би-

полярных, полевых транзисторах, ИМС и др. Сложность реализации избиратель-

ной цепи или системы определяется из условия обеспечения заданной избира-

тельности, коэффициента передачи и запаса устойчивости.

4.2.2.Усилители радиочастоты

ВУРЧ наибольшее распространение получили базовые УЭ на основе оди-

ночных каскадов на биполярных и полевых транзисторах на дискретных элемен-

тах или по интегральной технологии. Избирательные цепи, как правило, строятся на основе одиночного колебательного контура. До частот метрового диапазона используют колебательный контур с автотрансформаторным включением базо-

вого УЭ. При сложности физической реализации заданного коэффициента вклю-

чения используют трансформаторную или внутреннеемкостную связь с усили-

тельным каскадом.

Для анализа свойств УРЧ, УЭ заменяют однонаправленными линейными моделями в виде эквивалентной схемы (Рис. 4. 31, а).

Рис. 4. 31. Эквивалентная схема УРЧ с одиночным колебательным контуром Основные расчётные соотношения для усилителей с одиночными колеба-

тельными контурами представляются в виде Y- параметров.

При использовании однотипных УЭ Y11 YН . Осуществив пересчёт пара-

метров УЭ 1 и УЭ 2 для полного их включения в контур, получим эквивалентную схему (Рис. 4. 31, б)

где 1 , 2 , К – число витков относительно нулевого потенциала первого, второго коэффициента включения в контур соответственно.

Эквивалентная ёмкость одиночного контура имеет вид (Рис. 4. 31, в)

CК.Э CК С22.В Н CН.ВН CК n12 C22 n22 CН , а эквивалентные сопротивление потерь, добротность и резонансное сопротивление

104

Коэффициент усиления на произвольной частоте определяется выраже-

нием

Резонансный коэффициент передачи

K0 n1n2 Y21 Rо.е . (4. 100)

На стадии проектирования УРЧ исходят из условия оптимизации фильтра по заданным требованиям избирательности и неравномерности АЧХ в пределах полосы пропускания. Это позволяет передать максимальную мощность от од-

ного УЭ к другому, при сохранении полосы пропускания, с учётом влияния нагрузки и необходимости согласования будет

Передаточные свойства УРЧ связывается с величиной индуктивности ка-

тушки. Поэтому её выбирают так, чтобы вносимая в контур ёмкость не превы-

шала допустимой величины эквивалентной ёмкости контура в целом. В диапа-

зонных УРЧ используют одиночные колебательные контура, а с фиксированной настройкой допускается применение сложных избирательных цепей.

105

4.2.3. Усилители промежуточной частоты

Структурные схемы УПЧ строятся по принципу распределённой или со-

средоточенной избирательности. При распределённой реализации избиратель-

ность и усиление осуществляются поочерёдным каскадированием избиратель-

ных и усилительных звеньев, а при сосредоточенной –отдельным функциональ-

ным узлом – фильтром сосредоточенной селекции (ФСС) и многокаскадным апе-

риодическим усилителем.

При построении УПЧ по схеме распределённой избирательности показа-

тели и характеристики многокаскадных резонансных усилителей зависят от

числа каскадов и типа избирательных систем.

Полоса пропускания одного каскада УПЧ, построенного из идентичных

где (n) – функция расширения полосы пропускания, зависящая от типа и количества избирательных цепей; П1, П – полоса пропускания одного каскада и всего усилителя соответственно.

Эквивалентное затухание одного контура определяется:

тельных каскадов; m1 и m2 – коэффициенты включения в контур усилительного

106

В зависимости от типа резонансных систем в нагрузке n каскадного УПЧ с распределённой избирательностью нормированные АЧХ y(f), ФЧХ (f), (n),

(n) и Kп,отс(n) тракта определяются выражениями:

для одиночных настроенных контуров

107

В УПЧ с фиксированной настройкой частоты используются многозвенные

фильтры с сосредоточенной селекцией (ФСС) (Рис. 4. 32).

Рис. 4. 32. Эквивалентная схема n - звенного ФСС

Основными техническими ФСС характеризуются потерями каждого звена

L0 на резонансной частоте f0. Зависимости обратной величины функции расши-

рения (n) от числа звеньев от 1 до 9 для звеньев с потерями L0 0.25, 0.5 и 0.75

дБ представлены на рисунке (Рис. 4. 33) [36].