книги из ГПНТБ / Радиоприемные устройства учебник

OiS iQi— ®:

1%

U J 2 , а между точками 2 — 0 составляет— UK1/2. Эти напряжения через емкость Ся и конденсатор С„ приложены ко второму контуру.

Следовательно, действие емкости Сд на второй контур скомпенсиро­ вано действием конденсатора Ся, т. е. емкость Сд нейтрализована.

Эквивалентная схема такого ФСИ на резонансной частоте с учетом параметров кварцевого резонатора, резонансных сопротивлений кон­ туров, 'm \R M, R K2, сопротивлений 7?вых1 и RBxi/ml приведена на рис. 5.26, а. Эта схема в первом приближении соответствует последо­ вательному контуру 17], полное сопротивление которого равно

— эквивалентные резонансные сопротивления контуров.

Полное затухание эквивалентного контура пропорционально его полному сопротивлению. Поэтому полосу пропускания эквивалент­ ного контура можно регулировать, изменяя активные сопротивления контуров R K1 и R k2. Такая регулировка полосы пропускания осущест­ вляется переменными конденсаторами Ср1 и Ср2, включенными парал­ лельно первому и второму контурам. Эги конденсаторы конструктивно выполнены так, что при увеличении емкости одного конденсатора, емкость другого уменьшается. Изменение полной емкости контуров с помощью таких конденсаторов Ср1 и СР2 уменьшает их активные со­ противления, а возникающие при этом реактивные составляющие со­ противлений контуров имеют противоположные знаки и взаимно ком­ пенсируются.

Чтобы найти э. д. с. Е, введенную в эквивалентный контур, разре­ жем эквивалентную схему, приведенную на рис. 5.26, а по линии аа и к левой части ее применим теорему об эквивалентном генераторе. При этом э. д. с., введенную в эквивалентный контур, можно записать в виде

191

Учитывая, что r„ <£ + R^, получаем эквивалентную схему, приведенную на рис. 5.2G, б. Ток при резонансе в эквивалентном кон­ туре равен

Каскад с кварцевым фильтром имеет коэффициент прямоуголыюсти, приблизительно равный коэффициенту прямоуголыюстн одиноч­ ного контура. Поэтому каскад с кварцевым фильтром обеспечивает узкую полосу пропускания при плохой избирательности по соседнему каналу.

5.10. Устойчивость работы усилителей промежуточной частоты

Устойчивость работы усилителей промежуточной частоты, как из­ вестно, характеризуется:

— отсутствием возможности самовозбуждения усилителя;

— стабильностью формы частотной характеристики усилителя в процессе Нормальной эксплуатации.

Виды паразитной обратной связи в усилителях н способы их устра­ нения, а также влияние проходной проводимости У,„ па устойчивость работы усилителей с одиночными контурами, настроенными на одну

у усилителей с одиночными контурами, настроенными на одну частоту. Поэтому можно пользоваться формулой устойчивого коэффициента усиления усилителя с одиночными контурами, настроенными на одну частоту для усилителей с расстроенными контурами и с двумя свя­ занными контурами в каждом каскаде. При этом будет обеспечиваться некоторый запас устойчивости усилителя.

Транзисторы и полевые транзисторы имеют очень большой срок работы, что исключает их замену в процессе эксплуатации. Поэтому разброс входных и выходных емкостей транзисторов и полевых тран­ зисторов сказывается лишь при настройке усилителей в заводских условиях. Кроме того, транзисторы имеют слабую связь с входным и выходным контурами из-за малого входного и небольшого выходного сопротивлений. Наличие слабой связи транзистора с контурами умень­ шает влияние разброса входной и выходной емкостей на общую ем­ кость контуров.

192

Емкости контуров усилителей на транзисторах и полевых транзи­ сторах выбирают из условия устойчивости, требуемой полосы пропу­ скания и возможности настроить контуры усилителя, изменяя индук­ тивность с помощью сердечников из магнитодиэлектрика или латуни (последние применяются на 30 МГц). Следовательно, изменение индуктивности катушек сердечниками должны обеспечить настройку контуров усилителя на требуемые частоты при максимально возмож­

в процессе эксплуатации их заменяют. Смена ламп вызывает расстрой­ ку контуров из-за разброса их входной и выходной емкостей. Рас­ стройка контуров приводит к изменениям полосы пропускания и ко­ эффициента усиления усилителя. Смена ламп тем существеннее ска­ зывается на настройке контуров, чем меньше их емкости. Поэтому емкости контуров ламповых усилителей выбирают из двух условий: условия устойчивости и допустимых изменений полосы пропускания и коэффициента усиления при смене ламп.

При малом изменении емкости контура, как известно, относитель­

АС/СЭ. Разброс входной и выходной емкостей лампы ДС сказывается на коэффициенте усиления и полосе пропускания усилителя тем сла­ бее, чем меньше сдвиг резонансной частоты контура Д/ по сравнению

Наихудшей расстройка контуров усилителя получается тогда, когда емкость одной половины контуров составляет С., + АС, а дру­ гой С— АС. Практически такой наихудший случай расстройки мало вероятен. Однако расчет выполняют именно для него. Наиболее ве­ роятный разброс емкостей ламп составляет

Подставляя значение ДС в выражение (5.99) и учитывая, что увели­ чение полной емкости контура Сэ уменьшает влияние разброса емкостей ламп на коэффициент усиления и полосу пропускания усилителя, получаем

Величина б зависит от схемы усилителя; ее значения, при которых изме­ нение полосы пропускания не превышает для усилителя 20%, а коэф­ фициента усиления 3 дБ, приведены в табл. 5.12. Наименьшее значе­ ние бхарактерно для усилителей с одиночными контурами, настро-

енными на три частоты. Поэтому емкость контуров этих усилителей согласно условию (5.101) должна быть больше, чем у контуров других усилителей, что приводит к уменьшению усиления. Чтобы повысить усиление широкополосных усилителей, полную емкость контуров ино­ гда выбирают меньшей, чем она должна быть согласно условию (5.101). Такие усилители при смене ламп могут потребовать подстрой­ ки контуров.

5.11.Сравнение различных схем усилителей

,промежуточной частоты

Самым простым конструктивно и для настройки является усилитель с одиночными контурами, настроенными на одну частоту (резонансный усилитель). Этот усилитель И1йеет плохой коэффициент прямоуголь­ ное™ и малое значение произведения коэффициента усиления на по­ лосу пропускания.

Сравним рассмотренные схемы усилителей с резонансным усилите­

Найдем отношение коэффициента усиления усилителей с различ­ ными схемами к коэффициенту усиления резонансного усилителя/С0у1.

Для усилителя с одиночными попарно расстроенными контура­ ми при Ёокр = 1 это отношение составляет

Для усилителя с одиночными контурами, настроенными на три частоты, при £0кр = V 3

194

Для усилителя с двумя связанными контурами в каждом каскаде при ркр = 1.

На рис. 5.27 приведен график зависимости К0у/Коп от числа каска­ дов и схемы усилителя при П = const [7]. Согласно этому графику

.0 е

Рис. 5.27

фициента усиления на полосу пропускания, у усилителей со смешан» ной схемой, а наименьшее — у усилителей с одиночными попарно расстроенными контурами.

Выигрыш в усилении может быть получен в широкополосных уси­ лителях, если выполняется условие устойчивости.

Чтобы получить узкую полосу пропускания усилителя П = d J 0/W (п), следует выбирать его схему с наибольшим значением функции ¥ (ft). Этому требованию отвечает усилитель с двумя связан­ ными контурами в каждом каскаде при Р кр = 1. Чтобы получить широкую полосу пропускания усилителя при большом усилении и заданном числе каскадов, следует выбирать схему усилителя, для которой характерно наименьшее значение функции ф (л). Этому требо­ ванию отвечают усилители с одиночными контурами, настроенными на

5.12. Низкочастотный эквивалент усилителя высокой частоты

При воздействии на вход усилителя высокой частоты (УВЧ) с низ­ кочастотной огибающей на его выходе будет напряжение высокой частоты с другой низкочастотной огибающей из-за частотных и фа­ зовых искажений (рис. 5.28, а). Низкочастотным эквивалентом (НЭ) УВЧ является реостатный каскад, имеющий частотную и фазовую ха­ рактеристики такие же, как каскад УВЧ для огибающей высокочастот­ ного сигнала (рис. 5.28, б).

Рис. 5.28

НЭ нужен для исследования переходных процессов в УВЧ и в им­ пульсном детекторе совместно с каскадом УПЧ. НЭ справедлив при следующих условиях:

— частота сигнала равна резонансной частоте каскада, т. е. / с =

=/<>;

—частотная характеристика каскада симметрична;

—нелинейные искажения отсутствуют или очень малы.

Считая, что эти условия выполняются, рассмотрим НЭ каскада с одиночным контуром. На вход каскада поступает модулированное напряжение

Uвх (0 = U0 (1 + т cos Qi),

196

уравнение нормированной частотной характеристики каскада; <р — низкочастотный сдвиг фаз.

Это равенство будет выполняться при следующих условиях: равен­

для НЭ каскада с одиночным контуром можно записать следующие условия:

7.«Радиоприемные устройства». Под ред. Н. В. Боброва М., «Сов. радио», 1971. Авт. Н. В. Бобров, Г. В. Максимов, В. И. Мичурин, Д. П. Николаев.

8.Щ у ц к о й К. А. Транзисторные усилители высокой частоты. М., «Энергия», 1967.

9.' А л е к с е е в С. К-, Щ У ц к о й К- А. Устойчивость формы частотной харак­ теристики лампового усилителя с двухконтурными фильтрами. — «Электро­

связь», 1964, № 2.

197

6.Переходные процессы

врезонансных усилителях

6.1.Общие сведения о переходных процессах

врезонансных усилителях

Всовременной радиотехнике широко применяют передачу и прием импульсных высокочастотных сигналов (амплитудная телеграфия, радиолокация, импульсные системы радиосвязи, радиотелеметрия и

радиоуправление, телевидение). Кроме того, на приемник импуль­ сных или непрерывных радиосигналов могут воздействовать различ­ ные импульсные помехи. В связи с этим необходимо изучить переход­ ные процессы в приемниках. В настоящей главе рассмотрим переход­ ные процессы, возникающие в высокочастотных каскадах приемника. При этом будем предполагать, что входные напряжения достаточно малы и весь высокочастотный тракт можно рассматривать как линей­ ную систему.

Как известно, усилители видеоимпульсов характеризуются их реакцией на мгновенное включение постоянного напряжения, про­ исходящее на его входе. Эту реакцию, представленную в виде времен­ ной диаграммы выходного напряжения, называют переходной характе­ ристикой усилителя. При анализе усилителей радиоимпульсов, т. е.

импульсов с высокочастотным запол­ нением, аналогично рассматривают реакцию усилителя на мгновенное включение высокочастотного напря­ жения неизменной амплитуды, осу­ ществляемое на его входе. Частота этого напряжения обычно совпадает с резонансной частотой усилителя, но может также и отличаться от послед­ ней.

Во время переходного процесса, вызванного указанным входным сиг­ налом, происходит установление ам­

плитуды выходного напряжения. Частота же и фаза чаще остаются неизменными в течение всего процесса, но иногда изменяются по тому или иному закону.

Временную диаграмму амплитуды выходного напряжения усили­ теля высокой частоты, полученную в этих условиях, называют пере­ ходной характеристикой для огибающих (рис. 6.1). По этой характе­ ристике могут быть определены параметры переходного процесса: время установления ty, время запаздывания А/3 и выброс 0 . Време­ нем установления называют время, в течение которого амплитуда нарастает от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения, временем

198

запаздывания — время, в течение которого амплитуда достигает по­ ловины своего установившегося значения, а выбросом — относитель­ ное превышение первого максимума амплитуды над ее установившим­ ся значением. Эти определения совпадают с аналогичными определени­ ями для видеоусилителей с той лишь разницей, что в данном случае рассматривают не мгновенные значения выходного напряжения, а его амплитуды.

Если за трактом высокой частоты приемника следует амплитудный детектор, то возможные при переходном процессе колебания частоты и фазы сигнала можно не учитывать и достаточно знать лишь переход­ ную характеристику тракта. Если же в приемнике вместо амплитуд­ ного детектора применен какой-либо блок, чувствительный к изменени­ ям частоты или фазы его входного напряжения, то эти изменения ока­ зываются весьма важными и ими нельзя пренебрегать.

В большинстве приемников усилитель радиочастоты обладает значительно большей полосой пропускания, чем тракт промежуточ­ ной частоты. Поэтому основное значение имеют искажения формы радиоимпульсов, возникающие в тракте промежуточной частоты. Лишь при сравнимых полосах необходимо принимать во внимание иска­ жения в усилителях радиочастоты. При этом время установления для высокочастотной части приемника может быть приближенно рас­ считано по формуле

( 6. 1)

Формула (6.1) достаточно точна, если переходные характеристики усилителей радио-и промежуточной частот монотонны и обладают вы­

6.2.Приближенный расчет переходных процессов

визбирательных системах

Переходные процессы в избирательных усилителях можно изучать любым методом, применяемым в аналогичных задачах теории линей­ ных электрических цепей. Однако наличие резко выраженных избира­ тельных свойств позволяет существенно упростить расчет, не ухудшая его точность. Рассмотрим такой приближенный метод расчета, основан­ ный на преобразовании Фурье.

Коэффициент передачи избирательной системы. Комплексный коэф­ фициент передачи избирательной системы может быть записан следую­ щим образом:

где К0 — модуль резонансного коэффициента передачи; ф0— его Фа' зовый угол; ©о — резонансная частота; х —нормированная частотная характеристика системы (х = 1 при © = ± ©о)-

199