книги из ГПНТБ / Радиоприемные устройства учебник

7.7. Выбор промежуточной частоты

Величина номинальной промежуточной частоты влияет на парамет­ ры всех каскадов приемника от антенны до детектора включительно. Во входной цепи величина f n влияет на избирательность по прямому каналу, по зеркальному и другим дополнительным каналам приема.

Вследствие большого числа противоречивых требований к величи­ не промежуточной частоты ее однозначный выбор весьма затрудните­ лен [2]. Поэтому приведем только основные соображения, которыми

ены на одну частоту, что может вызвать сильный свист и ухудшить устойчивость приемника. Необходимо, чтобы частота / п была доста­ точно удалена от крайних частот поддиапазона приемника. .

2. Нельзя выбирать частоту /„ близкой к частоте какой-либо мощ­

по зеркальному каналу, уменьшает действие других дополнительных каналов приема, упрощает разделение несущей частоты и частоты мо­ дуляции в детекторе и уменьшает влияние параметров контура сигнала на параметры контура гетеродина, что повышает стабильность частоты гетеродина, уменьшает паразитное излучение антенной приемника колебаний частоты гетеродина и ухудшает устойчивость УПЧ.

4. Выбор более низкой промежуточной частоты увеличивает изби­ рательность по соседнему каналу, уменьшает влияние смены ламп на полосу пропускания УПЧ, позволяет проще получить узкую полосу пропускания УПЧ.

Следовательно, достоинство низкой промежуточной частоты явля­ ется одновременно недостатком высокой промежуточной частоты, и наоборот.

5. Желательно в приемнике применять стандартные контуры УПЧ, так как при этом уменьшается его стоимость и можно применять уни­ фицированную аппаратуру для настройки и проверки трактов УПЧ.

Промежуточную частоту приемников выбирают в зависимости от их назначения. Для радиовещательных и телевизионных приемников промежуточная частота установлена ГОСТом. Для вещательных при»

приемников промежуточная частота звукового канала /пз = 31,5 МГц и канала изображения / Пп = 38 МГц.

В зависимости от полосы пропускания промежуточная частота ра­ диолокационных приемников / ц = 15 ~ 100 МГц. Для сочетания до­ стоинств высокой и низкой промежуточной частот в приемнике приме­ няют двойное преобразование частоты.

240

7.8. Двойное преобразование частоты

Приемник с двойным преобразованием частоты имеет два преобра­ зователя и два ^ПЧ (рис. 7.12, а). Наличие двух преобразователей приводит к Двум зеркальным каналам приема, большому числу допол­ нительных каналов приема и свистов [7, 11].

^Первую промежуточную частоту выбирают значительно выше вто­

рой (/га ^ > /1 1 2 ) Дл я получения большой избирательности по первому зеркальному каналу. Образование первого и второго зеркальных ка­ налов проиллюстрировано на рис. 7.12, б. Частота первого зеркального канала при /г1> / с составляет / зк1 = / с + 2/щ, а частота второго зер-

ния частот гармоник второго гетеродина с частотами дополнительных каналов приема. При несоблюдении этого на некоторых частотах на­ строек приемника возможны помехи, обусловленные попаданием в пер­ вый преобразователь напряжения от второго гетеродина и его гармо­ ник. Эти помехи проявляются ца выходе приемника в виде свиста, что делает прием сигналов невозможным.

В некоторых профессиональных приемниках для повышения ста­ бильности частоты первого гетеродина его стабилизируют с помощью кварцевого резонатора, а второй гетеродин имеет переменную настрой­ ку. При этом настройку на частоту принимаемого сигнала осущест-

241

вляют перестройкой контуров первого УПЧ и второго гетеродина. Структурная схема такого приемника приведена на рис. 7.13. Число стабилизированных кварцевым резонатором частот первого гетеродина равно числу поддиапазонов. Так как частота первого ге­ теродина постоянна, то с изменением частоты настройки радиочастот­ ного тракта изменяется частота настройки первого УПЧ и второго гетеродина. Поскольку первый УПЧ является перестраиваемым, то его частотная характеристика изменяется в поддиапазоне. Второй УПЧ имеет фиксированную промежуточную частоту и полосу пропуска­ ния, меньшую чем у первого УПЧ. Поэтому частотная характеристика приемника определяется частотной характеристикой второго УПЧ.

Рис. 7.13

Относительная нестабильность частоты второго гетеродина хуже, чем у первого, но так как /г2 < / г1, то она незначительно влияет на общую нестабильность.

Двойное преобразование частоты применяют только в профессио­ нальных приемниках. К недостаткам двойного преобразования часто­ ты следует отнести большое число дополнительных каналов приема, комбинационных свистов и сложность схемы приемника.

7.9.Преобразователи частоты на пентоде и триоде

всхемах с общим катодом и на полевом транзисторе

Принципиальные схемы преобразователей на пентоде и триоде

всхемах с ОК и на полевом транзисторе в схеме с ОИ аналогичны. Приведем анализ пентодных и триодных преобразователей. Его ре­ зультат будет справедлив и для преобразователя на полевом транзи­ сторе.

Водносеточных преобразователях могут быть два вида связи с ге­ теродином: емкостная связь в сеточной цепи или индуктивная связь

вкатодной цепи.

Схема пентодного преобразователя, имеющего емкостную связь с гетеродином, приведена на рис. 7.14, а, а индуктивную связь — на рис. 7.14, б. Величину связи с гетеродином выбирают из условий по­

контуров сигнала и гетеродина. Эти условия взаимно противоречивы.

242

Для уменьшения взаимного влияния контуров сигнала и гетеродина связь между ними должна быть слабой, по при этом уменьшается на­ пряжение гетеродина на сетке лампы, и для его увеличения необхо­ димо увеличить мощность гетеродина, что повышает возможность излучения колебаний гетеродина приемником. В схеме с емкостной связью (рис. 7.14, а) напряжение гетеродина на сетке лампы равно

Несмотря на малую величину емкости Ссв связь между контурами сигнала и гетеродина получается значительной.

В схеме с индуктивной связью в катодной цепи связь между конту­ рами сигнала и гетеродина осуществляется через междуэлектродную емкость Сск и катушку LCB. Связь между контурами сигнала и гете­ родина получается слабой и взаимное их влияние небольшим. Наличие катушки связи в катодной цепи лампы вызывает обратную связь, так

243

1. Выходное сопротивление лампы для напряжения сигнала имеет малую величину и, так же как в катодном повторителе, равно R Kblx = = 1/5. В контур гетеродина со стороны преобразователя вносится сопротивление, которое зависит от крутизны лампы и соизмеримо с собственным сопротивлением контура. Так как крутизна лампы не стабильна, то это ухудшает стабильность частоты гетеродина.

Рис. 7.15

2. Уменьшается входное сопротивление преобразователя для на­ пряжения сигнала, что нежелательно.

В этих преобразователях практически отсутствует обратное пре­ образование и поэтому 5 0бр = 0, робр = О, С?0ор = О, GBX пч = = GBX„ и GBbIX = 0 г пч. Обобщенная схема этих преобразователей приведена на рис. 7.9. Найдем крутизну преобразования при работе лампы без отсечки дока. Зависимость крутизны 5 от напряжения на

5 0 определяется положением рабочей точки на характеристике кру-

244

Крутизна лампы в усилительном режиме 5 У ж SMaKC и, следова­ тельно, отношение коэффициента усиления каскадов в режиме пре­ образования частоты и усиления

Следовательно, коэффициент усиления каскада в режиме преобразо­ вания приблизительно в четыре раза меньше, чем в режиме усиления при условии различного выбора рабочей точки на вольт-амперной ха­ рактеристике.

Определим выходную проводимость преобразователя на лампе в режиме без отсечки тока. Выходная проводимость есть постоянная составляющая ряда Фурье, т. е. среднее значение проводимости лампы g i (t) за период напряжения гетеродина: -

При увеличении напряжения Ur или при изменении напряжения смещения Е 0 преобразователь начнет работать в режиме, соответст­ вующем нелинейному участку крутизны характеристики, т. е. с отсеч­ кой тока. При этом крутизна преобразования несколько возрастет, но возникнут ее гармоники. Заменим реальную характеристику кру­ тизны S (мск) идеализированной линейно-ломаной характеристикой (рис. 7.16, а). Напряжение нижнего излома характеристики (S = 0) совпадает с напряжением запирания анодного тока лампы Е3. При этом режим работы преобразователя характеризуется углом отсечки 0. Крутизна изменяется в виде косинусоидальных импуль­ сов с углом отсечки 0. Амплитуда п-й гармоники крутизны равна

245

где a n (0) — коэффициент разложения ряда Фурье для п-й гармо­ ники косинусоидального импульса, определяемый по таблицам или по графикам А. И. Берга (рис. 7.16, б).

гетеродина) при 0 = 60° и а 3 макс = 0,185 » 0,18 (работа на 3-й гармонике частоты гетеродина) при 0 — 40°. Максимальная крутизна

246

сечкой тока по 1-й гармонике крутизна преобразования возрастаем1но сравнению с крутизной преобразования в режиме без отсечки тока (7.45) всего лишь на 13%.

Аналогично можно определить величину выходной проводимости преобразователя G, пч. Учитывая, что Gt пч = Gi0, и используя вы­ ражение постоянной составляющей ряда Фурье (7.46), можно считать, что зависимость текущей проводимости gt от мгновенного значения напряжения гетеродина имеет вид линейно-ломаной характеристики так же, как и для крутизны, причем точка нижнего излома характе-

ЗпчлУс лчп

Рис. 7.17

ристики проводимости совпадает с точкой излома характеристики кру­ тизны и с точкой, соответствующей запиранию лампы (рис. 7.16, а):. Выходная проводимость преобразователя равна

Рассмотрим определение величины амплитуды напряжения гетеро­ дина Ur и напряжения смещения Е с по выбранному значению угла отсечки 0. На рис. 7.18 приведена аппроксимированная линейно-ло­ маной линией характеристика 5 (ыск). Напряжение Е3 является за­ пирающим напряжением. Оно определяется углом отсечки и равно U0 = — Ur cos 0. Напряжение = U0 + Ur — длина проекции ли­ нейного участка характеристики крутизны на ось сеточного напряже-

247

Ес — Е а— Ur cos 0.

Определим входную проводимость преобразовательной лампы. Как известно, активная' входная проводимость лампы зависит от времени пролета электронов и индуктивности катодного ввода g BX. Проводимость gBX пропорциональна крутизне S. У преобразовательных ламп крутизна изменяется под действием напряжения гете­ родина Ur, вследствие чего также изменяется входная проводи­ мость. Для того чтобы опреде­ лить входную проводимость на частоте сигнала / с, ее нужно усреднить за период колебаний гетеродина. Таким образом по­

лучим

П Ч = ё в х Оо ( 0 ) . (7 .5 3 )

Рис. 7.18

При преобразовании в режиме без отсечки тока 0 = 180°, сс0 (180°) = = 0,5 и GBXпч = 0,5gBX. При оптимальных углах отсечки 0 = 120, 60 и 40° получаем GBX пч = 0,4 gBX, GBXпч 2 = 0,22 gBX и GBX пч 3 == = 0,115 gBX. Следовательно, с уменьшением угла отсечки входная про­ водимость, так же как и выходная, уменьшается.

На входную проводимость триодов влияет обратная связь через проходную емкость лампы Сас (рис. 7.19); для пентодов этой обратной связью можно пренебречь из-за очень малой величины Сас. Триодные преобразователи применяют на метровых волнах, где / п / с. По­ этому выходной контур преобразователя, настроенный на промежу­ точную частоту / п, представляет для колебаний с частотой / с емкост­

ную нагрузку Zuc = 1//сосСк2, где Ск2— емкость выходного контура.

248

Тогда коэффициент прямого усиления преобразователя равен Ке ~ = 5//(осСк2. Поскольку крутизна изменяется под действием напряже­ ния гетеродина, то изменяется и коэффициент прямого усиления.

щий через проходную емкость лампы Са0 (между анодом и сеткой), равен

^ас ~ (Пск Н“ Па„)/(ОсСас = (£7СК -\-

Следовательно, к активной входной проводимости Gn4 вх прибавляет­ ся дополнительная активная проводимость Ag-Ex= ‘5yao(0)Cac/CK2, обус­ ловленная обратной связью, а к входной емкости прибавляется про­ ходная емкость лампы Сао. Через проходную емкость Сас создается обратная связь и на промежуточной частоте. Так как на метровых

можно пренебречь и считать, что преобразователь на триоде работает устойчиво.

Пентодный преобразователь также работает устойчиво из-за малой величины проходной емкости Сае и значительной расстройки входного контура относительно выходного (/с> /„).

Крутизна преобразования преобразователей на пентодах и трио-' дах определяется по формуле (7.49).

Коэффициент усиления триода р практически не зависит от режима работы лампы и можно считать, что р л* const при воздействии напря­ жения гетеродина Ur. Выразим параметры R t пч и рпч триода через р. Среднее значение внутренней проводимости лампы равно

Коэффициент усиления по номинальной мощности триодного преобра­ зователя (при согласовании на выходе, т. е. при R t пч = R u) можно записать в виде

249