книги из ГПНТБ / Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной частоты

связью в УПЧ с регулируемой полосой пропускания) не сказывается па частотах настройки контуров.

3.При настройке контуров сердечниками контурных индуктивностей изменяется коэффициент связи конту­ ров. Это может привести к изменению формы резонанс­ ной кривой.

4.У заранее изготовленных фильтров с фиксирован­ ной связью трудно регулировать связь при наладке и настройке УПЧ.

Полосовой фильтр с внешнеемкостной связью

1. Для осуществления связи необходимо включение дополнительного конденсатора связи Сс.

2.Регулировка связи приводит к расстройке конту­ ров. Однако, если Сс<сСі, С2, этой расстройкой можно пренебречь.

3.Коэффициент связи конструктивно легко регули­ руется простым подбором емкости Сс.

В двухконтурных УПЧ применяются те же способы включения колебательных контуров полосового фильтра, что и в одноконтурных, с той лишь разницей, что к каж­ дому подключается только одна цепь. Расчетные соотно­ шения для основных качественных показателей двухкон­ турных усилителей с различными видами связи контуров

и способами их включения к усилительному прибору и

кнагрузке (усилительный прибор следующего каскада) имеют один и тот же вид. Это позволяет в дальнейшем

автотрансформаторном включении контуров к усилитель­ ным приборам (параллельное подключение нагрузки ко второму контуру) и при автотрансформаторном включе­ нии первого контура и емкостном включении второго (последовательное включение усилительного прибора во второй контур), рис. 3.14.

Особенности расчета полосового фильтра с внешне­ емкостной связью и других способов включения конту­ ров будут рассмотрены далее.

Параметры эквивалентного полосового фильтра (см. рис. 3.13,6) находятся следующим образом:

60

Рис. 3.13. Эквивалентные схемы двухконтурного каскада при парал­ лельном подключении усилительного прибора следующего каскада ко второму контуру полосового фильтра:

а — полная; б — приведенная.

а-)

6)

Рис. 3.14. Эквивалентные схемы двухконтурного каскада при после­ довательном включении усилительного прибора во второй контур полосового фильтра:

а — полная; б — приведенная.

61

гДе ёь ёа— собственные резонансные проводимости кон­ туров;

Adi, Adi — затухания, вносимые в контуры:

Aiij — mig22/2'KfPlC3l, Де?*= ш ^ ис/2*/р2СЭ2; (3.35)

di, Ci, db Сг — соответственно собственные затухания и емкости первого и второго контуров;

Ст— емкость монтажа.

Для параметров второго контура эквивалентного по­ лосового фильтра схемы рис. 3.14,6 будем иметь:

где Дг//= 2 я/р2ГіісСэ2 .

62

Очень часто /.цс< І 2 . Тогда

ТЭ2=Тг. (3.39)

В широкополосных УПЧ к контурам полосового фильтра могут быть подключены шунтирующие резисто­ ры Rmu Яш2 (рис. 3.15), что

Рис. 3.15. Обобщенная схема двухконтурного каскада с зашунтированными контурами.

эквивалентно увеличению их собственных затуханий до значений

(Іщі — di (1 + \/glRml) , dni2= d2( 1 + l/gzRntt) • (3.40)

3.5. МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ СОБСТВЕННОГО ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ

Уменьшение собственного затухания контуров приводит к росту усиления (особенно в узкополосных УПЧ) за счет уменьшения по­ терь сигнала в межкаскадных цепях, улучшению частотной избира­ тельности и уменьшению внутренних шумов.

Собственное затухание контура d определяется главным образом активными потерями в его индуктизности. Уменьшение d (при d< <0,024-0,01) обычно приводит к увеличению стоимости и габаритов катушек, что может оказаться не всегда приемлемым. Изготовление микроиндуктивностей для твердых схем с d<0,01 вызывает трудно­ сти. Очевидно, что должен быть введен критерий целесообразности уменьшения d. Этот критерий будет получен в дальнейшем при ана­ лизе конкретных типов УПЧ.

Методы уменьшения собственных затуханий контуров могут быть разделены на три группы:

—выбор оптимальных геометрических размеров и способа на­ мотки контурных индуктивностей;

—применение проводов оптимального диаметра и литцендрата;

—использование каркасов и сердечников из высококачественных

материалоз;

—применение высококачественных конденсаторов с минималь­ ными потерями;

—рациональный монтаж и правильное экранирование деталей

КРдебательных контуров.

63

Перечисленные конструктивные мероприятия достаточно полно рассмотрены в радиотехнических справочниках (14, 27 и др.].

2. Группа, обеспечивающая компенсацию потерь в колебательных контурах за счет подключения к ним двухполюсников с отрицатель­ ным сопротивлением.

Наиболее простым типом двухполюсника с отрицательным сопро­ тивлением является туннельный диод. Рабочая точка диода выби­ рается в точке перегиба падающего участка статической характери­ стики. В узкополосных усилителях при /о порядка единиц мегагерц применяются также транзисторные и ламповые схемы. Свойства двух­ полюсника с отрицательным сопротивлением в них приобретаются за счет положительной обратной связи.

3. Группа, предлагающая уменьшение собственного затухания контура путем выбора оптимальной величины собственной емкости контура.

Рассмотрим этот метод более подробно. Собственное затухание контура ограничено потерями в его емкости и индуктивности. Поте­ ри в высококачественных конденсаторах обычно на несколько поряд­ ков меньше по сравнению с потерями в индуктивностях. Поэтому собственное затухание контура практически определяется затуханием его индуктивности.

Изменение емкости контура при постоянной резонансной частоте требует соответствующего изменения индуктивности, а следозательно,

где L e — единичная индуктивность, зависящая ог конструктивных па­ раметров катушки.

Выражения для L e катушек различных типов приведены в табл. 3.3.

Т а б л и ц а 3.3

Единичные индуктивности катушек различных типов

Тип индуктивности и намотки

Здесь О —диаметр намотки; / — ее длина; g — глубина намотки.

Изменение числа витков приводит к изменению активного сопро тивления катушки Г/.

64

При фиксированной резонансной частоте оптимальное число вит­ ков может быть получено путем соответствующего выбора полной емкости контура Сэ.

Принимая во внимание, что

и подставляя это соотношение в (3.51) и (3.52), находим оптималь­ ное значение полной емкости контура

График уравнения (3.55) приведен на рис. 3.16, из которого вид­ но, что величина полной емкости контура Сэ может в значительных

Рис. 3.16. График зависимости нормированного затухания от норми­ рованной полной емкости контура.

пределах отклоняться от оптимального значения Cad без существен­ ного увеличения затухания.

Допустимыми считаются следующие отклонения:

66

4.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Резонансная кривая УПЧ формируется его эквива­ лентными межкаскадными цепями.

Аналитически резонансная кривая обычно записы­

5*

УПЧ с расстроенными каскадами) или коэффициента связи контуров полосовых фильтров.

Форма резонансной кривой широкополосных транзис­ торных УПЧ определяется также зависимостью параме­ тров усилительных приборов от частоты. Учет этой за­ висимости приводит к значительному усложнению рас­ четных соотношений, что применительно к УПЧ не всег­ да оправдано.

Отечественная промышленность в настоящее время выпускает широкий ассортимент высокочастотных тран­ зисторов с достаточно большими значениями предельной частоты fg. Поскольку величина номинальной промежу­ точной частоты /о обычно не превышает 200 Мгц, а поло­ са пропускания П„<с730н-50 Мгц, то представляется возможным выбрать для УПЧ транзисторы, удовлетво­ ряющие как неравенству (2.13), так и условию (2.14). При этом практически всегда можно считать параметры транзисторов частотно независимыми. В одноконтурных УПЧ с расстроенными каскадами влияние частотной за­ висимости входной gn и выходной g 22 проводимостей на форму резонансной кривой достаточно просто компенси-

*руется соответствующим выбором коэффициентов транс­ формации ГПі и Ші.

Вкаскадах, настроенных на частоту /Рі</о, значения Ші и ті выбираются большими по сравнению с их вели­

чинами в каскадах, настроенных на частоту /Р2 >/о- При этом в расчетные формулы для т* и пц (см. гл. 5) под­ ставляются значения проводимостей gn и g2г соответст­ венно на частотах fpi и /рг- К форме резонансной кривой УПЧ принято предъявлять следующие требования:

1. Резонансная кривая должна быть симметричной,

т.е. Рп (у)=Рп(—у) или Рп (х)=Рп(—х).

2.Однотипные экстремумы многогорбой резонансной

кривой должны быть равны по величине:

Рnml = Рппі2— ■■■ = Рпті Рпыі=^Рпм2== ••• — Рпм-

неравномерность вершины резо-

ДР„

Р-ПЫ+ Рп

не должна превышать допустимого значения АР/Р. Типичными значениями АР/Р являются 0,09;_0,11 и

0,17. при этом Рпт/Рпы составит 0,9; 0,8 и \ / Ѵ 2.

68

Резонансная кривая определяет полосу пропускания и частотно-избирательные свойства УПЧ. Значения отно­ сительных расстроек уь у2 и частот fb /2, соответствую­

где do — расчетное эквивалентное затухание колебатель­ ных контуров межкаскадной цепи; фп(/г)— функция, зависящая от вида межкаскадных цепей, способа наст­ ройки УПЧ и числа его каскадов.

=У 2. Эти функции табулируются для наиболее рас­

пространенных типов УПЧ. Их использование при рас­ чете УПЧ позволяет весьма просто находить расчетное эквивалентное затухание контуров при заданной полосе пропускания

^о=П,гф(п)//о. (4.4)

Введение функций ф„(я), ф(п) делает возможным легко оценивать частотно-избирательные свойства УПЧ по ве­ личине коэффициента непрямоугольное™ резонансной кривой

69