книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

нимаемых колебаний (рис. 2.112). Этот недостаток препятствует широкому применению емкостной связи, и она применяется реже, чем индуктивная.

H r

Рис. 2.1 П. Входная цепь с емкостной связью:

о — принципиальная схема; 6 — эквивалентная схема

В некоторых случаях емкостная связь применяется в дополне­ ние к индуктивной с целью выравнивания коэффициента передачи напряжения по диапазону.

кпреЗ\

5.Входные цепи транзисторных приемников связи

Втранзисторных приемниках длинных и средних волн часто используется магнитная антенна, а в диапазоне коротких волн и УКВ — штыревая антенна. Это первое обстоятельство, на которое

340

На рис. 2.113 показаны характерные варианты входных цепей

магнитной антенны. Катушка связи делается подвижной. Тем са­ мым достигается простота регулировки коэффициента связи. Это достоинство схемы. Недостаток ее заключается в том, что катуш­ ка связи вместе с входной емкостью транзистора и своей междувитковой емкостью образует колебательный контур. Если его ре-

Рис. 2.113. Варианты схем входных цепей транзисторных приемников:

зонансная частота оказывается в диапазоне приемника, то коэф­ фициент передачи входной цепи получается резко неравномерным. Если резонансная частота этого контура будет за пределами ди­

часто делают переменным. Тогда при смене антенны легко подби­ рается оптимальная связь.

341

=0,003-4-0,01 ,«);

рб — коэффициент включения входного контура в цепь базы

транзистора (обычно ро = 0,1-н0,5);

Q9 — эквивалентная добротность контура (наиболее часто Q3 =10-b50).

§9. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

1.Назначение УВЧ и его показатели

Усилитель высокой частоты предназначен для увеличения энер­ гии полезного сигнала и уменьшения энергии помех. Поэтому чаще всего он бывает избирательным (резонансным). Если при­ емник супергетеродинный, то УВЧ должен обладать хорошей из­ бирательностью по зеркальному каналу (см. § 1).

Частотная избирательность УВЧ осуществляется за счет ре­ зонансных свойств колебательной системы, выполняющей роль нагрузки усилительного прибора.

конструкции, лампы бегущей волны и туннельные диоды. В уни­ кальных приемных устройствах применяют параметрические и мо­ лекулярные УВЧ.

Эффект частотной избирательности резонансного усилителя высокой частоты поясняется рис. 2.114. Там показано, что на входе УВЧ приемника одновременно действуют несколько модули­ рованных высокочастотных сигналов. Каждый сигнал занимает определенную полосу частот и имеет определенный уровень мощ­ ности. Множество сигналов на входе УВЧ оказывается из-за на­ личия широкой полосы пропускания входной цепи приемника.

В резонансном усилителе происходит преимущественное уси­ ление полезного сигнала и поэтому на выходе его принимаемый сигнал становится заметнее среди помех, чем на входе.

Качественными показателями УВЧ являются:

•— резонансный коэффициент усиления по напряжению Ко',

—входное сопротивление;

—полоса пропускания 2Д/;

—избирательность при заданной расстройке (обычно по зер­ кальному и по соседнему каналам);

342

выполняет параллельный контур. К основным элементам схемы относятся: усилительная лампа, контур и источник анодного пи­ тания. Остальные элементы дополнительные.

Первые два варианта схемы УВЧ (а и б) используются в при­ емниках с небольшой полосой пропускания. В основном это при­ емники связи и радиовещательные приемники. Третий вариант (в) применяется в приемниках с широкой полосой пропускания. В ос­ новном это радиолокационные приемники.

343

Рис. 2.115. Схемы УВЧ с полным включе­ нием контура в анодную цепь лампы:

питание с анодным резистором

Зависимость сопротивления анодной нагрузки лампы от ча­ стоты усиливаемых колебаний изображена на рис. 2.116. В даль­ нейшем будем считать, что колебательный контур настроен на ча­ стоту полезного сигнала, который полагаем немодулированным.

Рис. 2.116. Зависимость сопротивления анодной нагрузки лампы УВЧ от частоты усиливаемых ко­ лебаний

б) Р е з о н а н с н ы й к о э ф ф и ц и е н т у с и л е н и я

Настроенный параллельный контур имеет сопротивление для переменного анодного тока лампы, активное по характеру. Ввиду

этого справедливы графики физических процессов, изображенные на рис. 2.117.

345

Из графиков видно, что под воздействием сеточного напряже­ ния происходит изменение анодного тока. Амплитуда его перемен­ ной составляющей / т а зависит от амплитуды входного напряже­ ния СЛпвх и крутизны рабочего участка сеточной динамической ха­ рактеристики лампы Sd-

Очевидно, что

Переменная составляющая анодного тока, проходящая через настроенный контур, создает на нем переменное синфазное напря­ жение с амплитудой

УВЧ пропорционален динамической крутизне лампы и сопротивле­

стка сеточной динамической характеристики, но она практически совпадает с сеточной статической характеристикой, так как в уси­

Входное сопротивление усилителя является чисто емкостным только на сравнительно низких частотах. С повышением частоты усиливаемых колебаний оно становится комплексным и может быть представлено параллельным соединением входной емкости и вход­ ного активного сопротивления (рис. 2.11, в).

Активная составляющая входного сопротивления каскада УВЧ обусловлена индуктивностью ввода катода и наводимыми сеточ­ ными токами.

Для анализа первой причины напомним, что в лампе кроме меж­ дуэлектродных емкостей существуют еще индуктивности вводов

346

'ex

347

входное сопротивление усилителя является комплексным. Его

При этом угол 9 уменьшается. Это свидетельствует о том, что с по­ вышением частоты происходит уменьшение активного входного со-

Рис. 2.121. Процесс наведения индукционных токов в сеточной цепи на раз­ личных частотах:

противления усилителя. Одновременно уменьшается и коэффи­ циент усиления каскада, поскольку анодным током лампы управ­ ляет только часть входного напряжения.

Теперь рассмотрим влияние времени пролета электронов на ха­ рактер входного сопротивления усилителя. Это время зависит от расстояния между электродами лампы и приложенных напряже­ ний. Практически пролетное время измеряется тысячными долями микросекунды. Оно одинаково на всех диапазонах. Но на сравни­ тельно низких частотах (длинные, средние и короткие волны) про­ летное время составляет ничтожную долю периода усиливаемых колебаний. Поэтому в данных диапазонах поток электронов в лам­ пе равномерный (рис. 2.121, а) и результирующий индуктирован­ ный ток в цепи сетки равен нулю. Следовательно, источник вход­ ного напряжения не расходует энергии в сеточной цепи.

348

В диапазоне СВЧ (метровые и дециметровые волны) пролетное время электронов составляет значительную часть периода усили­ ваемых колебаний. За время пролета электронов напряжения на сетке и на аноде успевают заметно измениться. Поэтому поток электронов в лампе оказывается неравномерным (рис. 2.121,6). Число электронов в промежутке катод —сетка не равно числу электронов в промежутке сетка — анод. По данной причине в цепи сетки появляется результирующий индуктированный ток. Это озна­ чает, что источник входного сигнала расходует энергию в сеточной цепи лампы.

Когда основная масса электронов пролетит сетку, произойдет изменение полярности входного напряжения и составляющая элек­ трического поля в промежутке сетка — анод, созданная за счет источника входного напряжения, будет дополнительно ускорять пролетевшие сетку электроны. В это время электроны, находящие­ ся в промежутке катод — сетка, будут тормозиться переменным по­ лем сетки, отдавая часть своей энергии источнику входного напря­ жения. Однако три отрицательном полупериоде входного напря­ жения от катода уходит меньшее количество электронов, чем при положительном полупериоде,

Поэтому расход энергии источника входного напряжения на ускорение электронов не компенсируется их торможением. Разница между этими энергиями и есть та энергия, которую расходует источник входного напряжения в цепи сетки. Расходуемая энергия идет на нагрев лампы, так как электроны, получив дополнительное ускорение, ударяются об анод с большей скоростью. При расчете мощности, расходуемой в цепи сетки из-за индукционного тока, вводится понятие активной составляющей входного сопротивления усилителя, обусловленной наличием пролетного времени элек­ тронов.

Влияние пролетного времени электронов на входное сопротив­ ление усилителя рассмотрим при помощи векторной диаграммы (рис. 2.122). Она построена для усилителя на маячковой лампе.

349