Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
54
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
19.21 Mб
Скачать

Получить необходимое значение коэффициентов Y C И Г Г Д Л Я одного частотного диапазона приемника можно было бы путем

подбора соответствующей

формы пластин переменного

конденса­

Сигнальные^

 

контуры

 

 

тора,

который

входит

в кон-

 

Контур

тур гетеродина. Но тогда на

 

Контур

Контур

другом

частотном

 

диапазоне

входной цепи

УВЧ

гетеродина

приемника нужного

соотноше­

 

fr

 

fr

 

 

ния

емкостей

не

получается.

 

 

 

 

 

 

Поэтому

в приемниках,

имею­

 

 

 

 

 

 

щих

несколько

раб0(4их

диа­

 

 

 

 

 

 

пазонов,

применяют

блок с

 

 

 

 

 

 

одинаковыми

 

конденсаторами,

 

 

 

 

 

 

а

требуемое

значение

коэффи­

Рис.

2.197. Один

из вариантов

включе­

циента

fr-

получают

 

путем

ния

сопрягающих

конденсаторов в кон­

включения в

контур

гетероди­

 

тур

гетеродина

 

 

на

сопрягающих

конденсато­

 

Конденсатор С5, включаемый

ров

(рис. 2.197).

 

 

 

 

 

последовательно с

конденсато­

ром С2, уменьшает максимальную емкость контура гетеродина, а конденсатор С6 (обычно полупеременный) увеличивает начальную

Желаемый закон изменения частоты

гетеродина

Получаемый закон изменения частоты

гетеродина

•е —-Частота 'ос настройки

контуров УВЧ

 

180 а."

поворота

••макс

г

мин

[угол

 

ротора

конден­

 

 

 

саторного

блока]

Рис.

2.198. Величина промежуточной частоты 'приемника

при

правильно настроенных контурах УВЧ. Промежу­

точная

частота приемника

получается нормальной

только

при приеме трех

станций, работающих на ча­

 

 

стотах / с

. / с

и / с

емкость контура. Соответствующим подбором емкостей С5 и С6 получают требуемое значение коэффициента тг . Для каждого ча­ стотного диапазона приемника необходимы свои сопрягающие конденсаторы.

Требуемое значение емкости сопрягающих конденсаторов на­ ходят по специальным формулам или номограммам, а окончатель­

н о

ная подгонка сопряжения производится при налаживании прием­ ника.

Описанный способ сопряжения контура г е т е р о д и н а

с к о н т у р а ­

ми УВЧ и входной цепи не позволяет получить точной

настройки

контура гетеродина во всех точках диапазона. Поэтому точное значение 'Промежуточной частоты приемника при правильно на­

строенных

сигнальных

контурах получается

не более чем в трех точ­

ках

диапазона

(рис. 2.198).

 

 

 

 

 

 

 

В остальных

точках

диапа­

ПкГц)

 

 

 

 

зона

при

точной

настройке

1500,

 

 

 

 

 

сигнальных

 

контуров

на

 

 

 

 

 

 

 

принимаемую

 

станцию

ве­

1U00

 

 

 

 

 

личина

промежуточной

ча­

1зоо

 

 

 

 

 

стоты

не

равна

нормально­

 

 

 

V

 

му значению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако

отсюда

 

еще не

1200

 

 

 

 

 

следует,

что

усиление

при­

1100

 

 

 

 

 

нимаемых

колебаний

произ­

 

 

 

 

 

1090

-

 

 

 

 

водится

на

промежуточной

 

 

 

Foe

1060

 

 

 

 

частоте,

отличной

от

нор­

1000

 

 

 

 

 

мальной.

Практически

при

965

 

 

п

 

 

 

900

 

 

 

 

 

приеме

любой

станции

по­

 

 

ч

 

 

 

лучается

нормальное

значе­

 

 

 

 

 

 

800

 

 

 

 

 

 

ние промежуточной

частоты,

 

 

пр

 

 

 

так

как

оператор

настраи­

700

 

 

 

 

 

вает

приемник

по

 

макси­

 

——

".АIf

 

мальной

громкости

на

его

6256В5

 

 

выходе. Но при этом кон­

600

 

/

 

 

 

 

туры УВЧ оказываются

не­

500

 

 

 

 

 

сколько

расстроенными

от­

 

30

60

90

120 150

180 а.

 

 

носительно

несущей

 

часто­

 

имакс

 

 

 

Смин

ты

принимаемой

 

станции.

Рис. 2.199. Зависимость

частоты настройки

Поясним

сказанное

на

кон­

кретном

примере.

 

 

 

 

контуров приемника от угла поворота ро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тора

конденсаторного блока при наличии

Пусть

сигнальные

конту­

двух сопрягающих конденсаторов в кон­

ры одного из рабо|Чих диа­

 

 

туре гетеродина

 

пазонов

приемника

 

могут

 

 

 

 

 

 

 

настраиваться на частоты /смив = 500 кгц и /смакс = Ю00 кгц,

а нор­

мальное значение промежуточной частоты приемника должно быть

равно

465 кгц.

Закон

изменения

частоты

гетеродина

по

диапа­

зону изображен на рис. 2.199. Предполагаем,

что

принимаемая

станция

работает на частоте /с = 625 кгц.

 

 

 

 

 

Если

сигнальные

контуры приемника

настроить

 

на

частоту

625 кгц

(угол

а = 45°), тс контур

гетеродина

окажется

настроен­

ным на частоту /^=1060 кгц и промежуточная

частота

приемника

будет

равна fnj

=1060 — 625 = 435

кгц. При

такой

промежуточ­

ной частоте коэффициент усиления каскадов УПЧ будет мал (его контуры настроены на частоту 465 кгц). Громкость сигналов на

441

выходе приемника будет мала, и оператор повернет роторы кон­

денсаторов до угла

а = 60°. При этом контур гетеродина

окажется

настроенным

на частоту

/г" = 1090 кгц и промежуточная

частота

приемника

станет

равной / п р = 1090— 625 = 465 кгц. При нор­

мальной промежуточной

частоте УПЧ имеет большой

коэффи­

циент усиления и сигналы на выходе приемника будут слышны

хорошо. Поэтому

оператор

оставит роторы конденсаторного

бло­

ка в таком положении. Но при этом сигнальные

контуры

настрое­

ны на частоту 665 кгц. Следовательно, они будут

несколько

рас­

строены относительно частоты принимаемых сигналов.

 

 

Практически в приемниках связи реальная расстройка

сиг­

нальных

контуров А/ на длинных

волнах

обычно

не

превышает

2—3 кгц,

а

на

коротких

волнах

10—20

кгц.

Такое

положение

не является

серьезным

недостатком, так как полоса

пропускания

сигнальных

контуров

достаточно

велика

(особенно на

коротких

волнах).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 12. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

1. Особенности тракта промежуточной частоты

Тракт промежуточной частоты приемника заключен между смесителем и детектором. Он представлен многокаскадным уси­ лителем (рис. 2.4). Но здесь уместно заметить, что в формиро­ вании частотной характеристики тракта промежуточной частоты весьма существенное значение может иметь резонансная нагрузка смесителя.

Число каскадов УПЧ бывает от 2 до 12. Их общее усиление по напряжению достигает сотен тысяч. В результате значитель­ ного и притом избирательного усиления в УПЧ происходит окон­ чательное выделение принимаемого сигнала. На выходе этого уси­ лителя практически нет помех, а уровень сигнала достаточен для неискаженного детектирования.

Большое число каскадов в УПЧ возможно потому, что про­ межуточная частота приемника постоянна и относительно неве­ лика. Постоянство промежуточной частоты позволяет применять в усилителе сложные колебательные системы и настраивать их

таким

образом, чтобы форма частотной характеристики всего

тракта

была близка к прямоугольной. Тем самым обеспечивается

высокая избирательность приемника при наличии требуемой по­ лосы пропускания.

Каскады УПЧ можно классифицировать по следующим при­ знакам:

по типу усилительных приборов (транзисторные и лампо­

вые) ;

по способу включения усилительных приборов (с общим эмиттером, с общей базой, с общим катодом, с общей сеткой, каскодные и др.;

442

Рис. 2.200. Частотные ха­ рактеристики двухкаскадного УПЧ с одиноч­ ными контурами, настро­ енными на одну ча­
стоту

— no виду нагрузки усилительных приборов

(с одиноч­

ными контурами, с полосовыми фильтрами или

апериодиче­

ские) ;

 

по способу .настройки 'контуров (с одинаковой или различ­ ной настройкой);

по ширине полосы пропускания (узкаполосные или широко­ полосные) ;

по виду амплитудной характеристики (линейные или ло­ гарифмические) .

Принципиальные схемы УПЧ бывают очень разнообразны. Их

выбирают

из конкретных

требований,

предъявляемых к прием­

нику.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

подчеркивания

специфических

 

 

свойств усилителя промежуточной

частоты

-Л11|им Ш п

его часто

называют

полосовым.

Тем

са­

мым

показывают, что основными

параме­

ш

f

трами

УПЧ являются

полоса пропускания

 

и коэффициент усиления.

2. УПЧ с одноконтурными

каскадами

 

111

Усилители

с

одноконтурными

 

каскада­

 

ми

применяются

главным

образом в

ра­

 

 

2йГ

диолокационных

приемниках. Поэтому

они

 

 

относятся

к

категории

широкополосных

 

 

 

усилителей. Схемы

их

каскадов

аналогич­

 

 

 

ны

тем, которые

применяются

в

 

усилите­

 

 

\К-К1

лях

высокой частоты.

Получение

 

широкой

 

 

 

полосы

пропускания

достигается

шунтиро­

 

 

\

ванием контуров или их взаимной

рас­

 

/ 1

стройкой.

Поясним

особенности

УПЧ с

/

1

 

одинаковой

и

различной

настройкой

его

 

 

fnp

контуров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) О д и н а к о в а я

н а с т р о й к а

 

 

 

 

 

 

 

 

к о н т у р о в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

контуры

всех

каскадов

УПЧ

на­

 

 

 

строены одинаково (на промежуточную ча­

 

 

 

стоту),

то

результирующая

полоса

пропу­

 

 

 

скания

усилителя получается

меньше,

чем

у

каждого

в отдельности

(рис. 2.200).

 

 

 

 

 

 

 

 

f

-к^

f

каскада

Уравнение частотной характеристики усилителя, состоящего

из п одинаковых каскадов,

имеет следующий вид:

 

К_

(КТПГ2 )"

(2.264)

Ко

 

443

В этом

уравнении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А/

_

2 А / 0 б [ Ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

2Д/' 1

 

 

 

 

 

 

где 2Д/'— полоса пропускания одного

каскада;

 

 

 

 

 

 

2 Д / о Л щ — полоса пропускания

усилителя.

 

 

 

 

 

 

Если

определять

полосу

пропускания

на уровне

0,707

от

ре­

зонансного

коэффициента

усиления

(как показано на рис. 2.200),

то тогда на граничных частотах, входящих в полосу

 

пропускания,

имеем: ( У

1 - f X1*)

= ] / 2 .

 

Из

данного

равенства

 

получается

расчетная

 

формула

для

полосы пропускания

усилителя

 

 

 

 

 

 

 

/о<^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.265)

Значения

величины

 

2 — 1

для разного числа

каскадов

приводится

в

табл.

2.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

2.3

п

 

1

 

9

3

4

 

5

6

 

7

8

9

 

10

11

12

Vv2-\

 

1

 

0.64

0.51

0.44

0,39

0,35

0,32

0,30

0,28

0,27

0.26

0,25

В ламповых УПЧ необходимая полоса пропускания

каждого

каскада

2Д/'

получается

выбором

схемы,

изображенной

на

рис. 2.115, е. В

этой

схеме

контур

шунтирован

анодным

резисто­

ром Ra. Его сопротивление

обычно бывает 500—5000 ом. Конден­

сатор С к

имеет

постоянную

емкость. При высокой промежуточной

частоте роль

конденсатора может

выполнять емкость

схемы.

 

В транзисторных УПЧ необходимая полоса пропускания ка­

скадов

2Д/'

 

получается

выбором

 

схемы,

изображенной

на

рис. 2.140,6,

в

которой Z-i = 0.

Следовательно,

контур

L K C K

вклю­

чается в цепь коллектора полностью. Поэтому он сильно шунти­ руется сравнительно небольшим выходным сопротивлением тран­ зистора. Дополнительным шунтом может быть резистор, вклю­

чаемый параллельно

контуру. Емкость

конденсатора С к

неиз­

менна.

 

 

 

Указанные схемы каскадов УПЧ и им подобные применяют в

приемниках с полосой

пропускания от десятков кгц до 2-5-3

Мгц.

б) Р а з л и ч н а я н а с т р о й к а

к о н т у р о в

 

Для получения полосы пропускания УПЧ более 2Мгц при наличии хорошей избирательности нельзя ограничиться шунтиро­ ванием контуров. Требуется еще осуществить различную настрой-

•-Ч44

ку смежных каскадов. Наиболее часто используют УПЧ с «двой­

ками»

или «тройками» взаимно

расстроенных каскадов.

На

рис. 2.201 показан метод

настройки контуров «двойки» (или

«пары») каскадов. Контур первого каскада настраивают на ча­ стоту /oi</np, а контур второго каскада — на частоту /о2 >/пр- Расстройка обоих каскадов относительно промежуточной частоты приемника одинакова, т. е. / о 2 — / П р = / п р — /о1 = д -^'

а

6

Рис. 2.201. Частотные характеристики двух смежных каска­ дов УПЧ и результирующая характеристика «двойки» каска­ дов:

а — расстройка контуров немного больше критической; б — расстройка контуров значительно больше критической

Форма результирующей частотной характеристики в этом слу­ чае зависит от величины расстройки AF. Если AF незначительна, то результирующая частотная характеристика получается одно­

горбой

(рис. 2.201, а ) .

Если же расстройку

контуров

сделать боль­

шой,

то

частотная

характеристика

окажется

двугорбой

(рис.

2.201,6).

 

 

 

Наибольшее значение AF, при котором частотная характери­ стика еще одногорбая, называется критической расстройкой. Обо­ значим ее AFKp. Величина критической расстройки практически

445

равна половине

полосы пропускания одного из контуров (считая,

что оба контура

одинаковы).

Если АР^АРкр, то результирующая полоса пропускания «двойки» 2Af" получается меньше, чем у одного каскада. Если AF>AFK p, то результирующая полоса пропускания может быть шире, чем у одного каскада. Но в этом случае провал частотной

характеристики оказывается значитель­ ным (рис. 2.201,6). Вершину частотной характеристики можно приблизить к прямой, если один из последующих кон­ туров усилителя настроить на промежу­ точную частоту приемника.

На практике в УПЧ расстройка «двойки» обычно выбирается критической или немного больше ее (рис. 2.201,а). Такой усилитель содержит несколько «двоек», число которых чаще всего бы­ вает от 2 до 6. Если все пары каскадов одинаковы, а расстройка между конту­ рами у всех пар выбрана Критической, то общая полоса пропускания усилителя определяется по формуле

Рис. 2.202.

Частотные ха­

2Д/Собщ'

:2 - Л/" .

1

(2.266)

рактеристики

трех каскадов

 

УПЧ и результирующая ча­

 

 

 

 

стотная

характеристика

 

 

 

 

«тройки»

каскадов

где т — число

«двоек»

каскадов.

 

 

 

 

Значения величины

1

 

 

 

— 4 — для различного

числа пар рас-

1,1 V~m

строенных каскадов приведены в табл. 2.4. Из сравнения данных табл. 2.4 с данными табл. 2.3 видно, что при одинаковом числе равноценных каскадов в усилителе с расстроенными контурами получается более широкая полоса пропускания, чем в усилителе с контурами, настроенными на одну частоту.

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2.4

т

1

2

3

4

5

6

1

0.91

0,77

0,69

0,64

0,61

0,58

4

 

 

 

 

 

 

l.lVm

На рис. 2.202 показан метод настройки контуров «тройки» ка­ скадов усилителя. Два каскада «тройки», имеющие одинаковые

446

частотные

характеристики,

симметрично

расстроены относитель­

но промежуточной

частоты

приемника.

 

Третий

каскад

имеет более широкую

полосу пропускания и на­

страивается на промежуточную частоту. Следующие «тройки» ка­ скадов настраиваются аналогичным образом. При таком способе настройки результирующая частотная характеристика УПЧ имеет плоскую широкую вершину и сравнительно крутые скаты.

3. УПЧ с двухкоитурными каскадами

Для повышения избирательности УПЧ в его каскадах часто применяют по два связанных контура. Примеры таких схем изо­ бражены на рис. 2.203. Их называют усилителями на двухконтур-

Рис. 2.203. Примеры схем двухконтурных каскадов УПЧ;

о — л а м п о в ы й вариант; б — транзисторный вариант

ных полосовых фильтрах. Оба контура полосового фильтра оди­ наковы (LKI = L K 2 , СК\ = СК2). Они настроены на промежуточную частоту приемника. Включение контуров к усилительным прибо­ рам (транзисторам или лампам) выбирается так, чтобы доброт­ ности обоих контуров были равны.

В ламповом варианте (рис. 2.203, а) применен фильтр с индук­ тивной связью между контурами. Подключение контуров полное.

Катушки L K l и /-кг чаще всего

наматываются

на

общем

каркасе.

Расстояние между катушками

определяет

размеры

фильтра.

В транзисторном варианте

(рис. 2.203, б)

применена

емкост­

ная связь между контурами. Она очень

удобна

в

малогабарит­

ных усилителях, так как экранированные

катушки

контуров мож­

но располагать близко друг от друга. Подключение первого кон­ тура показано полное, второго — частичное.

Форма частотной характеристики двухконтурного каскада него полоса пропускания зависят от величины связи между контурами

447

пр

(рис. 2.204). При связи меньше критической частотная характе­ ристика одногорбая, а полоса пропускания узкая. При связи боль­ ше критической частотная характеристика каскада двухгорбая, а полоса пропускания широкая. Недостаток сильной связи заклю­ чается в провале на вершине характеристики.

На практике в подавляющем большинстве случаев применяют фильтры с критической связью. В этом случае частотная характе­ ристика каскада имеет наиболее благо­

приятную форму.

Полоса пропускания каскада с кри­ тической связью между контурами

2Д/' = ] Л 2 ~ - А

(2.267)

Полосу пропускания усилителя из п

одинаковых каскадов можно

определить

по приближенной формуле

 

Рис. 2.204.

Частотные

ха­

 

2 Д / 0 6 щ ^ 2 Д / '

\

. (2.268)

рактеристики

двухконтур-

 

 

 

UV

 

п

 

ного каскада:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — связь

меньше

критической;

Число

двухконтурных

 

каскадов

в

2 — связь

критическая;

3—

 

связь больше критической

УПЧ

обычно бывает от 2 до 4.

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

усиления

двухконтур-

ного каскада с критической связью между контурами фильтра

в

два раза меньше, чем у одноконтурного каскада.

 

 

 

У каскада

на

лампе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А'о -л- • S" ^э-

 

 

(2.269)

У каскада

на

транзисторе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко

-f'

Рк'

Рб • $'

 

 

(2.270)

Для транзисторного каскада крутизна S определяется по фор­

муле (2.247). На практике коэффициент усиления

двухконтурного

каскада

УПЧ

бывает порядка

нескольких

десятков.

 

4.

Тракт

промежуточной

частоты с

сосредоточенной

 

 

 

 

 

 

 

избирательностью

 

 

 

 

В радиовещательных и связных приемниках на транзисторах широко применяют преобразователя частоты, в которых нагруз­ кой смесителя является многозвенный полосовой фильтр. Наибо­

лее часто

его называют

фильтром

сосредоточенной селекции

(ФСС). Этот фильтр может

состоять из 3—5 обычных контуров

или представлять собой электромеханическую систему.

Преобразовательный каскад с ФСС обладает очень хорошей

частотной

характеристикой,

но имеет

небольшой коэффициент уси-

448

ления (порядка единиц). В таком преобразователе осуществляется достаточная избирательность принимаемого сигнала (не пропу­ скаются помехи), но усиление выделенного сигнала недоста­ точно.

Уровень полезного сигнала можно увеличить при помощи лю­ бого усилителя с достаточно широкой полосой пропускания (де­ сятки килогерц). Его каскады могут быть апериодические (резисторные) или резонансные. Типичная схема тракта промежуточ­ ной частоты с ФСС изображена на рис. 2.205.

Рис. 2.205. Пример схемы тракта промежуточной частоты с ФСС

В этой схеме последний каскад является резонансным только потому, что он может иметь выходное сопротивление, равное вход­ ному сопротивлению детектора. Заметного влияния на избира­ тельность приемника данный каскад не оказывает. Она опреде­ ляется исключительно свойствами ФСС.

Расчет элементов ФСС осуществляют графоаналитическим ме­ тодом. Он прост и достаточно точен. В этом расчете обычно опре­ деляют не полосу пропускания фильтра, а степень ослабления помехи по соседнему каналу, т. е. избирательность каскада при заданной расстройке. Полоса пропускания усилителя выступает в расчете заданной величиной. В радиовещательных приемниках она бывает 7—10 кгц.

Коэффициент усиления преобразователя частоты с ФСС опре­ деляется уравнением

 

Ко — Кф • Sn? ]//?вых. см • RBX. с л »

(2.271)

где Кф — коэффициент передачи

фильтра;

 

' п р

крутизна

преобразования;

 

выходное

сопротивление

смесителя;

 

RBUK.CM

 

входное

сопротивление

следующего

каскада.

RBK-СЛ

15—869

449

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ