книги из ГПНТБ / Смогилев К.А. Радиоприемники сверхвысоких частот

схема усилителя. В этой схеме дробовой эффект учитывается в выходной цепи генератором анодного шумового тока / Шдр, а усиленные шумы сеточной цепи учитываются генератором

•bUmgk.

Коэффициент шума равен

и анод-катод соответственно, обязанные действию г-го источ­ ника шума.

Каждый из источников шума, вследствие прямой и обрат­ ной связей, создает напряжения как на участке сетка-катод ( gk), так и на участке анод-катод (ак)

Здесь Робщgk — общее сопротивление цепи в точках g-k, Рош ак — общее сопротивление цепи в точках a-к и

1

Робщ —

G a' + G bk + G Bx

121

Подставляя (3.56), (3.57) и (3.58) в (3.55), найдем:

Учитывая, что

122

Выражение (3.71) полностью совпадает с выражением для минимального коэффициента шума усилителя с общим като­ дом (3.32) . Поэтому можно сделать важный вывод о том, что усилитель с общим катодом и усилитель с общей сеткой на одинаковых лампах имеют одинаковый минимальный коэффи­ циент шума.

‘ Однако следует принять во внимание, что в усилителе

123;

можно применять триоды, в то время как в усилителях с об­ щим катодом для обеспечения такого же усиления в области достаточно больших частот требуются пентоды, которые дают больший коэффициент шума.

Условие согласования выхода предыдущего каскада или антенны со входом усилителя с общей сеткой несколько от­ личны от условия согласования для схемы усилителя с общим катодом, так как входная проводимость усилителя с общей сеткой увеличивается примерно на величину крутизны лампы 5.

Из (3.75) следует, что

0С^>moptОК,

так как в выражении (3.75) числитель подкоренного выраже­ ния на величину 5 больше соответствующего значения в слу­ чае усилителя с общим катодом.

Сопоставляя (3.70) и (3.75), можно показать, что в случае схемы с общей сеткой

^ ra in < OTopt

и что, следовательно, минимальное значение коэффициента шума получается при связи меньше оптимальной.

§ 3.10. Двухкаскадный усилитель на триодах по схеме «общий катод — общая сетка»

чается низкий коэффициент устойчивого усиления. Поэтому желательно применять схемы с общей сеткой. Но в усилителе с общей сеткой благодаря малому входному сопротивлению, оказывается низким коэффициент усиления по мощности.

В области частот, где входное сопротивление лампы и, сле­

324

противления усилителя с общей сеткой, коэффициент усиления

/■“ по мощности в усилителя^ с общим катодом и общей сеткой практически не отличается по величине. Поэтому, например,

в дециметровом диапазоне в качестве усилителей высокой ча­ стоты чаще всего используются усилители с общей сеткой,

которые, кроме того, в указанном диапазоне удобнее в конст­ руктивном отношении (маячковые лампы удобнее сочленяются с коаксиальными объемными резонаторами в схеме с общей сеткой).

Вдиапазонных усилителях СВЧ схема с общей сеткой вы­ годна и потому, что входное сопротивление мало меняется с частотой.

Вобласти частот, где входное сопротивление лампы до­

статочно велико (^ в х > ^ ), коэффициент усиления по мощ­

ности в усилителе с общим катодом заметно выше, чем в уси­ лителе с общей сеткой. Использование усилителя с общей сеткой в первом каскаде становится невыгодным, так как в со­ ответствии с (1.43) увеличивается влияние последующих, каскадов на общий коэффициент шума приемника.

Рис. 3.37.

Таким образом, для получения низкого коэффициента шума.-в первом каскаде выгодно использовать усилитель с об­ щим катодом на триоде, который обладает большим коэффи­ циентом усиления по мощности. С другой стороны, для обес­ печения высокого устойчивого коэффициента усиления по напряжению в первом каскаде полезно использовать усилитель с общей сеткой.

. Указанное противоречие разрешается применением так называемой каскадной схемы (рис. 3.37.), в которой первым

125

с общей сеткой коэффициент усиления первого каскада по мощности получается достаточно высоким, а коэффициент уси-

.ления по напряжению — низким, что обеспечивает устойчивую работу усилителя. Вместе с тем, в усилителе с общей сеткой обеспечивается достаточно высокий устойчивый коэффициент

сопротивлению первого каскада — усилителя с общим като­

ние нагрузки первого каскада, рассчитанное с учетом шунти­ рующего действия входного сопротивления первого каскада ‘(^выхх) и входного сопротивления второго каскада

8X1 + $2

В области частот, где целесообразно применять двухкас­ кадную схему, выполняется следующее неравенство

326

Следовательно, коэффициент усиления первого каскада по напряжению оказывается' близким к единице, чем автомати­ чески обеспечивается его устойчивая работа.

Коэффициент усиления первого каскада по мощности

.или, имея в виду (3.77) и (‘3.76), найдем:

Si

так как

Следовательно, коэффициент усиления первого каскада по мощности оказывается больше 1 0 , что благоприятно сказы­ вается на величине коэффициента шума.

Коэффициент шума двухкаскадной схемы равен:

Выше было установлено, что минимальные значения коэф­ фициентов шума усилителя с общим катодом и усилителя с общей сеткой равны. Поэтому, учитывая (3.78), можно

считать, что второе слагаемое в правой части (3.79) по край­ ней мере на порядок меньше первого, тогда

Ns* Nv

Коэффициент усиления усилителя с общей сеткой по на­ пряжению получается такой же, как в однокаскадной схеме усилителя с общим катодом.

Таким образом, усилитель, собранный на триодах по двух­ каскадной схеме «общий катод — общая сетка», обладает таким же низким коэффициентом шума, как и однокаскадный усилитель на триоде и, вместе с тем, обеспечивает более вы­ сокий коэффициент усиления по мощности и более высокий устойчивый коэффициент усиления по напряжению.

127

§ 3.11. Усилитель на лампе с бегущей волной

Рассмотренные выше схемы усилителей на пентодах эф­ фективно работают в диапазонах метровых волн. Усилители на триодах находят пшшенение в дециметровом диапазоне волн. На более высоких частотах рассмотренные урилители оказываются непригодными, так как малое входное сопротив­ ление ламп не позволяет обеспечить приемлемый коэффи­ циент усиления.

Кроме того, с ростом частоты растет уровень собственных шумов усилителей и, следовательно, коэффициент шума прием­ ника, что ведет к заметному снижению его чувствительности.

В сантиметровом диапазоне коэффициент шума приемни­ ков с .усилителем высокой частоты на электронных лампах превосходит коэффициент шума приемников без усилителя высокой частоты. Поэтому до последнего времени приемники сантиметрового диапазона строились по схеме без усилителя высокой частоты (рис. 3.38).

Рис. 3.38.

В последнее время появились весьма высококачественные лампы с бегущей волной (ЛБВ), которые эффективно могут использоваться в качестве усилителей высокой частоты во всем диапазоне от метровых до миллиметровых волн. Наи­ большее распространение получили ЛБВ, предназначенные

кую полосу пропускания, достигающую десятков процентов от

Устройство ЛБВ схематически показано на рис. 3.39. Электронная пушка (ЭП) лампы формирует сфокусирован­

ный пучок электронов, который направляется вдоль оси спи­ рали и снова фокусируется фокусирующей катушкой (ФКК

128

которая питается постоянным током. За спиралью помещается коллектор {К), улавливающий электроны пучка.

На вход ЛБВ от антенны или другого источника посту­ пает сигнал в виде электромагнитного поля, которое возбуж­ дает входной вибратор (В{), гальванически связанный со спи­ ралью (С). Вибратор возбуждает коаксиальную линию, внеш­

Электромагнитное поле, распространяющееся вдоль витков спирали со скоростью света с, имеет составляющую скоростиv

вдоль ее оси во столько раз меньшую с, во сколько длина проволоки спирали в развернутом виде больше длины спирали

или, что то же, во сколько длина витка спирали 2 л b больше ее шага -S’- Замедление поля вдоль оси спирали равно:

действовал с высокочастотным полем, его скорость Ъъ должна несколько превышать скорость распространения поля вдоль оси спирали. При этом электронный поток большую часть времени будет находиться в тормозящем поле и отдавать свою ^нергию полю.

. С помощью спирали или любой другой замедляющей си­ стемы производится нужное замедление электромагнитного поля по сравнению с его распространением в обычных усло-