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

Из рнс. 4.3 следует, что коэффициент преобразования при некоторых значениях угла отсечки 0 = в о п т , различных для разных k, достигает максимального значения. С ростом номе­ ра гармоники значение вопт убывает. При этом убывает и максимальное значение Кпр = Кпртах (рис. 4.4).

Рис. 4.3.

Следует заметить, что Кпр, особенно в случае малых k, медленнее убывает при отклонении © от 0 ОПТ в сторону уве­ личения углов отсечки. Поэтому при выборе режима работы выгоднее обеспечивать угол отсечки, несколько больший оп­ тимального с тем, чтобы в меньшей степени изменился Кпр- при изменении режима работы смесителя (например, при сме­ не ламп).

Из условия

на основании (4.11) определим уравнение, которому удовле­ творяет оптимальное значение угла отсечки

(4.12)

160

Полученное трансцендентное уравнение позволяет для за­ данных значений А, 5Ди/?ЭКпр графически, или методом после­ довательных приближений, найти © о п т -

Подставляя (4.12) в (4.11), найдем Кп? тах:

максимальное значение Кпр тах почти линейно уменьшается. •

Выбор параметров цепи RC для обеспечения заданного угла отсечки производится следующим образом.

Угол отсечки © зависит от постоянного напряжения U0> которое создается на сопротивлении/? постоянной составляю­ щей тока диода /0. Для постоянной составляющей тока диода и составляющей частоты гетеродина схема смесителя не отли­ чается от схемы диодного детектора (рис. 4.5). Поэтому выбор параметров цепи RC в случае диодного смесителя произво­ дится так же, как и в случае диодного детектора, с учетом

из которого находится R, а затем из у с л о в и я о п р е д е ­

ляется С.

§ 4.4. Входное сопротивление диодного смесителя

Входное сопротивление преобразователя определяется от­ ношением амплитуд входного напряжения и тока частоты сигнала.

или, выражая параметры преобразования и коэффициент пре­ образования через угол отсечки ©. для оптимального режима работы смесителя, получим:

162

номера гармоники, а вся скобка растет. Однако 0 ОПт с ростом k уменьшается, поэтому Rax незначительно растет с ростом но­ мера гармоники. При k, превышающем ( 8 ^ 1 0 ) , когда © о п т изменяется медленно, Rax начинает падать с ростом k.

§ 4.5. П-образная эквивалентная схема смесителя. Характеристическое сопротивление

Полученные выше уравнения (4.8) с учетом введенных параметров преобразования можно записать в следующем виде:

Симметричный вид этих уравнений позволяет изобразить

Рис. 4.6.

эквивалентную П-образную схему смесителя (рис. 4 .6 ).

Для входного /с и выходного /пр токов можно составить следующие два уравнения:

Сопоставляя системы (4.17) и (4.18) и учитывая условие эквивалентности схем, получаем:

Si Н- ga = Gnp,

g% ^пр,

Si =—Gnp 5Пр.

163

Тогда эквивалентная схема нагруженного на характеристи­ ческое сопротивление смесителя будет иметь следующий вид

(рис. 4.7).

В схеме рис. 4.7 g — характеристическая проводимость,

1

величина обратная характеристическому сопротивлению р = —

Характеристическим сопротивлением четырехполюсника на­ зывается такое сопротивление, которое при подключении к выходным зажимам обеспечивает на входе сопротивление, равное характеристическому.

Удобство характеристического сопротивления р заключает­ ся в том, что при подключении такого сопротивления нагрузки к выходным зажимам четырехполюсника (2—2, рис. 4.7) обес­ печивается согласование и, следовательно, передача макси­ мальной мощности в нагрузку. При этом для согласования на входе четырехполюсника необходимо ко входным зажимам (1—1, рис. 4.7) подключать источник с выходным сопротивле­ нием, равным р.

В случае трансформаторной или автотрансформаторной связи на входе и выходе смесителя практически всегда имеется возможность подобрать такие коэффициенты трансформации, при которых ко входным и выходным зажимам подключаются сопротивления, равные характеристическому и, следовательно,

находится характеристическая проводимость g . Общее сопро­

164

тивление ветви, в которую входит проводимость нагрузки, равная характеристической проводимости g, равно

Тогда по определению характеристической проводимости общая входная проводимость в точках ( 1 —1 ) равна g, т. е.

Входное и выходное сопротивления смесителя при полном согласовании равны друг другу и равны характеристическому ■сопротивлению:

^?вх =г /?вых —-'■Р-

При полном согласовании смесителя, когда

В (4.20) не входит сопротивление нагрузки, так как это выражение получено при условии согласования..

§ 4.6. Коэффициент шума смесителя

Выражение для коэффициента шума и его величина не за­ висят от места включения смесителя. Поэтому рассмотрим наиболее интересный случай, когда смеситель является первым каскадом приемника, и определим как коэффициент шума самого смесителя, так и общий коэффициент шума входной цепи, смесителя и первого УПЧ.

На рис. 4.8 представлена схема включения смесителя.

165

В развернутом виде принципиальная схема включения сме­

Входная цещ

уда

ыз, %

Рис. 4.8.

Смысл этих сопротивлений следующий. При рассмотрении работы схемы, расположенной левее точек 1—1 , действие ча­ сти схемы, расположенной правее, учитывается введением^хпр;: при рассмотрении работы схемы, расположенной правее то­ чек 2 —2 , действие части схемы, расположенной левее, учиты­ вается /?вы х пр-

Рис. 4.9.

Общий коэффициент шума схемы, как известно (1.34), равен:

Выражения для Л/г и N3 были найдены ранее. Определим: коэффициент шума смесителя М,.

166

По определению коэффициент шума смесителя

и УПЧ (для случая резонанса).

Искомое напряжение шумов антенны на выходе смесителя равно напряжению на входе, умноженному на коэффициент преобразования по напряжению. Поэтому имеем:

167

Найдем теперь напряжение собственных шумов на выходе смесителя, которое очевидно равно:

с частотой гетеродина. Она содержит постоянную составляю­ щую и гармоники S1} S2 - - ■SK и т. д.

Шумовой ток диода как временной процесс представляет собой сложное колебание с равномерным сплошным спектром в широкой полосе частот. Ряд составляющих этого спектра до преобразования (составляющая промежуточной частоты и близкие к ней) вызывают отклик в выходной цепи смесителя. Другие составляющие (зеркальная) вызывают такой отклик только после преобразования. Целый ряд составляющих после преобразования не входят в полосу пропускания УПЧ. Нас интересуют те из составляющих спектра, которые вызывают отклик на выходе преобразователя, т. е. те из составляющих, которые вызывают заметное напряжение на выходном коле­ бательном контуре смесителя, настроенном в резонанс на про­ межуточную частоту. Такими составляющими являются сле­ дующие:

1. Составляющая промежуточной частоты, которая непо­ средственно (без преобразования) создает напряжение на выходном контуре.

2 . Составляющая частоты сигнала (она создает соответст­

168

Указанные три компоненты шумового -тока диода после преобразования, составляют преобразованный шумовой ток ЛидПр2, . который, как показано Гуткиным А. С., может быть представлен в следующем виде:

или, полагая Г— Гд, после преобразований получим:

пренебрегая проводимостью колебательного контура входной цепи (G»„i <&Свх пР), получим:

м = 1 + Р [Т GnP (1 + ffnp2) - 2 у ^пР /Спр] ^Cnp2

Полученное выражение с учетом (4.19) и (4.20) можно 'привести к более удобной форме:

Общее выражение для коэффициента шума входной цепи смесителя и первого УПЧ в режиме полного согласования и без учета проводимости согласующих трансформаторов (G9E<i=

(4.27)

169