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

•где f i t ) — функция, которой описывается мгновенное значе­ ние анодного тока.

Так как наклон отдельных участков характеристики раз­ ный, то, следовательно, и вид функции f{f) на отдельных участках различен. Интеграл (5.28) удобно разбить на ряд интегралов. Пределы интегрирования для каждого интеграла разные, они определяются с учетом наличия точек излома.

cot

cut

Рис. 5.20.

Значения фазы входного напряжения, которые соответствуют точкам излома статической характеристики и, следовательно,

210

Аналогично найдем для других точек:

211

На третьем участке аналогично найдем: '

С учетом выражений (5.32), (5.33) и (5.34), полученных для анодного тока отдельных участков статической, характе­ ристики, первая гармоника анодного тока оказывается равной:

212

Выполняя интегрирование, для первой гармоники анодного тока после преобразований окончательно получим:

Из полученного выражения следует, что первая гармоника анодного тока зависит от характера статической характеристи­ ки (©^ ©2, 0 3, £], S2, S3) угла отсечки ©Е и от амплитуды вход­ ного напряжения.

Рис. 5.22.

Характер зависимости амплитуды первой гармоники анод­ ного тока от входного напряжения для различных значений угла отсечки ©к показан на рис. 5.22. Подбирая значение угла отсечки сеточного тока ©g. можно изменять характери­ стику ограничителя, приближая ее к идеальной. На рис. 5.22 характеристика ограничителя близка к идеальной при угле

приводит к заметному снижению амплитуды первой гармони­ ки анодного тока и, следовательно, вызывает спад характери­ стики ограничителя. С другой стороны, в случае большего угла отсечки сеточного тока 0 „(©gl > 0 ^), при малом сопротив­

2 1 3

несмотря на некоторое уменьшение углов отсечки анодного тока ©1, ©а н т. д., вызывает рост первой гармоники анодного тока, т. е. вызывает подъем характеристики ограничителя.

Практически оказывается целесообразным выбирать зна­ чение угла отсечки, при котором cos 0 g = 0,85 -г- 0,9.

Выбор сопротивления цепи сетки ограничителя R e можно производить на основе следующей формулы:

0s

Зтг

V?g

где Ss — крутизна характеристики сеточного тока. Емкость Cg находится из условия

Rg> — г

8 С

Значение порогового напряжения Unoрог принимают рав­ ным половине Ei- Unopor = 0,5Е,.

§ 5.9. Воздействие помех на приемник ЧМ сигналов

Воздействие помех на приемник частотно-модулированных сигналов рассмотрим на примере шумовой помехи, действие всего спектра которой можно представить как действие суммы многих гармонических составляющих. Поэтому удобно начать рассмотрение со случая воздействия на приемник одной гар­ монической составляющей шума' напряжение которой обо­ значим:

йп — Unsin W(]i,

Так как частотный детектор реагирует на отклонение ча­ стоты, то действие помехи можно оценить, определив паразит­ ную девиацию частоты. Изменение амплитуды сигнала под действием помехи можно не учитывать, так как включение ограничителя существенно снижает паразитную амплитудную модуляцию.

Предположим, чтона вход приемника поступает синусои­

рующий вектор Up будет колебаться с разностной частотой

214

(шс — (i)n =?: Qn) около вектора сигнала. Максимальное угло­ вое отклонение фт п и есть индекс паразитной частотной мо­ дуляции.

Из /\АБО имеем:'

Следовательно, амплитуда изменения фазы обратно про­ порциональна отношению сигнад/шум на входе.

Из АСДО находим:

a E

При достаточно большом отношении jy- ( Р > 2), вторым

членом в скобках знаменателя можно пренебречь, a tgtyn за­

215

менять аргументом, тогда, принимая во внимание (5.36), получим:

Фп = Фюп sin t.

Следовательно, в результате воздействия помехи сигнал получает паразитную частотную модуляцию с девиацией

Амплитуда напряжения на выходе частотного детектора пропорциональна девиации частоты. Поэтому, если сигнал мо­ дулирован по частоте с девиацией Л /т с, отношение амплиту­ ды напряжения сигнала к амплитуде напряжения помехи на выходе частотного детектора можно оценить отношением соот­ ветствующих девиаций:

Из полученного выражения можно заключить, что отно­ шение напряжения сигнала к напряжению помехи на выходе частотного детектора можно значительно повысить по сравне­ нию с таким отношением на входе ограничителя, если послед­ нее больше двух (р > 2 ).

Выигрыш, который получается при ЧМ в отношении сигнал/помеха оценивается величиной Q. При гармонической частотной модуляции и гармонической помехе, имея в виду последнее выражение, найдем:

ничная частота низкочастотного спектра, пропускаемого прием­

низкой частоты и поэтому в расчет может не приниматься.

216

. При меньших р, например, при р близких к 1

выигрыша не будет, так как коэффициент паразитной ампли­ тудной модуляции становится близким к 1 0 0 °/о и при любом уровне ограничения невозможно избавиться от паразитной AM, вызванной помехой. Кроме того, фазовый угол, на который отклоняется результирующий вектор и, следовательно, пара­ зитная девиация частоты, с ростом амплитуды напряжения помехи растут и оказывают все возрастающее влияние на ве­ личину выходного напряжения,- Поэтому ЧМ оказывается выгоднее AM только при достаточно большом (>2) отноше­ нии сигнал/шум на входе ограничителя.

Амплитудный детектор практически не изменяет отношения сигнал/шум, если на его входе это отношение больше едини­ цы, равно или немного меньше ее. Поэтому выражение (5.38) по существу оценивает выигрыш, который дает ЧМ по срав­ нению с AM в случае гармонической модуляции.

Отношение сигнал/шум на выходе частотного детектора оказывается в 1 0 раз больше, чем на выходе амплитудного.

В практических случаях,, когда требуется на выходе прием­

первого достаточно обеспечить отношение сигнал/шум на вхо­ де ограничителя больше двух и тогда соответствующий выбор девиации обеспечит нужное отношение сигнала к шуму на

выходе.

В случае, если учитывается воздействие всего шумового спектра на частотный и амплитудный детектор, то выражение для выигрыша Q получается из следующих соображений.

217

В бесконечно малом интервале частот dF„ шумовую по­ меху можно считать гармонической, а спектральную плотность мощности шумов — постоянной во всей полосе пропускания приемника. Элементарная паразитная девиация частоты, ко­ торая обязана действию шума в интервале частот dFn, со­ гласно (5.37) при указанных предположениях равна

ного детектора.

Квадрат элементарной паразитной девиации

<г(Д/п!) = ^ п

Квадрат эффективного напряжения шумов, вызванного паразитной девиацией частоты на выходе частотного детектора

где 5,, д — крутизна детекторной характеристики1 частотного детектора.

Шумовая помеха вызовет заметный эффект на выходе . усилителя низкой частоты, если прсле детектирования ее.ча­ стота окажется в пределах полосы пропускания усилителя низкой частоты, которая определяется высшей модулирующей частотой сигнала Fm31i. Поэтому, интегрируя последнее вы­ ражение в пределах полосы частот шумовой помехи на выходе частотного детектора, получим:

218

Эффективное напряжение сигнала на выходе детектора

тт __ ^ ч д Д / т С

утрачивается возможность подавления паразитной AM с по­ мощью ограничителя, а паразитная девиация частоты стано­ вится преобладающей. При р<12 частотная модуляция не представляет существенных выгод.

Из соотношений (5.38) и (5.38,а) следует, что наиболее целесообразно применять широкополосную частотную 'модуля­ цию. Следовательно, надо стремиться к возможно большей девиации частоты. Однако это справедливо лишь в том случае, когда на выходе необходимо получить достаточно большое отношение сигцад/шум, когда отношение сигнал/шум на вхо­ де также будет достаточно большим. В других случаях вы-,'

219