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

При расстройке, равной половине полосы пропускания уси­ лителя, ^ Упч достигает значения 0,707. Следовательно,

п

2

(6.17)

д м 4

д/ J

240

В случае п каскадного усилителя, имея в виду (6.20), найдем:

П р и м е р . Для тех же данных, что и в случае усилителя с настроенными на одну частоту одиночными контурами, т. е.

Таким образом, УПЧ с расстроенными парами контуров при том же числе каскадов и той же общей полосе пропуска­ ния позволяет получить значительно больший (в нашем при­ мере на два попядка) коэффициент усиления или, при том же числе каскадов и том же коэффициенте усиления, что и

в. случае УПЧ с настроенными одиночными контурами, позво­ ляет обеспечить большую полосу пропускания УПЧ,

Находят практическое применение и более сложные схемы УПЧ, в частности, схемы с расстроенными тройками и пятер­ ками, а также схемы с полосовыми фильтрами.

Сравнительная оценка возможных схем УПЧ дается в упо­ минавшейся ранее работе М. Л. Волина и в других источниках.

Амплитудная характеристика УПЧ. Приемник импульсных

сигналов должен обеспечивать необходимый динамический диапазон, т. е. для заданных искажений и пределов изменения выходного сигнала приемник должен допускать изменение входного сигнала в определенных пределах.

В некоторых случаях для обеспечения нормальной работы выходного устройства задаются пределы изменения выходного сигнала, причем изменение выходного сигнала,' например, на 20 ^ 30'Vo может оказаться уже недопустимым. Входной же сигнал может изменяться (практически скачком) в широких пределах до 90 дб относительно чувствительности приемника, и вызывать его перегрузку, так как естественный динамиче­ ский диапазон приемника, который обеспечивается без при­ нятия каких-либо мер, не превышает величины порядка 20 дб.

вие слишком большой амплитуды входного сигнала, а также запирание приемника на некоторое время после прихода силь­ ного сигнала. Последнее происходит как результат чрезмер­ ного заряда разделительных емкостей и их последующего раз­ ряда через сопротивления утечки.

Поэтому в приемнике должна предусматриваться практи­ чески мгновенная регулировка амплитуды приходящего сиг­ нала или специальная амплитудная характеристика, обладаю­ щая таким же действием.

Желательно иметь амплитудную характеристику, которая позволяет получать примерно одинаковые приращения выход­ ного сигнала А (не больше заданной величины) неза­ висимо от силы приходящего сигнала UBXC. Тогда малые сигналы получат примерно такое же превышение над собст­ венными шумами, как и большие. Перегрузка йриемника сильными сигналами и их мешающий фон (при визуальном наблюдении) устраняются.

242

Найдем амплитудную характеристику, которая удовлетво­ ряет условию равных приращений. Указанное условие можно

вается постоянным, если скорость изменения выходного напря­ жения обратно пропорциональна величине входного напряже­

Из последнего выражения с точностью до постоянной на­ ходим:

UBax= А 1п £/вых с*

Следовательно, поставленному выше условию удовлетво­ ряет логарифмическая амплитудная характеристика УПЧ, которая и применяется в ряде случаев.

Подобную амплитудную, характеристику получают, напри-

.мер, путем подключения (рис. 6.18) кристаллических диодоз со специально подобранными характеристиками параллельно­ колебательным .контурам нескольких каскадов УПЧ.

Шунтирующее действие диодов с ростом амплитуды сигна­ ла растет, что и обеспечивает амплитудную характеристи­ ку УПЧ, близкую к логарифмической.

243

§1 6.5. Амплитудный детектор импульсных приемников

Детектор импульсных сигналов должен осуществлять не­ искаженную передачу формы импульса, надежную фильтра­ цию сигнала промежуточной частоты, обеспечивать высокий коэффициент детектирования и достаточно высокое входное сопротивление.

В импульсных приемниках чаще всего применяются диод­ ные детекторы, реже анодные или катодные. Принципиальная схема диодного детектора приведена на рис. 6.19.

Особенности выбора параметров схемы связаны с требова­ ниями, которые предъявляются к детектору. Из условия по­ лучения высокого коэффициента передачи напряжения ем­ кость нагрузки выбирается много больше емкости диода,

С = (10-г- 20) Сд.

Величина емкости С должна удовлетворять также условию неискаженной передачи фронта импульса, длительность кото­ рого Тф определяется емкостью нагрузки и внутренним со­ противлением диода Ra-

тф = (2 -г- 3) Яд С.

Сопротивление нагрузки R должно быть много больше со­ противления емкости С на промежуточной частоте, однако оно не должно выбираться слишком большим, чтобы исключить искажение среза импульса, длительность которого "ср опреде­ ляется сопротивлением и емкостью нагрузки:

тср = (2 -f- 3) RC.

f

244

-Для обеспечения надежной фильтрации сигнала промежу­ точной частоты на выходе детектора включается дроссель фильтра величина индуктивности которого находится из следующего условия:

§ 6.6. О подавлении слабого сигнала сильным при детектировании

Импульсные приемники работают в диапазоне СВЧ, поэ­ тому сигнал поступает на вход детектора на фоне собственных шумов. Если уровень собственных шумов значительно выше уровня. сигнала, т. е. если отношение сигнал/шум < 1 , то на выходе детектора при определенных условиях можно наблю­ дать эффект подавления слабого сигнала шумом.

Механизм подавления проще всего рассмотреть на примере детектирования немодулированных по амплитуде синусоидаль­ ных сигналов.

Пусть имеем два немодулированных гармонических сигна-

.ла с разными частотами и амплитудами:

Обозначая разностную частоту через шр=ш 2— ш3, получим:

+ cos to, t (Uml sin ф -f- Um2sin cop t).

2 4 5

Полагая

для суммарного колебания получим:

и = U (sin to11cos ф -f-cos ш, t sin ф) = U sin (tOj t -f- ф).

Возводя в квадрат и складывая по частям уравнения (6.22), найдем выражение для огибающей биений:

Фазовый угол ф находится из следующего выражения, ко­ торое легко получить из уравнений (6.22):

'(Jmlcos ф + (Jm2COSU)p t

Так как амплитудный детектор на фазу колебания не реа­ гирует, а выделяет постоянную составляющую и огибающуювысокочастотного колебания, то для нас представляет интерес только огибающая биений.

Выражение (6.23) для огибающей можно преобразовать к следующему виду

u = u miy i+ -

Полагая в последнем выражении первым членом единицу,, а вторым остальные два слагаемых подкоренного выражения,, после разложения бинома Ньютона и отбрасывая члены, со­

держащие тт^ в степени выше второй, получим: (-'ml

(2u)p£—9 )J.

(6.23a)

246

Имея в виду (6.23,а), найдем ток идеального линейного безинерционного детектора:

в' течение длительности импульсов существуют биения, и ток

фильтра нагрузки детектора, переменные составляющие тока детектора интересовать нас не будут, а о появлении сигнала в этом случае можно судить по изменению постоянной состав­

ное смещение не учитываем, при этом угол отсечки в ^ ^ ) -

При отсутствии второго сигнала ( и2) постоянная состав­ ляющая тока детектора равна:

/ох = ■ S^m l •

В случае, когда первый сигнал действует непрерывно, а второй появляется на время ти, в течение которого сущест­ вуют биения, появление второго сигнала можно отмечать по

247

изменению постоянной составляющей тока детектора на вели­

постоянная составляющая тока детектора, обязанная действию второго сигнала, оказывается значительно меньше постоянной составляющей, которая появляется под действием второго сигнала при отсутствии первого.

Следовательно, слабый второй сигнал н2 подавляется в результате действия более сильного сигнала Ux.

Для оценки степени подавления введем коэффициент по­ давления к„, который определим, как отношение величины, характеризующей эффект появления сигнала на выходе детек­ тора при отсутствии другого, более сильного сигнала, к той же

т. е. эффект на выходе детектора, по которому можно судить о появлении сигнала на его входе при действии сильного сиг­ нала, в нашем примере, в 40 раз меньше, чем тот же эффект в случае отсутствия сильного мешающего сигнала.

Если вместо сильного мешающего синусоидального сигна­ ла на входе детектора действуют собственные шумы приемни­ ка, уровень которых выше урозня сигнала (отношение сиг-

248

где и ш — эффективное значение напряжения шумов на входе

Коэффициент подавления:

Выше было рассмотрено подавление при детектировании непрерывного или импульсного сигнала синусоидальной или шумовой сильной помехой в случае, когда о появлении сиг­ нала судят по изменению постоянной составляющей.

При воздействии на детектор сильной синусоидальной или шумовой помехи и слабого, модулированного по амплитуде сигнала также можно наблюдать подавление. Производя вы­ кладки, аналогичные проделанным выше, и в случае слабого амплитудно-модулированного сигнала

и2= Um2(1 + т cos Q„ /) sin to., t

'2 4 9