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

Из полученного выражения по заданному коэффициенту трансформации и полосе пропускания находим значение LK.

Из условия резонанса

и из условия обеспечения заданного коэффициента трансфор­ мации имеем:

Полученные выражения (2.10), (2.11), (2.12) позволяют осуществить соответствующий выбор параметров схемы.

Коэффициент передачи напряжения автотрансформаторной входной цепи находится в соответствии/с полученным выше выражением (2.4).

§2.5. Резонансный трансформатор входной цепи

сраспределенными параметрами

Вметровом диапазоне волн в качестве резонансных транс-

•форматоров входных цепей используются резонансные конту­ ры с сосредоточенными параметрами. При переходе к волнам более коротким, чем метровые, не удается изготовить доста­ точно высококачественные колебательные системы с сосредо­ точенными параметрами. Величина ем,кости ограничивается емкостью ламп и монтажа, следовательно, для настройки на более высокие частоты необходимо уменьшать индуктивность, что ведет к снижению характеристического сопротивления контура. Вместе с тем с ростом частоты возрастают активные потери( вследствие излучения и поверхностного эффекта. Поэто­

му с ростом частоты добротность колебательных контуров с сосредоточенными параметрами падает и в дециметровом диапазоне становится недопустимо низкой.

■60

В качестве резонансных трансформаторов во входных це­ пях дециметрового диапазона обычно применяются отрезки коаксиальных линий, которые позволяют осуществить конст­ руктивное сочленение с «маячковыми» лампами, имеющими дисковые вводы электродов.

Рис. 2.10.

Входные цепи дециметрового диапазона с отрезками коак­ сиальных линий могут выполняться с трансформаторной, авто­ трансформаторной и емкостной связью. На рис. 2.10 пред­ ставлена схема входной цепи дециметрового диапазона с автотрансформаторной связью. Ее эквивалентная схема,

ввиде длинной линии проведена на рис. 2.11.

Всоответствии с требованиями, которые предъявляются

ко входным цепям приемников СВЧ, а именно: настройка-

•в резонанс с частотой принимаемого сигнала (/о), обеспечениезаданного коэффициента трансформации (/га) и полосы про­ пускания А/п выбираются параметры входной цепи /ц 1%и Р- Между величинами /о, /га, А /п, -с одной стороны, и l\, ^ и Р>- с другой, существует связь, которая позволяет найти расчет­ ные соотношения.

Найдем вначале указанные соотношения в случае, когда

61.

В точках (1—1) атенна (или фидер, идущий от антенны) подключается к резонансному трансформатору (1) длиной 1%, нагруженному на входное сопротивление первой лампы/?вх-

Входная проводимость такого трансформатора в точках 1—I без учета потерь в линии представляется в следующем виде:

• _ 1 р +y/?B,tg e 1.

(2.13)

11 р /JBi + yptg© !’

где

$6*

Освобождаясь от мнимости в знаменателе из (2.13) после преобразований, получим:

<62

поэтому реактивная составляющая входной проводимости линии в точках 1—1 (в точках подключения антенны или фи­

составляющая входного сопротивления линии в точках 1—1 должна быть равна:

откуда после преобразований находим:

(2.16)

Таким образом, выбор длины линии 1\ обеспечивает полу­ чение заданного коэффициента трансформации. В частности, при условии согласования имеем:

63

где

IR А

тo p t'

или

т— Л РФ

opt = 1 Я в х ’

(Рф — волновое сопротивление фидера).

Для настройки входной цепи в резонанс реактивная со­ ставляющая входной проводимости линии в точках 1 —1 ком­ пенсируется с помощью реактивного шлейфа (короткозамкну­

того отрезка линии длиной /2 < С ^), подключенного в этих

точках.

Если антенна настроена (6 А= 0), то сумма входной прово­ димости линии и вспомогательного реактивного шлейфа долж­ на быть равна нулю, т. е.

Входная проводимость реактивного шлейфа без учета потерь в линии равна:

1

Р tg в 2*

(2.19)

где

й — 2т1/

“ 2 — Т~

Ал

Подставляя (2.15) и (2.19) в (2.18), найдем:

64

трансформаторов, составляющих входную цепь. В выражениях (2.16) и (2 .2 0 ), кроме заданной величины т содержится еще

р

величина р — 75—

*\ВХ

Входное сопротивление первой лампы после ее выбора становится заданным и не может изменяться. Волновое со­

третьему требованию — обеспечению заданной полосы про­ пускания.

где da — эквивалентное затухание входной цепи. Эквивалентное затухание входной цепи складывается из

затухания, вносимого линией (<2Л), и затухания, вносимого входным сопротивлением первой лампы dBx.

. Следовательно, имеем:

dB= dx -}- dBX.

Во всех практически встречающихся случаях dx< ^dBX, поэто­ му с достаточной точностью можно считать

Представляя коаксиальную линию входной цепи в виде эквивалентного колебательного контура (рис. 2.13), найдем его затухание

Принимая во внимание (2.23) и (2.22) из (2.21), найдем:

Из полученного выражения следует, что, изменяя в некото­ рых пределах значение р. можно получить заданное значение полосы пропускания.

Перейдем теперь к рассмотрению более общего случая, когда резонансный трансформатор входной цепи нагружен на комплексное сопротивление, состоящее из входного активного сопротивления лампы, и ее входной емкости. Эквивалентная

которое активное эквивалентное сопротивление Rb (рис. 2.14). В силу эквивалентности входное сопротивление в точках 22

66

тдв

©э = т - 4.

Освобождаясь от мнимости в знаменателе и приравнивая

•соответственно вещественные и мнимые части, получим:

Решая совместно систему (2.24) относительно Яэ и tg 0 3, найдем значения R* и /э. Следует заметить, что вычисления R* и /э весьма громоздки. Поэтому R3 и /э проще находить с помощью диаграммы Вольперта по заданной входной прово­

димости +У •

Определив значения R 3и Ц можно по заданным / 0,т и Д /п найти и Р, так же как и в предыдущем случае, когда входная цепь была нагружена на чисто активное сопротив-

.ление.

В соответствии с (2.16), (2.20) и (2.24), имеем:

В приемниках СВЧ, которые принимают сигналы на фикси­ рованной частоте или в сравнительно узком диапазоне частот м'огут успешно применяться рассмотренные элементы входных цепей дециметрового диапазона. Однако в ряде случаев тре:

•буется осуществить прием сигналов в достаточно широком

67

диапазоне частот. Тогда в дециметровом диапазоне во вход­ ных цепях в качестве резонансных элементов применяются так называемые конденсаторные контуры, позволяющие осу­ ществлять настройку входной цепи в широком диапазонечастот.

В приемниках сантиметрового диапазона в качестве резо­ нансных трансформаторов используются объемные резонаторы.

68

Г л а в а III.

Усилители сверхвысокой частоты

§> 3.1. Общие сведения об усилителях СВЧ

Чувствительность приемника СВЧ, которая опередляется, как известно уровнем его внутренних шумов, в сильной сте­ пени зависит от того, как выполнены его первые каскады. Коэффициент шума приемника, в соответствии с (1.43), равен:

Из написанного выражения следует, что коэффициент шу­ ма приемника тем меньше, чем меньше коэффициент шума первого каскада и чем больше его коэффициент усиления. Достаточно большой коэффициент усиления первого каскада '(КР1) позволяет не учитывать влияние шумов последующих каскадов на коэффициент шума всего приемника. С ростом коэффициента шума первого каскада и с уменьшением его коэффициента усиления растет влияние последующих каскадов на общий коэффициент шума. Следовательно, в первом кас­ каде необходимо получить возможно большее усиление при возможно меньшем коэффициенте шума.

В настоящее время во всем диапазоне СВЧ, начиная

сметровых и кончая миллиметровыми волнами, в приемниках

сусилителем СВЧ в первых каскадах реализуется меньший

там, где это возможно, первым каскадом целесообразно при­ менять усилитель СВЧ, добиваясь от него минимального коэф­ фициента шума и максимального усиления.

В спектре шумов антенны содержатся составляющие зер­ кальной и близких к ней частот, которые после преобразова-

.ния входят в полосу пропускания усилителя промежуточной

69