книги из ГПНТБ / Бородич, Сергей Владимирович. Радиорелейная связь учебник для техникумов связи

Оконечные усилители применяются также и в аппаратуре промежуточных станций радиорелейной линии. В этом случае оконечные усилители служат для усиления сигналов, выделяе­ мых на выходе детектора приёмника и подаваемых на контроль­ ные устройства или к потребителю телевизионных сигналов, например на модулятор ретрансляционного телевизионного пе­ редатчика (на телевизионных радиорелейных линиях).

Основное требование к оконечному усилителю — обеспече­ ние заданного усиления сигнала при минимальных искажениях. Конкретные требования к характеристикам усилителя несколько различны в зависимости от вида сигнала и, следовательно, в

.зависимости от типа усилителя.

Групповой усилитель должен обеспечивать одинаковое уси­ ление в полосе рабочих частот всех каналов, высокую стабиль­

ходные разговоры в ка­ налах. Для выполнения

этих требований в групповых усилителях применяется отрица­ тельная обратная связь, с помощью которой, как известно, уда­ ётся уменьшить нелинейные искажения и повысить стабильность

коэффициента усиления.

Применяются схемы с отрицательной обратной связью по току и по напряжению. На рис. 3.72 приведены схемы усили­ тельной ступени с отрицательной обратной связью.

Обратная связь по напряжению (рис. 3.72а) осуществляется

текает анодный ток.

Для коррекции частотной характеристики усилителя в цепи обратной связи включают специальные корректирующие четы­ рёхполюсники, действие которых основано на зависимости ко­ эффициента усиления усилителя от глубины отрицательной об­ ратной связи. Если коэффициент передачи четырёхполюсника

139

в цепи обратной связи уменьшается с увеличением частоты, то коэффициент усиления всего усилителя увеличивается и наобо­ рот. Подбором параметров четырёхполюсника удаётся добиться получения равномерной частотной характеристики усилителя.

На рис. 3.73 приведена для примера схема трёхступенного группового усилителя с отрицательной связью по току и по на­ пряжению. Обратная связь по току осуществляется обычным об-

Рис. 3.73. Схема группового усилителя с обратной связью

разом, тогда как обратная связь по напряжению охватывает весь усилитель. Напряжение обратной связи снимается со спе­ циальной обмотки выходного трансформатора и подаётся через выравнивающий четырёхполюсник на катод лампы первой сту­

Видеоусилитель должен обеспечивать правильное воспроиз­ ведение формы сигнала и высокую стабильность усиления. Наи­ более важно требование наименьших искажений формы сиг­ нала. Искажение формы сигнала в видеоусилителе определяет­ ся по переходной характеристике последнего, представляющей собой зависимость напряжения на выходе усилителя от времени при подаче на вход испытательного сигнала в виде прямоуголь­ ного импульса (с определённой крутизной фронта).

Искажения в области высоких частот выражаются в увели­ чении времени нарастания сигнала на выходе и в появлении выбросов напряжения, превышающих установившееся значение сигнала. Увеличение времени нарастания сигнала приводит к уменьшению чёткости изображения по горизонтали, а выбросы напряжения вызывают так называемую «пластику» (белая окантовка вокруг чёрных контуров).

140

Искажения в области низких частот выражаются в перека­ шивании горизонтальной части прямоугольных импульсов, что приводит к неодинаковой яркости изображения вдоль строк или от верхней части кадра до нижней.

Частотная характеристика видеоусилителя лишь косвенно отражает искажение формы передаваемого сигнала и является

входной ёмкости лампы следующей ступени и ёмкости монтажа. Резонансная частота и эквивалентное сопротивление этого кон­ тура выбираются так, чтобы обеспечить расширение полосы пропускания усилителя в области верхних частот. Форма час­ тотной и переходной характеристик усилительной ступени в об­ ласти верхних частот определяются величиной параметра кор­

Обобщённые частотные и переходные характеристики сту­ пени с простой коррекцией для разных значений параметра а показаны на рис. 3.75 и 3.76. По осям ординат этих характери­ стик отложены соответственно обобщённый коэффициент уси­

141

форма, при которой частотная характеристика остаётся горизон­ тальной в возможно большем диапазоне частот, соответствует величине параметра коррекции, равной ач =0,414. При этом, од-

Рнс. 3.75. Частотные характеристики ступени с простой кор­ рекцией

нако, фазовая характеристика ступени нелинейна и на переход­ ной характеристике имеется выброс. Оптимальная форма фазо-

Рис. 3.76. Переходные характеристики ступени с простой коррек­ цией

вой характеристики и оптимальная форма переходной характе­ ристики соответствуют а =0,322.

Для наилучшего воспроизведения формы сигнала величину параметра коррекции выбирают равной а = 0,32— 0,35, при этом выброс на переходной характеристике не превышает 1-4-2%.

142

Известно, что в усилительной ступени можно получить удов­ летворительную частотную и фазовую характеристики в области ■нижних частот лишь в том случае, если постоянная времени /•с CgRg очень велика. Для получения допустимых искажений в области нижних частот при сравнительно малой постоянной

Рис. 3.78. Схемы коррекции в области нижних частот

этого фильтра проявляется в увеличении напряжения на выходе ступени на нижних частотах вследствие уменьшения шунтиру­ ющего действия ёмкости C(/j и соответствующего увеличения со­ противления нагрузки в анодной цепи. Это увеличение напря­ жения на выходе ступени компенсирует увеличение падения напряжения на разделительной ёмкости Cg.

Вторая схема (рис. 3.786) принципиально аналогична пер­ вой с той только разницей, что коррекция производится в се­ точной цепи. Реальная схема коррекции тем ближе к идеальной,

сеточной коррекции. В схеме анодной коррекции это условие выполнить трудно, так как увеличение Яф лриводит к уменьше­ нию напряжения на аноде лампы, в схеме же сеточной коррек­ ции это условие выполнить гораздо легче, что является преи­ муществом второй схемы по сравнению с первой. Недостаток второй схемы заключается в отсутствии фильтрации, поскольку корректирующий элемент не является одновременно и фильт­ ром, как в первой схеме.

Импульсные усилители принципиально не отличаются от опи­ санных выше видеоусилителей и поэтому не нуждаются в спе­ циальном рассмотрении. Обычно неотъемлемой частью усилителя импульсов является амплитудный двусторонний ограничитель импульсов. Ограничитель вырезает среднюю часть импульса,

144

наименее поражённую помехами, и служит таким образом для уменьшения уровня шумов в каналах.

На рис. 3.79 изображены схема ограничителя на диодах и диаграмма, поясняющая её работу. Уровни ограничения опре­ деляются величинами напряжений смещения Е х и Е2, подавае­

и,

Рис. 3.79. Схема и диаграмма работы диодного ограничителя

В промежуточном случае, когда напряжение сигнала меньше Е\ и больше Е2, диоды заперты и ограничения не происходит.

В качестве выходных ступеней импульсных и видеоусилите­ лей применяются катодные повторители, обеспечивающие наи­ меньшие искажения сигнала при работе усилителя на длинный кабель, соединяющий выход усилителя с нагрузкой.

§3.8. Генераторы и усилители свч

Вгенераторах и усилителях свч применяются специальные электронные приборы, существенно отличающиеся от обычных электронных ламп, работающих в диапазоне длинных и даже коротких волн.

Вдиапазоне сверхвысоких частот проявляются такие факто­ ры как влияние междуэлектродных ёмкостей лампы, индуктив­ ностей выводов и инерции электронов, которые обычно не учи­ тываются на более низких частотах.

Междуэлектродные ёмкости и индуктивности выводов лам­ пы образуют сложный колебательный контур и даже при корот­ ком замыкании выводов лампы она может генерировать коле­ бания, частота которых определяется параметрами этого кон­

тура. Потери энергии в выводах электродов на их нагревание и на излучение с ростом частоты резко увеличиваются, что при­ водит к падению полезной колебательной мощности.

Если время пролёта электронов между электродами лампы соизмеримо с периодом колебаний, то за время положительного

полупериода напряжения на сетке электроны не успевают по­ пасть с катода на анод. Во .время отрицательного полупериода электроны, находящиеся между сеткой и анодом, падают на анод -с увеличенной скоростью (за счёт увеличения разности потенциалов между анодом и сеткой), а электроны, находящие­ ся между катодом и сеткой, падают обратно на катод. Вслед­ ствие этого энергия источника возбуждения тратится не только за время положительного полупериода, но и за время отрица-

Рис. 3.80. Металлокерамическнй триод ГС-90Б:

1—оксид, 2—подогреватель, 3—выводы подогревателя, 4—вывод анода, 5—керамика, €—анод, 7—сетка, 8—держатель сетки, 9—катод, 10—сетвчыый цилиндр, гетерный цилиндр, 12—керамика, 13—трубка для откачки,

14—внутренний катодный цилиндр, .15—катодный цилиндр, вывод нити подогревателя

тельного, что эквивалентно уменьшению входного сопротивления лампы. Кроме того, импульс анодного тока оказывается размы­ тым, имеет меньшую амплитуду и смещён относительно поло­ жительной полуволны напряжения на сетке, что приводит к уменьшению колебательной мощности лампы.

Поэтому для генерации и усиления колебаний сверхвысоких частот обычные электронные лампы непригодны. Электронные приборы, работающие в этом диапазоне частот, можно разде­ лить на две группы: специальные триоды свч и электронные приборы с модуляцией скорости электронов (например, клист­ роны и лампы с бегущей волной).

146

Рассмотрим сначала особенности конструкции свч триодов

исхемы генераторов и усилителей на триодах.

Всвч триодах применяются плоские электроды, что позво­ ляет сделать минимальными расстояния между электродами и, следовательно,, уменьшить время пролёта электронов. Конструк­ ция выводов электродов лампы обеспечивает удобное соеди­ нение их с объёмными резонаторами так, что выводы и сами электроды являются как бы частью конструкции объёмных ре­ зонаторов, а индуктивность выводов получается минимальной.

Существуют две конструкции овч триодов, отличающиеся друг от друга: так называемые металлокерамические триоды и маячковые триоды.

На рис. 3.80 показана конструкция металлокерамического триода типа ГС-90Б. Электроды лампы плоские, а выводы элек­ тродов представляют собой коаксиальные метал­

он может отдавать до 40—60 вт полезной мощности.

На рис. 3.81 схематически показана конструкция менее мощ­ ного металлокерамического триода ГИ-12Б. Этот триод при­ меняется в гетеродинах приёмников, генераторах и усилителях передатчиков на частотах до 2000 Мгц.

Конструкция маячкового триода показана на рис. 3.82. В от­

личие от металлокерамического триода в маячковом триоде при­ менены дисковые выводы электродов, а в качестве изолятора используется стекло. Катод имеет два вывода: один в виде ци­ линдра (6), а другой в виде ножки на цоколе лампы. Цилин­ дрический вывод катода используется для присоединения к ре­ зонатору, он изолирован от катода по постоянному току слюдя­

преимуществами этой схемы для усиления свч колебаний. Об­ ратная связь между выходным контуром в цепи сетка — анод и входным контуром в цепи сетка — катод в данной схеме обу­ словливается только ёмкостью между анодом и катодом лампы. Эта ёмкость обычно очень мала и поэтому в усилителе не тре­ буется нейтрализации.

Вгенераторах, построенных по схеме с общей сеткой, спе­ циально вводят обратную связь между двумя контурами для выполнения условий самовозбуждения.

Втриодных генераторах и усилителях обычно применяется автоматическое смещение за счёт катодного тока лампы. Другие

способы подачи смещения (например, за счёт сеточного тока) не применяются,- так как при выключении или срыве колебаний прекращается сеточный ток и напряжение смещения становит­ ся равным нулю, что может привести к перегреву и порче лам­ пы вследствие возрастания анодного тока.

(48