В области |
умеренно высоких частот, |
когда |(/2t| = |
^21 S*2i |
выходное |
сопротивление |
повторителя |
рис. 9.11,а, равно |
|
|
При рф = /?пых |
^вых = ^ з/( 1 -\ - g 21R 3) • |
(9.35) |
|
|
|
|
^ з = рф/(1 |
РФ^21) . |
(9.36) |
Резистор /?з в схеме эмиттерного повторителя обеспечи вает необходимый режим питания и температурную ста-
RZ
rtZZh—
^ [jb иг
5)
Рис. 9.11. Схемы эмиттерного повторителя:
а — простая схема; б — схема с по следовательным согласующим ре зистором; в — упрощенная эквива лентная схема для высоких частот.
билизацию транзистора. Если при этом /?иЫх < рф, то для согласования эмиттерного повторителя с кабелем в схе му включают последовательный резистор гс (рис. 9.11,6):
= рф |
(9.37) |
На высоких частотах, когда величина |
621 соизмерима |
с g*2b выходное сопротивление эмиттерного повторителя имеет индуктивный характер. Для компенсации индук тивной составляющей выходного сопротивления в каска де рис. 9.11,а подбирается соответствующая емкость раз делительного конденсатора Ср. Упрощенная эквивалент ная схема повторителя для этого случая показана на рис. 9.11,в.
Рф Г2\
(9.38;
Коэффициент передачи эмиттериого повторителя по на пряжению, так же как и у катодного, меньше единицы.
9.5. ВХОДНОЙ КАСКАД С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ КАБЕЛЯ К КОНТУРУ
Эквивалентная схема каскада показана на рис. 9.12. На схеме Кф = щ1иг— коэффициент передачи кабеля; ц2— напряжение на входе кабеля.
9
Рис. 9.12. Эквивалентная схема входного каскада основного усили теля с параллельным подключением фидера к контуру.
Условия согласования с кабелем |
|
Кп-^п//о» |
|
Ь = 112ж У Щ = Ь; |
(9.39) |
где |
|
g = dfр. Сэ = С+ Ст + т2Сп, 1/Р = 2*/вСэ. |
(9.40) |
Удовлетворение условий согласования обеспечивается соответствующим выбором значений ти ть С и L.
Несложный анализ приводит к следующим расчет ным соотношениям:
C ,= ( C + C J ( 1 + ^ ) , *., = £ =
_ ^ ф . / к* { I _£^Л 2 y en { dp )’
где
C«i = Cu I" an(o>5rfp_ rf) — *] »an = 2Wo-^T-
Коэффициент передачи Koi возрастет с увеличением эквивалентного затухания контура d3 —dp. Целесообраз но увеличивать d3 за счет увеличения коэффициентов трансформации /я,- и tnt. Это возможно до тех пор, пока больший из них ие станет равным единице.
При m>i= 1
щ У (d/рЯф) + (g,./g-ф), da = 2 (d -f-pg,,), |
|
К01 = 0,5КФУ д фР/ (guр + d). |
(9.42) |
В случае щ = 1
K « = W t r i ' - ï k } |
<9-43» |
Если собственная емкость контура С=0, то эквивалент ное затухание и коэффициент передачи принимают пре дельные максимальные значения:
|
2 [“ + |
2 ./■ (£ + С,,)] "Р“ |
"“ = |
^ЯП -- |
|
при |
(9.44) |
|
|
ttii = 1; |
I |
*/о (^m + ,;г/ £ц) |
|
/ |
<Г„ + ^ .? ( С .+ С „ ) |
"Р“ |
] |
/ |
|
при щ = 1. |
|
|
|
(9.45) |
При dp^ d 3n каскад обладает свойствами обычного одно контурного настроенного усилителя в режиме оптималь ного согласования (см. гл. 5).
Если С >0 (конденсатор С подключен для компенса ции температурных изменений резонансной частоты кон-
ч |
л à |
соизмерима с единицей, то целе- |
тура) и величина 2 -т- |
|
и р |
|
контура С такой, |
|
сообразно выбирать емкость |
чтобы |
C3£éC3d (см. гл. 3) |
и d^dm, а коэффициент передачи /Coi |
был максимален. |
Из |
третьего |
выражения (9.41) |
при |
Сэ= C3d, получаем |
|
|
|
|
С = Cd = гхт^Т т------С™> |
(9-46) |
|
|
1 ~Г Ои/Ом1d |
|
где СмМ= Смг при замене d на rfm.
Поскольку допустимы значительные отклонения Сэ от Cod (или С от Cd) без заметного увеличения d по сравне нию с dn [см. условия (3.56)], то рационально выбирать,
кроме того, собственную емкость контура так, |
чтобы |
С = С ш -С т, |
(9.47) |
что, как следует из второго выражения (9.41), обеспечи вает полное включение контура к усилительному прибо ру. При 2d/dv<g.l также целесообразно выбирать С из условия (9.47).
® — Г—
f)
Рис. 9.13. Входной каскад основного усилителя с резисторами шунта
а — при ш ,-!; б — при /и,-** 1.
Если dp>d;m, то проводимостей gu и g,\> при удовлет ворении первого условия согласования (9.39) недостаточ но для шунтирования контура, т. е. для удовлетворения второго условия (9.39). В этом случае к контуру под ключают резистор шунта (рис. 9.13)
7?ш = р/ (0,5 dp—dMl), |
(9.48) |
где don — максимальное эквивалентное затухание кон тура:
( d + 9ëu |
ПРИ m i = |
1» |
doM= { |
при тс = |
(9.49) |
I Р£ф |
1, mï<C 1. |
Подключение к контуру резистора шунта эквивалентно увеличению его собственного затухания, которое при этом будет равно
г 0,5бр — Pgn |
при |
— |
dm = d -j- pjRin = \ |
при |
m-i— I, /гаг< 1. |
trf-|-0,5rfp — р^ф |
|
|
(9.50) |
Коэффициент передачи при включенном шунте опреде ляется четвертым выражением (9.41) при замене d на dm- Подставляя в него dm из (9.50), определяем
1 |
при mi = |
1, /га,- < 1, |
—-------— при nil = |
1, /Яг<1 • |
gn |
pgn ^ |
^ |
|
|
(9.51) |
Каскад (при бр>бэп) обладает такими же свойствами, что и одноконтурный настроенный (УПЧ) в режиме со гласования. Собственная емкость контура выбирается из условия обеспечения стабильности качественных пока зателей:
С > Сс = Си |
(0,3 н- 0,7) |
(9.52) |
9.6. ВХОДНОЙ КАСКАД С КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ |
|
ИНДУКТИВНОСТЬЮ |
|
|
Принципиальные |
схемы нескольких таких |
каскадов |
с усилительными приборами различных типоз показаны на рис. 9.14. Условия согласования в них записываются следующим образом:
£ - = — + |
£ * к = — |
, L = |
4я*/о(CgK + Ст) |
|
|
для |
схемы рис. 9.14,а, |
+ |
= |
L = l f ^ f 02 (C^ + Cm) |
|
|
для |
схемы рис. 9.14,б' |
Рф = '-с + -3 -+ ^ 7 * |
L = |
l/4lC2/o (Сп -j-Cm) |
|
|
для |
схемы рис. 9.14,6, (9.53) |
для схемы рис. 9.14,г. |
(Ш ) |
Обычно при рф = 50-4-300 о м полоса пропускания |
экви |
валентного контура в несколько раз превышает полосу пропускания УГ1Ч, что обеспечивает согласование с фи дером на всех рабочих частотах. Из первых условий
В)
Рис. 9.14. Принципиальные схемы каскадов с компенсирующей индук тивностью:
а — на электронной лампе; б — на полевом транзисторе; в, г — на биполярном транзисторе.
(9.53) легко определяются значения согласующих рези сторов для схем рис. 9.14,а, б, в, г соответственно:
I ___[_____________d_ |
J _____ 1 |
|
____d_ |
|
|
Rm ~ РФ |
ё *К |
Р |
’ |
Rm |
Рф |
^ ЭИ |
Р |
’ |
|
_________ Р_______1_ = |
|
J __________1_____ 1_____ d_ |
(9.54) |
/•о — Рф |
d |
g u , |
Re — H |
|
Rl |
Rî |
p |
Схема рис. 9.14,в применяется при £„Рф> 1 рис. 9.14,г,
если^ > Т + ^ Г + 1 / / ? 2 + г '1-
§ .1 ЙХОДНОЙ КАСКАД С РЕЗИСТОРНЫМ ВХОДОМ
Данная схема (рис. 9.15) используется, если усилН-- тельный прибор первого каскада основного усилителя включен с общей сеткой или с общей базой. При этом
У -
_ |
Ср |
|
____ ^ |
|
___ II___ _______ |
|
U |
c r i |
|
1 |
i l |
|
J _ |
Ч |
= з |
- |
В) |
|
г) |
|
Рис. 9.15. Принципиальные схемы каскадов с резисторным входом:
а, б — на электронных лампах; б, G —на транзисторах.
входная проводимость усилительного прибора весьма ве лика:
S + g |
для схемы рис. 9,15,я, б, |
§ 2 1 + §> для схемы рис. 9.15,в, г,
что позволяет не учитывать рассогласующее действие емкостей CgK и Ст в схемах на электронных лампах. Ре активная составляющая входной проводимости каскадов на транзисторах имеет индуктивный характер.
Условия согласования для схем рис. 9.15 имеют вид
Рф= гс + |
, + |
(5 f_geK) (рис. 9,15,я), |
-!~ = S + ggK+-ЗТ- (рис. 9Л5,6), |
РФ |
|
|
Р Ф = '.+ |
,+ /;,( £ ,+ > „)■(P»'- 9.I5.0. |
- ^ = |
& . + |
£ » + 7 ^ - (Рис. 9.15,г). |
Отсюда значения согласующих резисторов
РФ' |
Rt |
для |
схемы рис. 9.15,а |
1+ Ri (5 + St*) |
|
ПРИ Р ф > |
Ri |
|
1 + y ? i |
(S + ggK) |
_______Ri______
рф‘ 1+Л,(^1+Яп)
при р ф >
для схемы рис. 9.15,б
Л.
,+ R1(g tl+ g u)
|
J -----S — ggK для |
схемы рис. 9.15,в |
|
Рф |
ПрИ |
Рф(5 -f-geitX 1» |
_2_:=1 ' |
' |
' -i---- g u —gu |
Для |
схемы рис. 9,15,г |
|
РФ |
при рф(£21 |
+ £ „ ) < 1. |
|
|
Величина |
резистора |
/?, в |
схеме |
рис. 9.15,а выбирается |
из условия #, = 1-^-!, где |
ее, / а — напряжение смещения |
|
• а |
|
|
|
на сетке и анодный ток в типовом режиме. Значение в каскаде рис. 9.15,в рассчитывается из условия темпе ратурной стабилизации каскада.
9.8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПРИМЕР РАСЧЕТА |
КАБЕЛЬНОГО |
ПЕРЕХОДА |
|
И с х о д н ы е д а н н ы е |
|
Рассчитать кабельный переход в УГ1Ч (см. рис. 9.3,а), на тран |
зисторах ГТ313А: £22=1 мсим, С22= 4 пф, £и = 13 |
мсим, С ц = И пф, |
1^211=50 мсим; /промежуточная частота fo—30 Мгц, полоса пропус кания Пп = 3 Мгц; волновое сопротивление фидера рф = 300 ом, ми нимальное значение коэффициента бегущей волны /Сбт=0,7, емкость монтажа С,п = 2 пф, собственные затухания контуров d = 0,02.
Р а с ч е т
I.Выходной каскад предварительного УПЧ.
1.Коэффициент расширения полосы пропускания
К- |
2 |
2 Код |
..„ |
|
Л,1"~ |
1 - К 6т~ 1 - 0 . 7 |
- &*Ь- |
|
2. Максимальное |
характеристическое |
сопротивление |
контура |
1 |
C J |
_ |
1 |
^ 885 ом' |
Ри~ 2^о (С2а + |
6,28-30- 10е (4+2).10->* |
3. Расчетное значение эквивалентного затухания контуров
П„ 3
rfp = /(" 7 r = 5’c 3ô = 0 -5G-
4. Проверка реализуемости условий согласования |
на |
входе |
фидера рм^ + £ 22рм^= р>0,5*/ррм. Подста-вляя сюда рм, |
dt |
gzi, dt |
получаем 782 > 300>248. |
|
|
5. Собственная емкость контура |
|
|
|
d |
f \/* л I |
л РФ^22 |
|
|
^ |
~ |
___ в»№ |
V |
С “ |
2тс/оРф |
\ У |
1 + |
4*5 " 5 2 — |
— |
' ) |
— с 22 — |
с т |
- 6 , 2 8 - 3 0 - Ю®-300 |
|
1 + 4 |
300 о |
02° ~3 |
- |
|
— 4 - 1 0 - '2 — 2 - 1 0 - » = = 13 |
пф. |
6. |
Полная емкость контура |
СЭ= С + С 7П+ С22= 1 3 + 2 + 4 = 19 пф. |
7. |
Индуктивность контурной катушки |
|
|
|
|
L (мкгн) = |
|
2,53-10* |
|
|
2,53-10* |
0,148 мкгн. |
|
|
fl (Мгц) Сэ (/10) |
302-19 |
|
|
|
|
|
|
8. |
Индуктивность |
дросселя |
( 10 -T-20) L = 15L = 1 5 • 0,148 = |
=2,2 мкгн.
II. Входной каскад основного УПЧ. 1. Вспомогательные величины
а, |
|
11 • 10-12 |
6 ,2 8 -3 0 -10е |
1311- 3 = 0,159, |
|
С « 1 - С и |аи (dp/2—d) |
= |
11 [ о , 159 (0.56/2 — 0,02) |
~ 1 |
2. Собственная емкость контура. Поскольку £и>1/рф , то соб ственную емкость контура С выбираем из условия полного подклю чения фидера к контуру (Ш| = 1). Из первого выражения (9.41) находим
р ___________C*ll_________ |
_ р _ |
2к№ф(Сы1 + Сп) + Ш ч |
w_ |
_ |
25,3 |
|
|
6,28-30-10® -0,02-300 (2 5 ,3 + |
11)-10“ 12 + |
300-13-10“ 3 |
— 2 = |
4 ,4 |
пф. |
|
Принимаем С = 4,3 пф.
3.Коэффициент трансформации тс
Щ |
V - |
С + Ст |
|
|
4,3 + |
2 |
|
|
|
|
|
25,3 |
= |
0,49. |
|
4. Полная емкость контура |
|
|
|
|
|
|
С. = С + |
Ст+ |
т] С „ = |
4,3 + |
|
2 + 0, 49s - 11 = 9 |
пф. |
5. Индуктивность |
контурной |
катушки |
|
|
|
_________ |
2,53-10* |
|
_ |
2,53-10* |
0,31 |
мкгн. |
{MKZH) = |
f20 (Мгц) С, (пф) |
~ |
|
= |
302-9 |
|
|
10.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Усилители промежуточной частоты приемников систем радионавигации и радиолокации, измерения пара метров движения космических аппаратов, систем единого времени и т. п., использующих фазовые методы радиоизмерений, должны иметь высокую стабильность фазовых характеристик — фазовую стабильность.
Изменения внешних условий (температуры, влажно сти, напряжения источников питания, механические воз действия и др.) приводят к сдвигу фазовой характери стики каждого каскада УПЧ и к изменению ее крутизны из-за изменения параметров усилительного прибора и межкаскадной цепи. Главным дестабилизирующим фак тором являются изменения температуры окружающей среды. Результирующий фазовый сдвиг УПЧ, состояще го из п каскадов, может быть записан в виде [46]
?« = S (?ук + ?мь), |
(Ю.1) |
k=1 |
|
где fyft — фазовый сдвиг, вносимый усилительным прибо ром k-ro каскада;
( |
и для каскада |
на |
пентоде |
(общий катод), |
|
it —arctg(f/fs) |
для |
каскада |
на |
транзисторе (10-2) |
|
(общий эмиттер, общий |
исток); |
— фазовый сдвиг, вносимый эквивалентной межкаскад ной цепью k-ro каскада.
На основании (4.12)
?ип= - arctg —^-'/р— = “eh
= - |
arctgg3k ^2nfLk - |
|
|
(10.3) |
Приращение фазы каскада (рис. |
10.1) |
в |
соответствии |
с (10.2) и (10.3) |
равно (индексы |
«k» |
для |
сокращения |
