Уровень шума на выходе усилителя обычно характеризуют отношением спектральной плотности еШ на расстоянии от рабочей частоты 0 к квадрату амплитуды колебательного напряжения на нагрузке.
Паразитные и интермодуляционные излучения.
ПИ связаны с неустойчивой работой отдельных каскадов РПУ и РПУ в целом. Спектр ПИ усложняется, если возбуждение колебаний происходит в промежуточном каскаде и оно взаимодействует с основным колебанием через нелинейные элементы последующих каскадов.
Интермодуляционные излучения возникают из-за электромагнитных связей с другими передатчиками и взаимодействия основного и наведённого U на нелинейных элементах. Например, при работе нескольких РПУ на одну антенну или при близко расположенных антеннах. Для подавления их нужно сначала выявить канал, по которому колебание проникает на нелинейные элементы, а затем принять меры по его устранению (фильтры, экранировка и др.). f1 – 1 РПУ , f2 – 2 РПУ (f1 f2), 2f1 f2, 2f2
f1, 3f1 2f2, 3f2 2f1, 4f1 |
3f2, 4f2 |
3f1. |
11 |
|
|
|
Внеполосные излучения
Причины:
•применение модулирующих сигналов с более широкой полосой, чем необходимо для данной системы;
•применение сигналов управления ВЧ колебаниями РПУ с более крутыми фронтами импульсов, чем это необходимо;
•нелинейность тракта формирования модулирующего напряжения РПУ, влияющая на полосу частот излучения;
•нелинейность модуляционной характеристики РПУ, что приводит к появлению составляющих, как в спектре необходимой полосы, так и за её пределами;
•перемодуляция и ограничение уровня модулирующего напряжения (напряжение в аналоговых системах передачи), что способствует расширению спектра излучения.
12
Паразитные колебания в РПУ Причины возникновения паразитных колебаний
В большинстве случаев паразитное возбуждение (ПВ) образуется за счёт ОС, которая может вводиться специально, например в АГ или для автоматической регулировки какого-либо параметра РПУ – амплитуды, частоты, фазового набега и т.д.
Иногда ОС определяется свойствами АЭ (Ск в БT по схеме с ОЭ и т.д.), нередко она
возникает из-за недостаточной экранировки или плохой развязки между цепями питания каскадов.
Вторая причина ПК колебаний – параметрическое возбуждение. Этот механизм действует, если в схеме есть нелинейные реактивные элементы (ёмкости, индуктивности) и на них воздействуют периодические колебания.
Возможны и другие причины. Например, вблизи границы электрического пробоя п/п прибора проводимость его может стать отрицательной.
Разогрев БT так изменяет параметры, что может привести к релаксации с большим периодом.
13
|
Паразитные возбуждения в АГ |
|
|
|
АГ по схеме Клаппа на f0=10 МГц. |
Бла |
|
||
Транзистор достаточно высокочастотен, |
|
|
||
граничная частота по крутизне fт >> 10 МГц |
Бл |
|
||
1000 пФ |
500 пФ |
|||
и его инерционными свойствами можно |
||||
|
|
|||
пренебречь. |
|
Бл |
|
|
R1, R2, R3 устанавливают рабочую точку, так |
5000 пФ |
|||
что крутизна Iк |
S=0.25 A/B; добротность |
5000 пФ |
||
|
Блк |
|||
контурной катушки Q=X3/r=20. |
|
|
||
На частоте генерации Х = Х1+Х2+Х3=0 |
|
Блк |
||
Условие самовозбуждения - коэфф. |
|
320 пФ |
||
|
|
|||
регенерации (коэфф. передачи от входа к |
|
|
||
выходу) SRy>1, |
SRy=SX1X2/r =5 |
|
|
|
выполняется.
На частоте 10 МГц: ХС1=32 Ом; ХС2=3,2 Ом; выбраны блокировочные элементы
ХL1=1000 Ом >> ХС1; ХL2=64 Ом >> ХС2 ; ХС4=3,2 Ом<< Хвх; ХС5=16 Ом<< Х L1; ХС6=50 Ом< ХL2;
Ёмкости С4, С5 считаем бесконечно большими, т.к. С5 параллельна С блока питания,
а С4 при малом токе базы влияет слабо. |
14 |
Эквивалентная схема АГ по ВЧ с учетом блокировочных элементов представлена на рис.
Дроссель L1 приводит к появлению параллельного резонанса на f=2.5 МГц в цепи X3.
L2, C6, C2 цепи X2 вызывают параллельный (L2, C6, C2) и последовательный резонанс (L2, C6).
В результате Х=Х1+Х2+Х3=0 проходит через три точки f1=1.5 МГц, f2=3.5 МГц и f0=10 МГц.
Х1=–1/2πƒС1 – отрицательно на всех частотах. f0: Х1<0, Х2<0, Х3>0 – колебания возможны.
f1: Х1<0, Х2<0, Х3>0 – колебания возможны
f2: Х1<0, Х2>0, Х3<0 – колебания не возможны (Х1 и Х2 должны быть одного знака)
Бла
Блк
Блк
Эквивалентная схема АГ по ВЧ
при ХС4=0, ХС5=0
На частоте f1< f0 величина SRy=SX1X2/r увеличивается
15
На f1: SRy 15, т.е. условия самовозбуждения выполняются для f1 и f0.
Возможность совместного существования колебаний двух частот определяется формой зависимости
средней крутизны S1 от амплитуды Uвх.
Автосмещение обычно даёт монотонно спадающую (мягкую) кривую S1(Uвх).
При этом колебания данной f
подавляются колебанием другой. |
|
|
|
Выживает колебание, имеющее больший |
|
|
|
запас по самовозбуждению. |
|
|
|
|
|
||
В нашем случае после включения Eп |
|
|
|
установится паразитная частота f1. При |
|
|
|
f1=1.5 МГц f2=3.5 МГц |
|||
жёсткой характеристике S1(Uвх) рабочее и |
|
|
|
паразитное колебания могут иногда |
|
|
|
сосуществовать одновременно. |
|
|
|
Если рассматривать более высокие |
|
|
|
частоты, то там тоже обнаруживаются |
16 |
||
точки, где Х=Х1+Х2+Х3=0. |
|||
|
|
||
Эти резонансы вызываются паразитными контурами, образованными индуктивностями выводов АЭ и соединительных проводов и междуэлектродными ёмкостями.
Однако на этих частотах, значительно больших fp АЭ, паразитные колебания
возникают редко, т.к. мала крутизна транзистора. Подавление паразитных колебаний.
Во первых, необходимо избавиться от параллельных резонансов сопротивлений X2, ХЗ, которые в свою очередь вызывают появление последовательных резонансов
на f1 и f2 суммы X1+X2+X3. Для этого желательна, когда это
возможно, схема последовательного питания, а не параллельного.
Др
|
500 |
Бл |
пФ |
|
|
Др |
5000 |
|
|
|
пФ |
17
Во вторых, если опасные резонансы на f1 и f2 неустранимы, то следует добиваться, чтобы Х1 и Х2 были разных знаков (как на f2 в нашем случае) за счёт увеличения блокировочной емкости С6.
В третьих, если и это не даёт желаемого результата, необходимо снижать параметр регенерации SRу для нерабочих частот. Так как S изменить нельзя, то уменьшают Rу. Rу = Х1*Х2/r'. На частоте паразитных колебаний нужно иметь Х1*Х2 как можно меньше, а сопротивление потерь r' как можно больше.
По другому выражению Rу = kRн, то есть необходимо уменьшать k (коэффициент ОС) и уменьшать Rн для АЭ на частотах паразитных колебаний.
Др
|
500 |
Бл |
пФ |
|
|
Др |
5000 |
|
|
|
пФ |
18
В нашей схеме увеличивать С6 и L1. Полезно внести дополнительные затухания в дроссели, выполнив их из высокоомного провода (нихром, константан др.) или зашунтировать их специальными антипаразитными резисторами, или вообще заменить дроссель L1 на резистор (в ГВВ малой мощности).
При возникновении паразитных СВЧ колебаний, их следует подавить включением небольших (~ 30…50 Ом) антипаразитных резисторов последовательно в цепи базы и коллектора.
В УМ и УЧ паразитные колебания могут возбуждаться из-за проходных проводимостей АЭ по эквивалентным схемам индуктивных или емкостных трехточек как на низких частотах (дроссельные колебания), так и на частотах выше рабочей – на контурах, образованных индуктивностями соединительных проводов и выводов АЭ и их междуэлектродными ёмкостями.
19
ПАРАЗИТНЫЕ ОС В ГВВ И СПОСОБЫ ИХ ОСЛАБЛЕНИЯ
Рассмотрим схему лампового ГВВ на тетроде со всеми вспомогательными цепями и паразитными параметрами, справедливую в широком диапазоне частот (рис. а).
В этой схеме элементы L1, С1 и L5, C5 образуют рабочие колебательные контуры, L2 и L3 - дроссели, С2 и С3 - разделительные конденсаторы, С4 и С6 - блокировочные.
Элементы Сас1, Сас2, Сск, Сс1с2 - межэлектродные емкости, a La, Lk, Lc - индуктивности
выводов лампы. Эта схема сложна, имеет много частных резонансов (собственных частот), причем параметры каждого из них зависят от всех ее элементов.
20