Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lection RPrU / Lection RPrU.pdf
Скачиваний:
393
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
51.34 Mб
Скачать

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

2.14 Расчет чувствительности РПУ

Рассмотрим блок-схему представленную на рис.2.19.

Антенна

 

 

Фидер

 

 

РПрУ

KшА, K

 

 

Kшф , K

 

Kшпр , Kpпр

Рис.2.19

Каждый блок представлен коэффициентами шума и передачи мощности. Коэффициент передачи мощности антенны принимаем равным единице, коэффициент передачи мощности фидера

1

Кшф = Крф ,

тогда в соответствии с выражением для коэффициента шума каскадного соединения ЧП:

 

 

 

 

 

Кшф

− 1

Кшпр

− 1

 

 

 

T

 

1

 

 

Кшпр

 

1

 

T

Кшпр

 

К

шΣ

= К

шА

+

 

 

+

 

 

 

 

= 1

+

А

+

 

 

− 1 +

 

 

 

=

А

+

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КрА

КрАКрф

 

 

 

 

 

T

 

K

 

 

Крф

 

Крф

 

T

Крф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжая преобразования, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

шΣ

 

 

T

Кшпр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

шΣ

=

1 +

 

 

=

 

А

+

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Крф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

ТшΣ = TА + T( Кшпр − 1) ,

Крф

где TшΣ - шумовая температура приемника с учетом внутренних шумов и внешних шумов в антенне.

В результате выражение для реальной чувствительности РПУ может быть записано в следующем виде:

сmin = γk РшΣ fэф = γТk[TА + T( Кшпр − 1)] fэф .

Крф

Из выражения видно, что на реальную чувствительность существенное влияние оказывает фидерная линия, в которой недопустимы большие потери. При больших уровнях внешних шумов снижение уровня внутренних шумов

лишено смысла, т.к.

T >> Т(

Кшпр

− 1)

и шумы определяются в основном

 

 

А

Крф

 

 

 

 

 

 

шумами антенны.

При заданных параметрах антенны, фидерной линии и чувствительности допустимый коэффициент шума приемника должен удовлетворять условию:

Рсmin

Кшпрдоп ≤ Крф( γkT fэф − tА +1) ,

50

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

где t А = TА . T

Реальную чувствительность по напряжению, учитывая, что при согласовании

Рсmin = Ec2 min ,

4R А

можно рассчитать в соответствии с выражением:

Eсmin = 4kТшΣRА fэфγ .

51

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

РАЗДЕЛ 3. УСТРОЙСТВА СОГЛАСОВАНИЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬ- НОЙ СЕЛЕКЦИИ

ЛЕКЦИЯ №7. СОГЛАСОВАНИЕ В ЦЕПЯХ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Под согласованием понимают создание условий передачи полезного сигнала с минимальными искажениями и потерями. Цепи, предназначенные для этих целей, называются согласующими (СЦ). Согласующая цепь (рис. 3.1) включается между источником сигнала (ИС) и нагрузкой (Н).

ИС СЦ Н

Рис. 3.1

Виды согласования:

1)По мощности. Получение максимальной мощности в нагрузке.

2)По шумам. Получение минимального коэффициента шума усилительного каскада.

3)По полосе. Получение заданной эквивалентной добротности или избирательности по побочным каналам (рис. 3.2,а).

4)По спектру (рис. 3.2,б).

АЧХ

АЧХ

цепи

цепи

 

f ск

f

f

 

 

а

 

б

 

Рис. 3.2

 

5) По динамическому диапазону. Используется, когда реально существующие уровни входного сигнала не соответствуют допустимым

уровням для РПУ.

3.1 Классификация согласующих цепей

1)По месту включения: входные цепи (ВЦ), межкаскадные и

выходные;

2)по диапазону частот (аналогично классификации РПУ);

3)по конструктивному исполнению: цепи с сосредоточенными и с распределенными параметрами;

4)по ширине полосы: узкополосные и широкополосные;

52

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

5)по характеру настройки: с постоянной настройкой, с переменной настройкой;

6)по способу настройки: с емкостной настройкой, с индуктивной настройкой;

7)по виду связи с источником сигнала и нагрузкой: с трансформаторной связью, с автотрансформаторной связью, с внешнеемкостной связью и внутриемкостной связью;

8)по количеству контуров: одноконтурные, двухконтурные и

многоконтурные.

3.2 Согласование по мощности в цепях с сосредоточенными

параметрами

Рассмотрим цепь, изображенную на рис. 3.3. Источник сигнала и

нагрузка

представляют

 

 

собой

 

 

 

 

 

комплексные

 

 

 

 

проводимости

Yc = gc + jbc ; Yн = gн + jbн .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iс

 

 

 

 

Yс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Активную мощность в нагрузке можно определить как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

*

)=

 

& & *

&

 

 

 

& *

 

 

 

 

Uн2

 

&

 

& *

 

 

 

 

(3.1)

 

 

Рн = 0,5(Р +

Р

 

0,5UнUн

(Yн

+ Yн )=

 

2

 

 

(Yн

+ Yн ),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где напряжение на нагрузке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uн =

 

 

Ic

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yн

+ Yc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя (3.2) в (3.1), получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

&

 

&

*

 

 

 

2

2gн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

н

=

Ic

(Yн + Yн )

=

 

Ic

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

Ic gн

 

 

 

 

 

.

(3.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

&

 

&

2

 

 

&

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(Yн

+ Yс )

 

 

2(Yн

 

+ Yc )

 

 

 

(gc + gн + jbс + jbн )

 

 

Дифференцируем (3.3) по gн :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dP

 

 

 

[g

c

+ g

н

+ j(b

c

+ b

н

)]2

g

н

2[g

c

+ g

н

+ j(b

c

+ b

н

)]

 

 

 

 

н

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

dgн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[gc + gн + j(bc + bн )]4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

gc + gн + j(bc + bн )2gн

 

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[gc + gн + j(bc + bн )]4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате получаем, что мощность в нагрузке при согласовании в сечении “н-н” максимальна при выполнении двух условий:

1) gc = gн;

53

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

2) bc + bн = 0.

 

 

 

 

 

 

 

(3.4)

Кроме того, она равна максимальной мощности, которую может отдать

источник сигнала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

&

 

& *

 

2

&

&

 

 

 

2

 

2

 

 

Р

нmax

= P

=

Ic

(Yн + Yн )

=

 

Ic

(Yн

+ Yс )

=

Ic

 

=

Ic

.

(3.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

&

2

 

 

 

&

&

2

 

& *

&

 

 

4g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

2(Yн

+ Yс )

 

2(Yн + Yс )

2(Yс

+ Yс )

 

 

 

В комплексном виде запись условия согласования по мощности более

компактна:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

& *

 

 

&

&

*

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.6)

 

 

 

 

 

 

Yc

= Yн

или Yн

= Yc ,

 

 

 

 

 

 

 

т.е. комплексная проводимость источника сигнала (нагрузки) должна равняться комплексно сопряженной проводимости нагрузки (источника сигнала).

Введем в рассмотрение коэффициент передачи цепи в следующем виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K p = Pн / Рсо .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.7)

После подстановки (3.3) и (3.5) в (3.7) получим

=

 

 

4g c g н .

(3.8)

K =

I c

(Yн + Yн ) 2

(Yc

+ Yc

)

=

 

(Yc

+ Yc

)(Yн

+ Yн )

 

 

 

2

 

&

 

&

*

 

 

&

 

 

 

 

& *

 

 

 

 

&

 

 

 

 

&

*

&

 

& *

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

&

 

 

2

 

 

 

I

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2(Y

c

+ Y

н

)

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

+

&

 

)

 

 

&

&

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Yс

Yн

 

 

 

(Yс + Yн

 

 

Перепишем (3.6) в следующем виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gc + j(bc + bн) = gн .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Равенство нулю суммы реактивных проводимостей выполняется на

резонансной

частоте

при

b

 

 

= −

 

1

 

 

и b

 

 

= ω C

. При

 

выполнении

этого

c

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωоL

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K p

=

 

 

 

4g c g н

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(g с + g н )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Равенство активных проводимостей

gc = gн = g приводит к тому, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K p

=

 

 

4g c g

н

=

 

 

4 g 2

= 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

( 2 g )

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(g с + g н )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.е. максимальный коэффициент передачи по мощности при согласовании равен единице (рис. 3.4).

Кр

Кш

 

 

 

Кш

1

 

 

 

 

Кр

 

1

Gн / Gс

 

Рис. 3.4

 

 

54