44. Частотное детектирование: детектор отношений (дробный частотный детектор).

Дробный частотный детектор (детектор отношений) отличается отсутствием чувствительности к быстрым (с частотой модуляции) изменениям амплитуды сигнала. Его схема показана на рис.6.25.

Она отличается от схемы дифференциального ЧД способом включения диодов и нагрузкой. Здесь сумма выпрямленных диодами напряжений U_вых1+ U_вых2 = U₀ приложена к конденсатору С₀ большой емкости (обычно электролитическому). Поэтому U₀ с частотой модуляции меняться не может. Этим определяется нечувствительность к амплитудной модуляции.

Переменная составляющая тока диода Д₁ замыкается через емкости С₁ и С_н , а диода Д₂ - через емкости С₂ и С_н. Постоянная составляющая токов обоих диодов проходит по общей цепи из элементов Д₁, R₁, R₂, Д₂, L₁. Поэтому постоянные составляющие токов обоих диодов равны: I₁₌ = I₂₌. При различии высокочастотных напряжений U_d1 и U_d2 для обеспечения этого равенства диоды должны работать с разными углами отсечки (если U_d1 > U_d2, то ₁<₂). Дроссель Др в этой схеме обеспечивает перетекание зарядов конденсаторов С₁ и С₂ при изменении U_вых1 и U_вых2.

В соответствие со схемой

U_вых = U_вых2 - U₀/2. Т.к. U₀ = U_вых1+ U_вых2, то

U_вых = 0,5(U_вых2 - U_вых1) = 0,5 U₀ (U_вых2 - U_вых1)/(U_вых2 + U_вых1) = .

При ЧМ, когда U_d1 и U_d2 меняются, как и в предыдущей схеме, меняется отношение U_вых1/U_вых2 . Поэтому такой детектор называют дробным.

Учитывая, что U_вых1 = U_Д1 cos ₁, а U_вых2 = U_Д2 cos ₂ получим:

U_вых = 0,5 (U_Д2 cos ₂ - U_Д1 cos ₁).

48. Фазовое детектирование: преобразование фазовой модуляции в амплитудную, балансный фазовый детектор.

ФД измеряют разность фаз j между двумя входными сигналами. Один из них обычно является опорным, а другой информационным.

Фазовые детекторы применяются:

1) в системах автоподстройки частоты (АПЧ),

2) слежения за фазой опорного напряжения,

3) в схемах следящих фильтров,

4) системах селекции движущихся целей (СДЦ) радиолокационный станций,

5) для детектирования фазомодулированных и фазоманипулированных сигналов.

Классификация схемы ФД :

- ФД с преобразованием ФМ в амплитудную (векторомерного типа );

- Коммутационного типа на ключевых элементах;

- На Rs триггерах т.е. с использованием импульсной и цифровой техники;

- Умножительного типа;

Балансный фазовый детектор (векторомерного типа)

Широкое практическое применение имеет балансная схема ФД (БФД).

Для этой схемы Uвых = Кд (Uд1 - Uд2).

49. Фазовое детектирование: фазовые детекторы коммутационного и умножительного типа

50. Преобразователи частоты: основные характеристики.

Преобразователи частоты является обязательным каскадом каждого супергетеродинного приемника.

Его назначение - перенос спектра принимаемого сигнала на промежуточную частоту, частоту на которой происходит основное усиление и формирование необходимой полосы приемника.

Основные характеристики ПЧ:

51. Преобразователи частоты: особенности шумовых характеристик.

52 Преобразователи частоты: классификация смесителей.

По конструктивному исполнению с повышением частоты различают :

53. Преобразователи частоты: требования к схемам и конструкциям смесителей, смесители на умножителях.

4 По постоянному току цепь смесителя должна быть замкнута на входе и выходе. На выходе желательна цепь контроля продетектированного тока и регулировки постоянного смещения. На входе целесообразна защита смесителя конденсатором от воздействия статистического электричества.

54. Преобразователи частоты: однодиодные смесители, волноводные конструкции цепей развязки сигнала и гетеродина.

55. Преобразователи частоты: конструкция простого диодного смесителя в прямоугольном волноводе и в микрополосковом исполнении.

55. Преобразователи частоты: балансные схемы смесителей, преимущества перед простыми диодными смесителями.

Ряд преимуществ перед простыми диодными смесителями имеют балансные смесители:

• они обеспечивают развязку сигнальной и гетеродинной цепей,

• подавляют амплитудные шумы гетеродина в боковых полосах приема.

Соединение трансформаторов сигнала и гетеродина образует мостовую схему, где при соблюдении симметрии источники частот f_c и f_г не связаны друг с другом. К диоду Д₁ приложено напряжение , к диоду Д₂ - . В результате на выходе диодов возникают противофазные токи промежуточной частоты, которые суммируются в обмотке связи с контурами промежуточной частоты на выходе смесителя.

Шумы гетеродина в боковых полосах приема, приложенные к тем зажимам, что и U_г создают на выходе двух диодов синфазные шумовые токи промежуточной частоты, которые взаимно вычитаются на выходе трансформатора промежуточной частоты.

55. Преобразователи частоты: распространенные микрополосковые и волноводные конструкции балансных смесителей.

55. Фазовое подавление зеркального канала приема.

55. Преобразователи частоты: полный расчет смесителей, характеристика этапов расчета. (на экзамене наверное всё не надо, но это на всякий случай)

55. Преобразователи частоты: упрощенная теория преобразования, уравнения прямого и обратного преобразования, расчет характеристик преобразователей. (тут я ваще не знаю чё писать, поскольку в презентации на это отводится 12 страниц).

55. Обзор малошумящих входных устройств приемников.

62. Малошумящие усилители на электролампах и лампах бегущей волны.

На электролампах:

В силу отсутствия шумов случайного перераспределения катодного тока в малошумящих каскадах использовались только триоды. Для повышения устойчивости усиления нашло широкое применение включение триода по схеме с общей сеткой (ОС), где роль проходной играла малая ёмкость анод – катод, а не анод – сетка. Для согласования низкого входного сопротивления схемы ОС со входной цепью и повышения усиления в метровом диапазоне использовалась комбинация из двух триодов по схеме катод – общая сетка (каскодная схема ОК-ОС).

С ростом частоты происходит падение крутизны и возрастает активная составляющая входной проводимости лампового триода. Это связано с влиянием времени пролета электронов между катодом и сеткой и влиянием паразитной индуктивности катодного вывода, создающей комплексную обратную связь. В результате существует критическая частота, выше которой усиление становится меньше единицы. Те же факторы приводят к росту шумов, наводимых в цепи сетки флуктуациями электронного потока. Для повышения частотного потолка были созданы специальные конструкции ламповых триодов с очень малым промежутком сетка - катод (лампа 6С17К - СССР - 25 мкм, лампа 6BY4 - США - 12 мкм) и специальной формой выводов (в виде дисков или цилиндров), непосредственно стыкуемых с СВЧ резонансной системой. Рабочий диапазон таких ламп достигал 5…10 ГГц. В дальнейшем в связи с появлением новых возможностей малошумящего усиления электронные лампы сохранили свою роль только в некоторых специальных условиях применения (высокие температуры, ионизированная среда и т.д.)

На ЛБВ:

Усиление осуществляется за счет пространственно протяженного взаимодействия Э-М волн и потоков электронов.

Отличительной особенностью ЛБВ является широкополосность, связанная с отсутствием резонансных систем. Для усиливаемого сигнала ЛБВ, по-существу, представляет длинную линию с отрицательным затуханием. Полоса усиления достигает десятков процентов и ограничена только дисперсионностью замедляющей системы и качеством согласования на входе и выходе.

В усилителе на ЛБВ длинную линию образует замедляющая система, в которой с приблизительно одинаковой скоростью и в одном направлении распространяются электромагнитная волна и пучок электронов. Замедление может быть сделано значительным; например, в случае спирали оно приблизительно равно отношению длины окружности к шагу спирали. При этом фазовая скорость волны

,

где h - шаг, a - радиус спирали, c - скорость света.

Скорость электронов (км/с) V_э590 , где U - ускоряющее напряжение, В. Подбором U устанавливается равенство V_э V_в , при котором осуществляется длительное взаимодействие электронного потока с волной. Электроны, движущиеся в ускоряющих участках волны, увеличивают свою скорость, а в тормозящих - уменьшают. В результате электронный пучок оказывается промодулированным по скорости. Эта модуляция по прошествии некоторого пути превращается в модуляцию пучка по плотности заряда. Для того, чтобы энергия движения электронов могла перейти в энергию волны и создать усиление, необходимо, чтобы преобладающая часть электронов концентрировалась в тормозящих участках поля. Это возможно, если подобрать ускоряющее напряжение U так, чтобы скорость V_э была немного больше скорости волны.

Усилители на ЛБВ в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн обеспечивают усиление К_р = 13…30 дБ. Чтобы при этом не возникало возбуждение и искажение АЧХ за счет рассогласования на концах замедляющей системы, в нее вводится участок с большим затуханием (рис.3.2). На пути, от входа до участка с затуханием, происходит группирование электронов. Затем входная волна практически полностью затухает, а сгруппированный пучок электронов на пути от участка с затуханием до выхода снова возбуждает когерентную с исходной электромагнитную волну с нарастающей амплитудой. Отраженная от выхода волна движется ко входу без взаимодействия с пучком и полностью поглощается на участке с затуханием.