14.Методы измерения шумовых характеристик приемников и их каскадов.

Методы удвоения мощности, Метод двух нагрузок.

1. Измеряют шум на выходе (на выходном измерительном приборе) при выключенном ГШ:

Р_{ш вых1} = kТ₀ П_эК_р + Р_{ш внур}.

2. Включают ГШ и увеличивают ток (контроль - на измерительном приборе ГШ) до тех пор пока на выходе не станет:

Р_{ш вых2} = 2 Р_{ш вых1}, которое означает, Р_вых.гш = Р_ш.вых1/К_р

N = Р_{ш вых}/Р_{ш вых ид} = Р_{ш вых}/К_р Р_{ш вх}=(kТ₀ П_эК_р + Р_{ш внур}) /К_р Р_{ш вх}

N = 1/2 qI₀R_ДП_э/kT₀П_эК_р= 1/2 q/kT₀ I₀R_Д = АI₀.

И следовательно N и I₀ связаны только постоянным коэффициентом А.

2) для измерения широко применяют метод поочередного подключения ко входу двух нагрузок при температурах Т₁ и Т_2. При этом

Р_швых1 = кП_э(Т₁+ Т_шэ), Р_швых2 = кП_э(Т₂ + Т_шэ)

и Т_шэ определяют из пропорции деля Р_швых1 /Р_швых2=А:

Т_шэ = (АТ₀-Т_аз)/(1-А).

15.Измерение эквивалентной шумовой температуры методом двух нагрузок.

1. Измеряют шум на выходе (на выходном измерительном приборе) при выключенном ГШ:

Р_{ш вых1} = kТ₀ П_эК_р + Р_{ш внур}.

2. Включают ГШ и увеличивают ток (контроль - на измерительном приборе ГШ) до тех пор пока на выходе не станет:

Р_{ш вых2} = 2 Р_{ш вых1}, которое означает, Р_вых.гш = Р_ш.вых1/К_р

N = Р_{ш вых}/Р_{ш вых ид} = Р_{ш вых}/К_р Р_{ш вх}=(kТ₀ П_эК_р + Р_{ш внур}) /К_р Р_{ш вх}

N = 1/2 qI₀R_ДП_э/kT₀П_эК_р= 1/2 q/kT₀ I₀R_Д = АI₀.

И следовательно N и I₀ связаны только постоянным коэффициентом А.

16.Избирательные усилители: основные требования, усилители с распределённой избирательностью.

Избирательные усилители (ИУ) - это усилительный элемент с нагрузкой в виде параллельного колебательного контура. ИУ обеспечивают амплитудно-частотную (АЧХ) и фазочастотную (ФЧХ) характеристики приемника.

ИУ с распределенной избирательностью. Для реализации ВЧ усиления используют много ИУ. Их АЧХ перемножаются, а ФЧХ складываются.

ИУ с сосредоточенной избирательностью. Сочетание нескольких апериодических каскадов усилителей и многозвенных фильтров сосредоточенной селекции (ФСС) для формирования заданных АЧХ и ФЧХ.

Основными требованиями к избирательным усилителям являются:

- коэффициент усиления, K,дБ;

- коэффициент шума, N, дБ;

- центральная частота и полоса усиливаемых частот f₀,П;

- форма АЧХ и ФЧХ (коэффициенты прямоугольности Кпр, равномерность плоской части и др.);

- динамический диапазон U_мин- U_мах.

Р азличают схемы построения ИУ с распределенной и сосредоточенной избирательностью. На рис.1а,б,в приведены наиболее распространенные схемы построения ИУ с распределенной избирательностью: резонансные каскады настроенные на одну частоту, ИУ с одиночно попарно расстроенными двойками, ИУ с одноконтурными каскадами, настроенными на три частоты, каскады с полосовыми фильтрами, комбинированные схемы (тройки, усилители с полосовыми фильтрами). На этом же рис.1г показано построение ИУ с сосредоточенной избирательностью. Избирательной системой у таких усилителей могут быть фильтры сосредоточенной селекции (ФСС), механические, кварцевые фильтры, фильтры на ПАВ и ОАВ.

17.Многокаскадный резонансный усилитель.

// ИУ с распределенной избирательностью, как правило, являются резонансными (нагрузкой каждого каскада служит один колебательный контур) или полосовыми усилителями. Полосовыми называют усилители, у которых резонансные каскады настроены на разные, часто близко расположенные частоты. Каскады с полосовыми усилителями позволяют получить прямоугольную частотную характеристику.

В качестве УЭ используют транзисторы: биполярные и полевые, электронные лампы и др. Транзисторные усилители для биполярных (полевых) транзисторов обычно выполняются по схеме с общим эмиттером ОЭ (ОИ общим истоком) и общей базой ОБ (ОЗ общим затвором). Возможны две схемы включения резонансного контура в нагрузочную цепь усилительного элемента, так называемые схема последовательного и параллельного питания рис.2а,б.

Схема последовательного питания экономична, но чувствительна к низкочастотным пульсациям питания или сигнала, которые смещают рабочую точку последующего каскада. Используется только в батарейных приемниках. Схема параллельного питания мало чувствительна пульсациям напряжения питания, но падение напряжения на сопротивление коллектора делает ее менее экономичной. Часто это сопротивление шунтируют дросселем.//

ИУ состоит из n одинаковых каскадов, настроенных на одну резонансную частоту f₀ и включенных друг за другом. АЧХ такого ИУ есть возведенная в степень n АЧХ одного каскада.

П ри полном подключении m1 = m2 =1 комплексный коэффициент передачи:

S – крутизна усилительного элемента

Z_k – комплексное сопротивление резонансного контура

Н ормированная частотная характеристика ИУ или нормированный коэффициент усиления.

; ;

а – обобщенная расстройка контура,

П_0,7 = П - полоса одного каскада по уровню 0,7

dэ - эквивалентное затухание колебательного контура, обусловленное сопротивлением Rкэ.

Q_э - эквивалентная добротность контура.

Для n - каскадного усилителя

Из этого выражения определим полосу по спаду  с учетом расстройки а:

Определим полосу по уровню =1/ =0,707.

.

Выражение для коэффициента прямоугольности n - каскадного усилителя при этом будет иметь вид:

Далее не трудно определить форму (вид) предельной частотной характеристики при n :

Отсюда можно получить

,

.

Функцией этого вида, так называемой колокольной, удобно аппроксимировать резонансные характеристики многокаскадных резонансных усилителей.

Значения K⁽ⁿ⁾_, вычисленные по этим формулам приведены в таблице.

K(n)
N	1	2	3	4	5	6	8	
=0,1	10	4,8	3,8	3,4	3,2	3,1	2,9	2,6
=0,01	100	16	9	7	6,1	5,6	4,9	3,6
=0,001	1000	49	20	13	10	8,6	7,0	4,5

Коэффициенты прямоугольности быстро уменьшаются с ростом n при малом числе каскадов. При большом n избирательность с ростом n увеличивается медленно. Таким образом, для получения заданной полосы n-каскадного усилителя по мере роста n полосу каждого каскадов приходиться увеличивать.

Рассмотрим резонансное усиление одного каскада.

.

Величина К₀ не зависит от частоты, а определяется крутизной усилительного элемента, необходимой полосой и емкостью С усилительного элемента (УЭ). Современные УЭ, обладая ничтожно малой емкостью, (высокой граничной частотой) позволяют получить большое усиление. Для n-каскадов, используя выражение для полосы n-каскадного усилителя, определим:

Здесь П⁽ⁿ⁾- полоса n-каскадного усилителя. Значения (n) даются следующей таблицей:

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
(n)	1	0,41	0,13	36х 10-3	8,5х10-3	1,8х 10-3	3,7х10-4	6,7х10-5	1,2х10-5	1,9х10-6

Для того чтобы n-каскадный усилитель имел бы полосу П⁽ⁿ⁾, полоса каждого каскада должна быть выбрана равной:

Необходимость расширить полосу каждого каскада с ростом числа каскадов приводит к тому, что при заданной полосе увеличение числа каскадов ведет к увеличению общего усиления лишь до некоторого значения n, после чего с ростом n усиление падает. Это показано на рис.5.

Чем больше К₀₀, тем больше усиление может быть получено и тем быстрее оно растет с ростом n.Таким образом, схема с настроенными в резонанс контурами не применима в широкополосных усилителях (П>3 МГц), т.к. в этом случае даже при минимальной емкости каскада С большое усиление недостижимо.