Характеристика предмета «Радиоприемные устройства», взаимосвязь с другими

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8

Введение

Краткая характеристика предмета «Радиоприемные устройства», взаимосвязь с другими предметами, содержание и объем, методика изучения и контроля.

Первый радиоприемник. А.С. Попова и краткая история развития радиоприём- ной техники.

Роль русских, советских и зарубежных ученых. Основные направления и пер- спективы совершенствования радиоприемных устройств системы электросвязи и вещания.

Задачи и проблемы.

Как известно, радиосвязь в декаметровом диапазоне отличается сложностью и нестабильностью условий распространения радиоволн и воздействия помех. Для обеспечения устойчивой радиосвязи в дека метровом диапазоне волн требуется ав- томатическая смена частот для перехода в диапазоны, в которых имеет место луч- шее распространение и использование полос частот, в которых помехи минимальны; применение антенн с автоматической регулировкой диаграммы направленности; ис- пользование помехозащищенного кодирования и другие способы адаптации устрой- ств, входящих в систему радиосвязи.

Создание автоматизированной адаптированной системы радиосвязи в декаме- тровом диапазоне требует значительного повышения электрических параметров, эксплуатационных характеристик и надежности РПУ (и передающего оборудова- ния).

В РПУ 3-го и 4-го поколений широко внедряются системы автоматизации упра- вления и авторегулирования, новейшая элементная база (БИС, микросборки, кварце- вые и керамические высокоселективные полосовые фильтры, фильтры типа ПАВ, усилительные элементы с повышенной линейностью характеристик, современные коммутационные приборы), цифровые методы обработки сигналов и др.

Основные направления в развитии радиовещательной бытовой приемной ап- паратуры связаны с улучшением качества звучания, повышением эксплуатацион- ных удобств, широким внедрением новейших полупроводниковых приборов, ин- тегральных микросхем и гибридных микросборок. Все большую роль приобретает цифровая обработка сигналов, микропроцессорное и дистанционное управление радиоприёмником.

Главными задачами в развитии и совершенствовании радиоприемных устрой- ств народнохозяйственного значения MB с фазовой и частотной модуляцией явля- ется улучшение их качественных показателей и эксплуатационных характеристик, повышение надежности и технико экологической эффективности с использованием новейшей элементной базы.

РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ РАДИОПРИЕМА

Тема I.I. Назначение и классификация радиоприемных устройств.

Структурная схема радиосистемы передачи и место радиоприёмного устрой-

ства в ее составе.

Структурная схема радиоприемного устройства: антенно - фидерное устрой-

ство, радиоприемник, оконченное устройство. Назначение элементов схемы и

особенность их в зависимости от назначения радиоприёмного устройства.

Основные функции, выполняемые радиоприемником: селективность, усиле-

ние, детектирование. Классификация радиоприемных устройств по назначению

рабочему диапазону частот (волн), характеру принимаемых сигналов и др.

Тема 1.2. Основные электрические параметры радиоприемников.

Диапазон рабочих частот (волн). Коэффициент перекрытия диапазона. Деле-

ние диапазона частот на поддиапазоны, назначение. Точность и стабильноность

настройки. Диапазоны частот типовых радиоприёмников, вещания и связи. Нор-

мы нестабильности настройки.

Чувствительность радиоприемников, единицы измерения. Чувствительность

по уровню поля.

Чувствительность максимальная, реальная и пороговая. Шумы радиоприёмни-

ка, причины шумов, коэффициент шума.

Связь реальной чувствительности приемника с коэффициентом шума. Оценка

чувствительности радиоприемников СВЧ. Реальная чувствительность типовых

радиоприемников вещания и связи.

Селективность радиоприемника и ее виды.

Частотная селективность.

Крутизна скатов резонансной характеристики приемника. Селектиность одно-

сигнальная и многосигнальная. Влияние перекрестной модуляции, интермоду-

ляции и блокирования на эффективную селективность. Селективность типовых

радиоприемников.

Искажение сигнала в радиоприемнике, линейные и нелинейные.

Полоса пропускания высокочастотного тракта (радиотракта) приёмника.

Неравномерность усиления в полосе пропускания. Кривая верноcти воспроиз-

ведения сообщений.

Амплитудная характеристика приемника. Динамический диапазон.

Конструктивно-эксплуатационные характеристики радиоприёмников.

Приемное устройство является оконченным звеном линии радиосвязи, и к нему предъявляется требование максимально надежного приема сигналов.

Супергетеродинный метод приема с однократным или многократным преобра- зованием частоты радиосигналов является в настоящее время основным, но извест- ны также опыты по разработке приемных устройств, построенных по принципу пря- мого преобразования, принцип действия, электрические параметры и структурные электрические схемы приемников прямого преобразования рассмотрены в [II].

Очень важно понять различие таких параметров радиоприемников, как макси- мальная и реальная чувствительность.

Максимальная чувствительность характеризует способность приемника при- нимать сигналы с достаточной громкостью и разборчивостью.

Реальная чувствительность характеризует способность приемника принимать сигналы не только с достаточной громкостью, но и с хорошим качеством звучания Реальная чувствительность определяется минимальным значением входного сигна- ла, обеспечивающим на выходе приемника номинальную мощность при отношении сигнал/шум не хуже 20 дБ в диапазонах AM и 26 дБ в диапазоне ЧМ. Реальная чув- ствительность всегда хуже, чем максимальная, и ее считают основным параметром. Увеличение реальной чувствительности связано с проблемой снижения коэффици- ента шума приемника (уровня собственных шумов) при приеме слабых полезных сигналов.

При приеме в диапазонах KB и MB реальную чувствительность ЕА min можно

определить по формуле, мкв:

где Emin - реальная чувствительность приемника, мкВ

Δ fп эф - эффективная шумовая полоса приемников, приблизительно равная полосе пропускания приемника, мГц;

RА - входное сопротивление антенны, Ом;

Y- требуемая величина отношения мощности сигнала к мощности шума на выхо- де линейной части радиотракта приемника, отн. ед.;

Nmnp. - коэффициент шума приемника, отн. ед.

Величина Nш пр не должна превышать Nш np. = 10 дБ, - пересчет в децибелы по мощности производят по формуле:

При расчете общего коэффициента шума радиоприемника учитываются обычно только шумы антенной цепи, входной цепи и первых каскадов, которые тем меньше, чем меньше коэффициент шума усилительного прибора УРЧ и выше коэффициенты передачи номинальной мощности сигнала входной цепи и УРЧ.

Nш пр дБ = Nш А дБ + Nш вц дБ + Nш УРЧ дБ + Nш см дБ

Коэффициент шума антенны и входной цепи обычно не превышает 4 дБ, коэффи- циент шума УРЧ может быть принят равным коэффициенту шума транзистора. Для транзисторов коэффициент шума равен Кш тр = 2+4дБ (1,6+2,5 раза); коэффициент шума смесителя ПЧ не превышает Nш см ≤ 2 дБ.

Уменьшение коэффициента шума достигается применением малошумящих поле- вых транзисторов в УРЧ и ПЧ, согласованием антенны с фидером и входом приёмни- ка и получением максимального устойчивого усиления К_у в каскаде УРЧ. Примене-

ние в схеме включения транзисторов по схеме с ОБ или каскодной схемы позволяет повысить устойчивость работы и снизить его коэффициент шума.

Для оценки частотной селективности (избирательности) используют односигналь- нальные и многосигнальные методы (односигнальная и многосигнальная селектив- ность).

Для оценки односигнальной линейной селективности [2, 1.6] вводится следую- щий параметр - частотная селективнось по соседнему каналу, которая оценивается относительной величиной:

где К₀ - коэффициент усиления напряжения на резонансной частоте колебатель- ного контура, равной несущей частоте;

ΔКΔ/f /с - коэффициент усиления напряжения при расстройке контура резонансной частоты на ± Δfc.

Частота соседнего канала f_c отличается от частоты настройки радиоприемника f₀ на величину ±Δfc=fо±f_c, для радиовещательных приемников AM сигналов Δf_с =±9+ ±10кГц (ГОСТ 5651-76). Для приёмников низовой радиосвязи с ЧМ Δfс = ± 25 и ±50кГц (ГОСТ 22580-77). Для радиовещательных приемников ЧМ сигналов (ГОСТ 5651-76) односигнальная селективность по соседнему каналу задается параметром «крутизна ската резонансной характеристики», S_K,дБ/кГц.

где К_п - коэффициент прямоугольности резонансной характеристики, определяемой между уровнями ослабления сигнала на 6 дБ и 20 дБ;

Δf0,5 - расстройка по частоте при ослаблении на 6 дБ.

Можно также при приеме ЧМ сигналов вещательных радиостанций принимать

величину расстройки до несущих частот соседних мешающих радиостанций

Δfс = ±180 + 200кГц.

Селективность по промежуточной частоте (по каналу прямого прохождения) определяется относительной величиной

где ± Δf'_пр =f₀-fпр - абсолютная расстройка между частотой настройки приём- ника f₀ и его промежуточной частотой f_np.

Чем больше Δfпр , тем выше селективность по промежуточной частоте. Для увели-

чения селективности σпр в тракт преселектора включают режекторные цепи, настро- енные на промежуточную частоту и обеспечивающие ослабление входного сигнала с частотой, близкой к f_np.

Величина промежуточной частоты приемника существенно влияет на селективно- сть по соседнему и зеркальному каналам, а также на селективность по промежуточ- ной частоте и другие параметры приемника [4, параграф 2.1].

Очень важным параметром радиоприемника является полоса пропускания его вы- сокочастотного тракта П, кГц, которая определяется шириной спектра частот моду- лированного радиосигнала передатчика и зависит от рода его работы и вида модуля- ции.

В супергетеродинных приемниках с однократным преобразованием частоты вели- чина П, кГц определяется полосой пропускания полосового фильтра (ПФ), включён- ного в тракт промежуточной частоты.

При двойном преобразовании частоты ПФ, определяющий полосу пропускания приемника, обычно включается в тракт 2-1 промежуточной частоты f_np₂, более низ- кой, чем первая промежуточная частота f_np₁.

Неравномерность усиления радиотракта приемника в его полосе пропускания П, кГц оценивается коэффициентом частотных искажений

где- КΔf = n/2 -коэффициент усиления напряжения при расстройке контуров радио- тракта приемника на половину полосы пропускания.

Тема 1.3. Структурные схемы радиоприемников

Структурная схема радиоприемника прямого усиления. Назначение отдельных

элементов схемы и влияние их на показатели качества приемника.

Недостатки приемника прямого усиления.

Супергетеродинный метод приема. Структурная схема супергетеродинного

приемника. Тракты радиочастоты (ТРЧ), тракты промежуточной частоты (ТПЧ)

и тракты частоты модуляции (ТЧМ).Временные и спектральные диаграммы сиг-

сигналов в различных трактах. Понятие о сопряжении контуров ТРЧ (преселек-

тора) и гетеродина. Достоинства и недостатки супергетеродина. Побочные кана-

лы приёма: канал прямого прохождения и зеркальный канал.

Обеспечение селективности по побочным каналам приема.

Разделение функций приемника между его трактами. Выбор промежуточной

частоты, многократное преобразование частоты.

Инфрадинные радиоприемники.

При изучении структурных схем супергетеродинных приемников надо четко по-

нимать, как и почему влияют отдельные участки радиотракта приемника на его осно- вные электрические параметры: чувствительность, частотную избирательность по зеркальному, соседнему и другим паразитным каналам приема, а также частотные искажения в полосе пропускания.

Надо знать, что радиотракт супергетеродинного приемника включает в себя пре- селектор (тракт радиочастоты), преобразователь частоты и тракт промежуточной ча- стоты (или несколько трактов промежуточной частоты при многократном преобра-

зовании частоты).

Вопросы для самопроверки

1 Из каких элементов состоит радиоприемное устройство?

2 Почему приемники прямого усиления невозможно выполнить с высоким посто- янством основных параметров и характеристик в широком диапазоне частот?

3 В чем состоит преимущество супергетеродинного метода приема?

4 По каким признакам классифицируются радиоприемные устройства?

5 Что такое чувствительность радиоприемника: максимальная, реальная чувстви- тельность?

6 В каких единицах измеряется чувствительность?

7 Что называют коэффициентом шума приемника?

8 Дайте определение коэффициента селективности (избирательности) приемника по зеркальному каналу, каналу прямого прохождения, соседнему каналу.

9 Какой тракт радиоприемника и почему определяет в основном его коэффициент шума?

10 От чего зависит форма амплитудно-частотной характеристики АЧХ (резонан- сной характеристики) трактов радиочастоты, промежуточной частоты?

11 Чем определяется и от чего зависит полоса пропускания радиотракта приёмни- ков AM сигналов и ЧМ сигналов?

12 Как оценивается величина частотных искажений в полосе пропускания радио- приемника?

В результате изучения раздела студенты должны знать назначение и классифика- цию радиоприемников, их основные электрические параметры и характеристики, принципы построения структурных схем, особенности приемников супергетеродин- ного типа, их достоинства и недостатки.

Студенты должны уметь составить и объяснить структурную схему супергетеро- динного радиоприемника, обосновать выбор его промежуточной частоты и назначе- ние отдельных его трактов, блоков, каскадов и цепей.

РАЗДЕЛ 2. ТРАКТЫ РАДИОЧАСТОТЫ (ТРЧ)

Тема 2-1 Построение трактов радиочастоты/

Назначение и способы построения трактов радиочастоты (преселектора).

Структурная схема.

Показатели качества ТРЧ: коэффициент передачи, коэффициент шума, селек-

тивность, полоса пропускания. Избирательные цепи преселекторов диапазон-

ных приемников. Изменение параметров контуров (полосы пропускания, избира-

избирательности, неравномерности коэффициента передачи) при изменении час-

тоты настройки.

Широкополосные преселекторы.

Преселектср тракта радиочастоты состоит из входного устройства (входной цепи) и усилителя радиочастоты УРЧ. Преселектор определяет в определенной степени чу- вствительность радиоприемника, а также его избирательность по зеркальному и дру- гим побочным каналам приема и перекрестным искажениям.

Требование к чувствительности, избирательности и диапазон принимаемых частот

определяют вид схемы УРЧ (наличие и отсутствие в ней резонансного контура и др.).

В радиоприемниках радиосвязи диапазонов KB и МВ, как правило, к УРЧ предъя- вляют требования: малый коэффициент шума и высокая линейность амплитудной ха- рактеристики. В высококачественных бытовых всеволновых радиоприёмниках сове- ршенствованию тракта AM препятствует большое количество моточных изделий – катушек индуктивности (каждый из под диапазонов требует своих катушек индукти- вности во входных цепях УРЧ и гетеродина), что создает трудности в сопряжении контуров при электронной настройке от синтезатора частот. Разрешение этой пробле- мы привело к созданию широкополосного (ШП) не перестраиваемого преселектора. Для эффективного ослабления зеркального канала при ШП преселекторе использу- ется двойное преобразование частоты с выбором высокой первой промежуточной частоты fпр1.

Тема 2.2 Входные цепи радиоприемников.

Классификация входных цепей.

Эквивалентные параметры приемных антенн.

Эквивалентная схема одноконтурной входной цепи. Влияние ненастроенной

антенны и входа первого каскада приемника на контур входной цепи (вносимые

расстройки и затухания). Способы уменьшения этого влияния.

Схемы входных цепей с индуктивной, емкостной и индуктивно-емкостной

связью с антенной, область применения. Выбор параметров элементов связи.

Коэффициент передачи входной цепи и изменение его при перестройке.

Входные цепи с магнитной антенной.

Многоконтурные входные цепи.

Согласование настроенной антенны со входом приемника, область примене-

ния.

Назначение, условия и способы согласования.

Входные цепи приемников СВЧ. Применение отрезков линий, объемных резо-

наторов, циркуляторов. Способы перестройки и согласования.

Входная цепь предназначена для предварительной селекции радиосигнала, при меняемого антенной и обеспечивает избирательность по зеркальному и другим по- бочным каналам приема. Входная цепь, как правило, делается избирательной и со- стоит обычно из одного или нескольких связанных колебательных контуров и стро- ится так, чтобы обеспечивалась нормальная работа радиоприемника с антенной оп- ределенной типа [4, параграфЗ,2].

Наибольшее распространение получила схема одноконтурнойвходной цепи, позволяющая получить сравнительно большое напряжение сигнала на входе первого каскада приемника и упростить систему его настройки. С увеличением чи- сла колебательных контуров входной цепи увеличивается потеря энергии сигнала (уменьшается коэффициент передачи).

Двухконтурные входные цепи применяют в высококачественных радио- вещательных приемниках в диапазонах ДВ и СВ.

Оба контура за счет связи между ними образуют перестраиваемый полосовой фильтр с существенно улучшенной по сравнению с одноконтурной входной цепью селективностью по зеркальному каналу и меньшей неравномерностью в полосе про- пускания. Резонансный коэффициент передачи двухконтурной входной цепи при ра- боте от ферритовой антенны определяется выражением

где Q₃ - эквивалентная добротность контура;

β - фактор связи между контурами;

m1 и m2 - коэффициент включения антенны в первый контур и транзистора

УРЧ во второй контур.

Селективные свойства такой входной цепи значительно выше по сравнению с одноконтурной: возрастает селективность по зеркальному и другим побочным ка- налам приема, расширяется полоса пропускания (меньше частотные искажения). Применение двухконтурной цепи может обязательным в том случае, когда приём- ник проектируется на интегральных микросхемах и в составе ИМС тракта радио- частоты нет резонансного УРЧ. В этом случае требования к селективности по зер- кальному каналу велики, и одноконтурная входная цепь не можете ее обеспечить.

Плавная настройка контура входной цепи на заданную частоту принимаемого ра- диосигнала чаще производится с помощью конденсаторов переменной емкости (КПЕ) или варикапов (электронная настройка), так как при настройке контуров пе- ременной индуктивностью сложно осуществить требуемое перекрытие диапазона одним комплектом блока настройки. Настройка индуктивностью применяется лишь в диапазоне УКВ в автомобильных приемниках для уменьшения влияния на точность настройки механических вибраций и ударных нагрузок.

Фиксированная настройка осуществляется скачкообразным переключением кату-

шек индуктивности или колебательных контуров входной цепи. Колебательные кон- туры входной цепи телевизионных и радиовещательных приемников УКВ диапазона выполняют не перестраиваемыми, настроенными соответственно на среднюю часто- ту ТВ канала и диапазона УКВ (f_cp = 70 МГц). Широкая полоса входной цепи опреде- ляется малой эквивалентной добротностью колебательного контура (Q₃ = 8-9).

В диапазоне KB для получения растянутой настройки параллельно и последовате- льно с конденсатором настройки контура входной цепи включают дополнительные конденсаторы [4, параграф 3.3].

Следует обратить внимание на то, что неполное включение биполярных транзис- торов первого каскада радиоприемника в контур входной цепи (автотрансформатор- ное включение или с помощью емкостного делителя) уменьшает шунтирование кон- тура малым входным сопротивлением транзистора, что приводит к увеличению экви- валентной добротности контура и его селективных свойств, однако при этом снижа- ется коэффициент передачи входной цепи.

При перестройке приемника параметры входной цепи могут заметно изменяется, величина и характер этого изменения зависят от параметров приемной антенны.

Приемная антенна является линейной цепью и может быть представлена эквива- лентным генератором с ЭДС - ЕА и внутренним сопротивлением RА. Величина Е_А зависит от напряженности поля сигнала в точке приема, размеров и конструкции антенны.

Для проволочных несимметричных и магнитных антенн километрового, гектоме- трового и декаметрового диапазона волн, а также штыревых антенн ЭДС в антенне можно определить по формуле, мВ.

ЕА = hД Е,

где Е - напряженность поля сигнала в точке приема, мВ/м;

hд - действующая высота антенны, м.

Параметры приемных антенн h_д и Z_A зависят от конструкции и соотношения раз-

меров антенны l_А и длинны волны λ принимаемого сигнала. Для настроенных внеш- них антенн, размеры которых меньше длины волны (1а<λ), сопротивление R_A может быть представлено в виде последовательно соединенных сопротивления Ra, емкости С_А и индуктивности L_A [2, параграф 2.3].

Средние параметры антенн равны R_A= 80-300Ом, С_А= 100-140 пФ,L_A=20 мкГн.

При работе в узком диапазоне частот ненастроенная внешняя антенна может быть представлена эквивалентом С_А=5-60 пФ, R_A=5-75 Ом. Примером такой антенны мо- жет служить штыревая (телескопическая) антенна, используемая в диапазонах KB и УКВ в радиовещательных приемниках переносного типа. Сопротивление ZА рамоч- ной или ферритовой антенны (ФА) представляет последовательно соединенные R_A и LА. Встроенные ФА используются преимущественно в диапазонах ДВ и СВ.

Параметры антенны существенно влияют на параметры входной цепи и также па-

раметры радиоприемника. При работе радиоприемника в диапазоне частот влияние внешней ненастроенной антенны (несимметричный вибратор, штыревая антенна и др.) на параметры входной цепи различно на разных частотах сигнала. Для уменьше- ния влияния ненастроенной антенны на параметры входной цепи, которое различно при работе в диапазоне частот, связь входного контура с антенной выбирается сла- бой.

Если рабочий диапазон частот узкий, например, 65,8-73 МГц (вещательный диапа-

зон УКВ-ЧМ) или 50-60 МГц (диапазон MB, используемый для профессиональной радиосвязи), то влияние ненастроенной антенны можно считать постоянным и его можно учесть при выборе связи с антенной. При этом коэффициент передачи вход- ной цепи может быть увеличен за счет увеличения связи с антенной.

С целью улучшения условий приема сигналов применяются настроенные антен- ны, линейные размеры которых соизмеримы с длиной волны сигнала. К настроен- ным антеннам относятся симметричные линейный и петлевой вибраторы, ромбичес- кая антенна, антенна бегущей волны, а также несимметричный штыревой четверть- волновой вибратор с вертикальной высотой и др.

Комплексное сопротивление настроенных антенн в сравнительно узком диапазо- не волн мало зависит о частоты сигнала и может быть скомпенсировано, так что вхо- дное сопротивление антенны можно считать чисто активным, равным R_A.

При работе от настроенной антенны наибольший коэффициент передачи однокон- турной входной цепи по напряжению и мощности можно получить при согласовании антенно-фидерного устройства со входом радиоприемника.

При этом достигается максимальная передача энергии принятого сигнала из анте- нны ко входу радиоприемника. Связь входной цепи радиоприемника с антенной вы- бирается оптимальной, обеспечивающей режим согласования. Это увеличивает от- ношение сигнал/шум на входе радиоприемника (на входе его входной цепи).

Настроенные антенны применяются в радиоприемниках профессиональной ра- диосвязи на декаметровых волнах, в УКВ диапазоне радиовещательных станцион- ных приемников и приемниках радиосвязи в диапазоне УКВ.

При изучении входных цепей СВЧ приемников следует помнить, что характер- ной их особенностью является работа от настроенных антенн направленного дей- ствия, а настройка чаще всего применяется фиксированная.

В диапазоне MB примерно до 200 МГц контуры входных цепей выполняют из катушек индуктивности и конденсаторов. В более высокочастотных диапазонах применяют резонансные системы с распределенными параметрами.

В дециметровом диапазоне волн в качестве резонансных цепей обычно приме- няют четвертьволновые отрезки коаксиальных линий, короткозамкнутые на одном конце.

В сантиметровом диапазоне волн в качестве резонансной системы применяют объемные резонаторы различной конструкции.

Изучив подраздел, студенты должны получить четкое представление о назначе- нии и разновидностях входных цепей в зависимости от диапазона рабочих частот и вида антенны; знать, из каких соображений выбираются способы связи и степени связи контура входной цепи с настроенными и ненастроенными антеннами.

Тема 2.3. Усилители радиочастоты

Транзисторы и интегральные микросхемы, применяемые в трактах радиочас-

тоты. Высокочастотные параметры и сравнительная характеристика.

Классификация усилителей радиочастоты, обобщенная эквивалентная схема

резонансного усилителя. Резонансный коэффициент усиления. Оптимальные ко-

эффициенты включения. Коэффициент шума. Обратные связи в резонансных уси-

лителях. Устойчивый коэффициент усиления. Методы повышения устойчивости

работы резонансного усилителя. Схемы резонансных усилителей на транзисторах

и микросхемах. Сравнительная характеристика усилителей, выполненных по схе-

мам с общим эмиттером (истоком), общей базой (затвором) и каскодных. Область

применения.

Апериодические усилители радиочастоты.

Усилитель радиочастоты УРЧ усиливает принимаемый сигнал и в то же время осу- ществляет ослабление сигналов по побочным каналам приема. Контуры УРЧ перест- раиваются вместе с контуром гетеродина (сопряженно).

Усилители радиочастоты (УРЧ) включают между входной цепью приемника и преобразователем частоты. От параметров резонансного УРЧ зависят основные эле- ктрические параметры приемника: реальная чувствительность, многосигнальная ча- стотная селективность, характеризующая частотно-селективные свойства приемника в условиях проявления нелинейных свойств электронных приборов при воздейст- вии одновременно двух или более сигналов с разными частотами; односигнальная частотная избирательность (селективность) по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения (на частоте сигнала, близкой к промежутоточной частоте приемника), а также коэффициент шума приемника.

Для обеспечения высоких электрических параметров радиоприемника резонанс- ный УРЧ должен иметь палый коэффициент шума, высокую линейность амплитуд- ной характеристики и обладать большой частотной избирательностью.

При изучении резонансных УРЧ надо также обратить внимание на факторы, оп- ределяющие постоянство их параметров, которые зависят от постоянства парамет- ров электронных приборов и схемы:

1 для обеспечения постоянства частоты настройки f₀ и полосы пропускания П необходимо увеличивать стабильную часть эквивалентной емкости контура

Сэmin – Сэmax;

2 уменьшение искажений, вызванных внутренними паразитными обратными свя- зями в усилительных приборах, достигается снижением резонансного коэффициента усиления УРЧ (Kоурч =S _Kp_KQ₃m1m2) до величины устойчивого коэффициента усиле- ния К_у за счет уменьшения коэффициентов включения m1 и m2 (желательно) при за- данной величине коэффициента частотной избирательности σз.

Резонансным коэффициентом усиления напряжения УРЧ Корч считают его коэф- фициент усиления на несущей частоте f₀ принимаемого модулированного сигнала.

Под устойчивым коэффициентом усиления резонансного усилителя К_у_ппонима-

ют такой коэффициент усиления, при котором степень изменения формы его резо- нансной характеристики, обусловленная изменением параметров колебательного контура (R₃, П и др.), не превышает 20-30 %. Условие устойчивости резонансного усилителя требует, чтобы его резонансный коэффициент усиления Ко, оставался всегда меньше К_у, т.е. К₀<Ку.

Для транзисторных усилителей справедливо выражение

где к_уст= gэ – gвнос/gэкв - коэффициент устойчивости;

gэ – эквивалентная проводимость контура с учетом всех вносимых в него зату- ханий;

g_BH₀_C – активная составляющая входной проводимости транзистора, вносимая в контур за счет внутренней обратной связи транзистора;

У12 - модуль проводимости обратной связи, обычно указанный в справочнике;

S_K - крутизна характеристики выходного тока транзистора, мА/В.

Для профессиональных приемников К_ус_т= 0,9; для радиовещательных Куст = 0,8.

[4,с. 114] одна формула К_у для биполярных транзисторов УРЧ без нейтрализации:

где fomax- максимальная рабочая частота усилителя, Мгц;

Ск - ёмкость коллектор-база, пФ.

В случае построения УРЧ на полевых транзисторах в формулу К_у надо подстав- лять значение крутизны тока стока Sex, мА/В, и проходной емкости сток-затвор Сс-з, пФ (включение с общим истоком).

Как видно из сказанного выше, устойчивость резонансного усилителя можно по- высить выбором транзисторов с большой крутизной выходного тока S_K на рабочей частоте f_omax и меньшей проходной емкостью С_прох в схеме с ОЭ биполярного тран- зистора это емкость С_к - коллектор- база).

При изучении схем резонансных УРЧ и принципа работы следует помнить, что в УРЧ применяют колебательные контуры с параметрами, аналогичными параметрам контура входной цепи приемника.

При сравнении схем резонансных УРЧ следует помнить, что они классифициру- ются по многим признакам, одним из которых является вид связи усилительного прибора с контуром. Наиболее широкое применение нашла схема с двойной авто- трансформаторной связью, в которой резонансный коэффициент усиления

Коурч =Sк рк Qэm1m2, так же, как и эквивалентное сопротивление контура, растет пропорционально частоте сигнала f₀ в пределах рабочего диапазона.

Применение трансформаторного включения контура в выходную цепь транзисто- ра (усилительного прибора) позволяет соответствующим подбором величины индук-

тивности катушки связи L_CB получить большую равномерность Ко в диапазоне час- тот.

Необходимо также иметь в виду, что:

а) резонансный коэффициент усиления УРЧ для обеспечения устойчивости его работы не должен превышать коэффициент устойчивого усиления, т.е.

К_оурч_≤Ко_урч;

б) требования к селективности УРЧ по зеркальному каналу Сз , и каналу прямого прохождения О_пр на промежуточной частоте и его величине Коурч

Blog

Характеристика предмета «Радиоприемные устройства», взаимосвязь с другими

Содержание