Тогда в соответствии с уравнением |
2.213 имеем |
|
Г |
— У-'Утв* |
|
О 91 СП |
у'»а |
— Ri + R3 |
• |
^ . - и ; |
Именно это уравнение позволяет заменять лампу условным эквивалентным генератором, у которого Э Д С в |л раз больше, чем усиливаемое напряжение, а внутреннее сопротивление равно сопро
|
|
|
|
|
|
|
|
тивлению |
лампы |
для переменной составляющей анодного |
тока. |
В |
нагрузку |
эквивалентного |
генератора |
(т. е. лампы) |
входят |
следующие элементы: катушка |
контура с индуктивностью |
L K и ак |
тивным сопротивлением RK, конденсатор настройки контура с емко |
стью |
С к п , |
выходная емкость лампы С В Ы х , |
емкость |
монтажа С м , |
входная |
емкость следующего |
каскада С в х , резистор |
переходной |
цепи Rn и входное активное сопротивление следующего каскада RBX.
На эквивалентной схеме не показаны элементы ячейки автома тического смещения и конденсатор переходной цепи. Объясняется это тем, что их сопротивление для переменной составляющей анод ного тока ничтожно мало. Поэтому они не влияют на частотные свойства каскада.
Из эквивалентной схемы |
следует, что результирующая емкость |
контура усилителя равна |
|
С к = Ск- |
н -f- С П ы х -\- См -f- С в х . |
Именно эта величина представлена на принципиальных схемах УВЧ, изображенных на рис. 2.115.
Частота настройки контура рассчитывается по формуле
Емкость конденсатора настройки |
С к . п |
переменная. |
Остальные |
емкости Свых, С м , С в х постоянные; их всегда |
желательно |
иметь ми |
нимально возможными. |
|
|
|
Активные сопротивления Ru и RBX |
шунтируют контур, |
уменьшая |
его добротность. Тем самым они расширяют полосу пропускания усилителя, ухудшая его избирательность. Результирующая величи на шунтирующего сопротивления Rm равна
рRn~RBx
т^вх
Резонансное сопротивление контура R3 может быть только
меньше Rm или равно ему |
(если Ru очень мало). |
Шунтирующее |
действие сопротивлений Ra и RBX можно учесть добавочным |
сопро |
тивлением ARK, включенным |
последовательно с сопротивлением RK. |
Тогда эквивалентная |
схема |
усилителя |
получается |
очень |
простой |
(рис. 2.123, б). В этой |
схеме |
|
|
|
|
ДЯк = АЯ„ + ДЯвх = £ |
+ £ - , |
(2.220) |
где |
|
|
|
|
|
Сопротивление RK+ARK |
следует рассматривать как равномерно |
распределенное по всем |
виткам контурной катушки. |
Эквивалентная добротность анодного контура усилителя опре деляется по формуле
Резонансное сопротивление контура
Поскольку с повышением частоты усиливаемых колебаний сопротивле ния R K и ARK увеличиваются, а харак теристическое (волновое) сопротивле ние р у реальных контуров на всех диапазонах примерно одинаково (сот ни ом), то эквивалентная добротность контура Qa и его резонансное сопро тивление R a с повышением частоты обычно уменьшаются; По этим причи нам с повышением частоты принимае мых сигналов происходит ухудшение избирательности, расширение полосы пропускания и уменьшение коэффици ента усиления резонансных усилителей.
Примеры типичных частотных ха
рактеристик резонансных усилитель Короткие
ных каскадов для различных диапазо нов приведены на рис. 2.124. Там же указаны ориентировочные величины резонансного коэффициента усиления, характерные для каждого диапазона.
волны
Полоса пропускания каскада УВЧ определяется на уровне 0,707 от резо нансного коэффициента усиления. По этому
|
Рис. 2.124. Частотные |
характе |
(2.223) ристики |
резонансных |
усилите |
|
лей на |
разных диапазонах |
|
|
волн |
|
Избирательность резонансного |
каскада о показывает, во сколь |
ко раз (или на сколько децибел) |
ослабляется конкретная |
помеха |
относительно полезного сигнала в процессе их одновременного про хождения через усилитель.
В супергетеродинном приемнике наиболее вероятны две. помехи:
—сигнал соседней станции (соседняя помеха);
—сигнал зеркальной станции (зеркальная помеха).
Частота соседней помехи мало отличается от частоты полезною сигнала. Поэтому избирательность каскада УВЧ по соседнему ка налу о с . к имеет смысл определять только на длинных волнах. Для этого пользуются уравнением резонансной кривой, верным в обла сти небольших расстроек:
|
°с. к = |
-у = У Я ^ 2 |
= |
| |
/ l |
+ 4 Q * - ( - ^ ) 2 , |
(2.224) |
где X = 2Q3 - Щ- — обобщенная |
расстройка. |
|
|
|
|
УО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота зеркальной помехи f3.п сильно отличается от частоты |
полезного сигнала |
f0 (на удвоенную |
промежуточную частоту при |
емника). Поэтому |
избирательность |
каскада УВЧ по зеркальному |
каналу о3 .к определяют на всех диапазонах. Для этой цели |
следует |
воспользоваться уравнением, которое |
верно при больших расстрой |
ках. Но такое |
уравнение может |
быть только |
приближенным, так |
как резонансная |
кривая усилителя несимметрична. По этой причи |
не в литературе |
встречаются различные формы записи уравнения |
для избирательности по зеркальному |
каналу. |
Один из вариантов |
такого уравнения |
|
имеет следующий вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
« . . . « Q J / V ' 7 S | . |
|
|
(2-225) |
|
|
|
|
|
|
Уз. п УО |
/о=3 Мгц, что соответствует |
Пример. Контур |
|
УВЧ настроен на |
частоту |
длине волны Хо =100 |
|
м. Промежуточная |
частота |
приемника fnp = 465 |
кгц. Ча |
стота |
гетеродина |
выше частоты сигнала. |
Эквивалентная |
добротность |
контура |
<2э=50. Определить |
избирательность УВЧ по зеркальному |
каналу. |
|
Р е ш е н и е . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) |
Определяем |
|
частоту зеркальной |
помехи: |
|
|
|
|
|
|
/з.п = / о + 2/пр = 3 + 2-0,465 = 3,93 Мгц. |
|
2) |
Определяем |
|
избирательность: |
|
|
|
|
|
|
|
Результат расчета означает, что в данном случае зеркальная помеха ослаб ляется каскадом УВЧ в 27 раз или на 28,6 дб (см. уравнение 2.2).
На практике при расчете приемника чаще всего определяют из бирательность преселектора в целом. Очевидно, что
°првс = °в.ц-0 увч- |
(2.226) |
д) М а к с и м а л ь н о д о с т и ж и м ы й |
к о э ф ф и ц и е н т |
ус и л е н и я
Вкаскаде УВЧ на пентоде с полным включением контура в анодную цепь лампы резонансный коэффициент усиленияопреде
ляется по формуле 2.215. Из нее видно, что при выбранной крутиз не лампы коэффициент усиления каскада возрастает при увеличе нии резонансного сопротивления контура. Однако для каждого
каскада существует максимально допустимое сопротивление анод ной нагрузки лампы, при котором усилитель работает устойчиво. Это сопротивление /?э. м а к с зависит от крутизны лампы, проходной емкости каскада и частоты усиливаемых колебаний.
Проходной емкостью каскада называют емкость, через которую анодный контур связан с сеточным контуром. Она складывается из проходной емкости лампы и проходной емкости монтажа. При теоретических исследованиях проходную емкость монтажа обычно не учитывают, т. е. считают монтаж усилителя идеальным. В уси лителях с общим катодом проходной емкостью лампы является емкость Cagi. У пентодов она бывает порядка тысячных долей пикофарады.
Исследованиями В. И. Сифорова было установлено, что резо нансный каскад с общим катодом, имеющий идеальный монтаж, работает устойчиво только в том случае, если резонансное сопро тивление анодной нагрузки лампы (в килоомах) не превышает ве личины, определяемой по формуле
|
|
Ra. макс ^ 5,35 V^/g-S-C > |
(2.227) |
где / 0 |
— частота |
настройки контура, Мгц; |
|
S—крутизна |
лампы (в расчетах она принимается |
равной |
|
максимально возможному значению, которое опреде |
|
ляется |
из справочника), ма/в; |
|
Cagl |
— проходная емкость лампы, пф. |
|
Т а б л и ц а 22
Максимально достижимый коэффициент усиления одного резонансного каскада с общим катодом для различных ламп и частот при наличии идеального монтажа
(Теоретический предел усиления одного резонансного каскада с общим катодом)
~ ^ \ Л а м п а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6К4 |
Частота |
6 Ж Ш |
6Ж2П |
| 6ЖЗП |
6Ж4Л |
6ЖЗ |
6Ж-! |
6Ж8 |
6 К Ш |
6КЗ |
6К4П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 кгц • |
270 |
220 |
240 |
500 |
670 |
420 |
300 |
230 |
440 |
560 |
650 |
465 |
кгц |
125 |
100 |
110 |
230 |
310 |
195 |
140 |
105 |
200 |
260 |
300 |
1 |
Мгц |
85 |
70 |
76 |
143 |
190 |
130 |
95 |
72 |
140 |
160 |
185 |
3 |
Мгц |
49 |
40 |
44 |
90 |
120 |
76 |
54 |
41,5 |
80 |
100 |
117 |
10 |
Мгц |
27 |
22 |
24 |
50 |
67 |
42 |
30 |
23 |
44 |
56 |
65 |
30 Мгц |
15,5 |
13 |
14 |
29 |
39 |
24 |
17 |
13 |
25 |
32 |
38 |
60 |
Мгц |
11 |
9 |
10 |
20 |
27 |
17 |
12 |
9,3 |
18 |
23 |
26 |
90 |
Мгц |
8,9 |
7,3 |
8 |
17 |
22 |
1-1 |
10 |
7,6 |
14,5 |
19 |
21,5 |
При таком сопротивлении анодной нагрузки лампы усилитель обладает максимально достижимым коэффициентом усиления. Его величина равна *
^ „ . |
« « 5 , 3 5 ] / ^ . |
(2.228) |
В табл. 2.2 приведены |
рассчитанные по формуле |
2.228 величи |
ны максимально достижимого коэффициента усиления резонанс
ных каскадов с общим катодом для различных |
ламп |
и частот. Из |
таблицы видно, что с повышением |
частоты усиливаемых |
колебаний |
коэффициент усиления уменьшается весьма заметно. |
|
|
|
На практике резонансный |
коэффициент усиления |
|
обычно бы |
вает |
меньше |
максимально |
допустимого. Делается это с целью по |
лучения устойчивой работы |
усилителя |
(создается |
определенный |
запас устойчивости). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е) К о э ф ф и ц и е н т |
ш у м а |
|
|
|
|
О |
шумах |
и коэффициенте |
шума |
приемника |
было |
рассказано |
в § 3. Там отмечалось, что коэффициент |
шума |
определяется пер |
выми |
элементами |
приемника, |
т. е. преселектором. Он |
получается |
наименьшим |
при |
выполнении условий |
согласования |
на |
входе. |
Обычно эти условия выполняются |
только в диапазоне УКВ. |
Если первый каскад приемника выполнен на лампе с общим |
катодом, то независимо от его схемы |
минимально |
достижимый |
коэффициент |
шума |
можно |
рассчитать по формуле |
|
|
|
|
Кш. „ „ „ = 2 + 4 |
Л |
• ^ 1 ^ " |
+ 4 ' р.Q Р + /? В Х ' |
|
(2.229) |
где |
/?ш>л — |
шумовое сопротивление |
лампы; |
|
|
|
цепи; |
|
Q - |
конструктивная добротность |
контура входной |
|
р —характеристическое |
сопротивление |
контура |
входной |
|
|
цепи; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
входное сопротивление каскада УВЧ. |
|
|
|
|
|
ж) |
П р а к т и ч е с к а я |
с х е м а УВЧ |
|
|
|
|
|
с п о с л е д о в а т е л ь н ы м |
п и т а н и е м |
|
|
Каскад УВЧ приемника связи обычно бывает диапазонным. Диапазон приемника разбивается на несколько поддиапазонов. Смена поддиапазона осуществляется заменой катушки индуктив ности. Настройка в пределах поддиапазона производится конден сатором переменной емкости. Данный конденсатор является эле ментом блока из двух или трех конденсаторов, имеющих общую металлическую ось вращения роторных пластин. Для исключения влияния руки оператора на настройку контура ось роторных пла стин необходимо заземлять (соединять с корпусом). Это условие выполнено в схеме, изображенной на рис. 2.125.
* Коэффициент перед радикалом в формулах 2.227 и 2.228 может иметь другую величину (до 6,3). Это зависит от запаса устойчивости работы усили тели.