Файл: Приемные устройства радиолокационных сигналов конспект лекций..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 0
Сигнальный фильтр, образованный диодным контуром (диод Д і и короткозамкнутый шлейфу) и разомкнутым полосковым шлейфом р2 , подключен через режекторные фильтры разностной частоты и. частоты накачки и четырехплечий циркулятор к источнику сигнала и к нагрузке. Контур разностной частоты состоит из диода и шлей фа Рі и подстраивается в небольших пределах конденсатором С,, выполненным конструктивно в виде диска, расположенного на ди электрическом винте вблизи корпуса диода (рис, 25). Колебания
накачки поступают на диод через аттенюатор по волноводу, кото рый согласуется с полосковой линией при помощи трех емкостных штырей.
При точной настройке усилителя сигнал, пройдя плечи J, 2 цир кулятора, поступает на параметрический усилитель, где он, отра жаясь от отрицательной проводимости, поступает через третье пле чо в нагрузку. Шумы нагрузки поступают в плечо 4 и рассеиваются
иа поглотителе /?.
Такой режим работы ПУ называется режимом работы «на от ражение».
Для повышения стабильности работы регенеративного усилите ля диодный контур часто термостатирует по верхнему температур ному пределу около 60°С.
36
Основные элементы конструкции полоскового регенеративного ПУ в режиме «на отражение» показаны на рнс. 25.
Эквивалентная схема параметрического усилителя при резонансе изображена на рис. 26.
Благодаря включению в схему ПУ цир кулятора проводимости источника сигна ла и нагрузки оказались одной и той же проводимостью. При этом наличие раз вязки в циркуляторе приводит к тому, что проводимость g Hисключается из меха низма регенерации, т. е. полная прово димость !в сигнальном контуре ПУ оказы вается равной
g l = g C+ & oi+ g9i ■ |
(37) |
Воспользовавшись эквивалентной схемой рис. 26, найдем коэф фициент передачи двухконтурного ПУ в режиме «на отражение». По аналогии с длинной линией можно записать
|
gC ~ga\ |
|
1.38) |
||
|
Кр ='Г!2 = gc "bSox |
|
|||
Подставив |
|
|
|||
gux—ëoi “Г§S\ |
G— ’ |
|
|
||
получим |
|
|
|||
gc ~go1 —£хі+6— |
2 gc |
|
|
||
Кр- |
- 1 |
(39) |
|||
gc ^goi+gsi—G— |
g.O-ß) |
||||
где
gc+Soi+gj
При большой степени регенерации, когда ß ^ l, единицей в (39) можно пренебречь и выражение для Кр приобретает вид
|
|
g\ (1-ß)2 |
(14-ff- |
|
Кр = |
4 |
gc |
ß)3 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
gc |
|
-----КПД |
пассивной цепи. |
|
.З'сНГогНГи |
|
|
||
Сравнение формул |
(36) и |
(39) |
между собой показывает, что |
|
при одинаковой степени регенерации коэффициент передачи ПУ в режиме «на отражение» оказывается в четыре раза выше, чем уси ление в режиме «на проход».
Наряду с этим существенным преимуществом регенеративного ПУ с циркулятором является значительное улучшение стабильности усиления.
Независимо от изменения полных проводимостей источника и нагрузки ПУ будет всегда согласован в направлении к циркулято ру. Регенеративный ПУ превращается в усилитель с положитель ными входной и выходной проводимостями.
г) Полоса пропускания и эффективность двухконтурного регенеративного ПУ
Полоса пропускания регенеративного ПУ определяется видом амплитудно-частотных характеристик резонаторов сигнальной и холостой частоты. При одногорбых АЧХ полоса пропускания для произвольных обобщенных расстроек контуров ПУ определяется из следующего соотношения:
Кр(р-У, |
(40) |
где
Кр — резонансный коэффициент усиления по мощности;
а,,а2 — обобщенные расстройки контуров на сигнальной и холо стой частотах, равные
(41)
а2«=2 ѵ]гQ2 = |
Q2: |
ЧГЛІг— относительные расстройки |
на частотах; |
Qi; Q2 — добротности сигнального и холостого контуров.
Учитывая то обстоятельство, что знак расстройки в сигнальном и холостом контуре противоположный, на основании (55) получаем
О.) * |
^ 1 О О |
» |
• J ГЧ V |
= |
|
|
(42) |
Полагая, что схема ПУ составлена из параллельных контуров, и используя приближение высокой добротности, можно записать
У п ^ і т У і + У ^ ^ і О + у ' г т ) , Q i W i O + y ' a , ) ;
|
|
|
(43) |
У 2 2 ^ 2 + У 2 + У 2 д = ё 2 1 1 - / 2 На Q a )-£ |(1 + |
/«» *)• |
||
Подставив (43) в’ (36). получим |
|
|
|
Л4(а,, а2)= |
4 |
ёсён_ |
44 |
|
|
|
( ) |
Приравняв модуль выражения |
|
К, |
|
|
(44) величине у |
из (40) и (36); |
|
38
можно найти обобщенную расстройку а,, а из (41)соответствующую ей полосу пропускания ПУ:
Р |
= 2(1—р)*, |
1 ~Ь/ аі — 1+ / a k |
или
(1—Р —*і А)а+ «? (\+ky
= 2 (1 - Р )а.
1 + а * А2
Из (42) получаем следующее биквадратное уравнение для а,:
k*a\ - [(H-Ä)2 t 2 Ң\ —ß)—2Ä2(1—ß)2) а2 - (1 —І3)2=0.
G учетом того, что в подкоренном выражении для решения а20 всегда соблюдается соотношение
' [(l+ ^ )2-h2Ä (l-ß) + 2Ä2( l- ß ) 2]2»4Ä 2( l - ß ) 2, |
(45) |
приближенное положительное решение (45) имеет вид
_________ ü= »!_________
10 — (l+ft)»+V* (l-ß)+2é2 (1 — Р)2
цз (44) н (41) найдем полосу пропускания ПУ:
Ппу — _________Л(і-Р)_______
Q il/ (l+ * )a+2Ä.(l-ß)+2ft2 (1-р)*
При больших коэффициентах усиления ПУ, когда параметр ß близок к единице, величинами, пропорциональными 1—ß в знаме нателе, можно пренебречь. Тогда
Т7пу = |
А |
1 -Р |
|
/і(і-Р ) |
(46) |
|
|
Qi |
1+ k |
Qt |
ыі |
Q±\ |
|
|
|
|
“г |
Qi / |
|
|
|
|
|
|
|
||
Важным параметром регенеративного усилителя является его ■*эффективность, равная произведению полосы пропускания на ко рень квадратный из коэффициента усиления по номинальной мощ
ности;
П. (47)
Для двухконтурного регенеративного ПУ в режиме «на проход» величина эффективности в соответствии с (36), (46), (47) равна
_ /і 2Ѵёс SH
(48)
п~ Qigi(1 + k)
Из (48) следует, что для каждой конкретной конструкции ПУ эффективность зависит от добротности фильтров, соотношения ком. бинациоңных частот и проводимостей в сигнальной цепи.'
39
Из (48) видно также, что в режиме работы «на отражение» с циркулятором эффективность ПУ будет приблизительно в два раза выше за счет исключения проводимости нагрузки из полной прово димости контура g [. В этом режиме
-9от’’ ~ О, г,(1+й) ' |
(49' |
Увеличить эффективность двухконтурных ПУ можно путем ра ционального выбора коэффициента k. При этом следует иметь в виду, что произвольный выбор добротностей Qi и Q2 в контурах усилителя невозможен. Большое усиление в ПУ достигается при 3-И. Из (33)ѵ(37) видно, что
' г'2 |
2‘ |
|
<і>1 U>2 0 « |
CL |
(50) |
3 = ---------- - ~ аз Q\ Qo=&l = const |
||
SVffs |
“ |
|
и, следовательно, при, фиксированном коэффициенте усиления уменьшение Q2 в определенное число раз приведет к необходимости увеличения добротности Qi во столько же раз.
Из уравнений (49) и (50) можно найти оптимальное соотноше ние добротностей, при котором эффективность ПУ максимальна. Очевидно, это будет при минимальном значении функции
? —Q i+ |
— Q1 |
Решив уравнение -ту, можно найти значение Qi, при котором
эффективность максимальна:
V |
Q., = |
— Q, или k = \. |
(51) |
1 |
«'s * |
|
Таким образом, ПУ будет иметь максимальную эффективность только в том случае, когда полосы пропускания контуров сигналь ной и холостой частоты будут одинаковы.
д) Коэффициент шума двухконтурного параметрического усилителя
' Параметрические усилители свободны от дробового эффекта и связанного с ним шума, который присущ электровакуумным прибо рам. Основным источником шума в ПУ является тепловой шум в контурах и в активном сопротивлении полупроводника.
Коэффициент шума определим в соответствии с общим соотно
шением: . . |
|
. |
|
Кш |
дАин__ ( |
(52) |
|
^шс Кр |
|||
|
|
40