Файл: Радиоприемные устройства учебник..pdf

рования. Поэтому обычно выходное напряжение УРЧ принимают рав­ ным Urр или близким к нему. Уровень сигналов на входе приемника очень мал и обычно лежит в пределах Нвх = 1 ч- 100 мкВ. Резонансный коэффициент усиления УРЧ в этом случае должен быть равен К0у р ч = = 10е 104. Коэффициент усиления УРЧ сверх этой величины обыч­ но не повышают, так как это вызывает серьезные трудности, связанные с устранением паразитной обратной связи, вызывающей неустойчивую

работу УРЧ.

В простейшем варианте низкочастотный тракт приемника состоит из усилителя низкой частоты (УНЧ), который усиливает выходное на­ пряжение детектора до уровня, необходимого для нормальной работы исполнительного устройства. Если исполнительное устройство требует для своей работы значительной мощности, то последний каскад УНЧ

Низкая высокая

Рис. 1.5

должен быть усилителем мощности. Обычно выходное напряжение, по­ ступающее на исполнительное устройство или усилитель мощности, не превышает десятков вольт. Требуемый коэффициент усиления УНЧ при этом не превосходит Кунч = 100. Сопоставляя.приведенные здесь типичные значения для Ко урч и Кунч»можно сделать вывод, что ос­ новное усиление в приемнике, как правило, происходит в высокоча­

стотном тракте.

Приемники прямого усиления были широко распространены при­ мерно до 1935 г. К этому времени были освоены более совершенные супергетеродинные радиоприемники. Сейчас, когда к радиоприемным устройствам предъявляются весьма высокие требования и интенсивно осваиваются новые частотные диапазоны, радиоприемники прямого усиления из-за присущих им недостатков находят весьма ограничен­

ное применение.

Покажем основные недостатки приемников прямого усиления.

Не касаясь пока вопроса о количественной оценке частотной изби­ рательности, можно утверждать, что полоса пропускания приемника не должна превосходить ширину спектра принимаемого сигнала (рис. 1.5). Если это условие будет нарушено, то избирательность при­ емника по соседнему каналу окажется неудовлетворительной, так как приемник не сможет освободиться от мешающего действия сигналов

на частотах /' и f".

Рассмотрим с этой точки зрения возможности приемника прямого усиления, частотная избирательность которого обеспечивается п-

9

каскадным усилителем радиочастоты с идентичными одиночными коле­ бательными контурами, настроенными в резонанс. Такой вариант приемника достаточно распространен из-за простоты его реализации. Нормированная частотная характеристика ВЧ тракта приемника в этом случае может быть описана приближенным выражением, справедливым для области малых расстроек:

где К (А/) — коэффициент усиления приемника при абсолютной рас­

Обычно полоса пропускания приемника П определяется по нор­ мированной частотной характери­ стике, как удвоенная расстройка, соответствующая уровню х — 0,707. Имея это в виду и решая (1.1) отно­ сительно п, получаем выражение для требуемого числа контуров, которые необходимо ввести в со­ став приемника, чтобы его полоса пропускания II была равна задан­ ной:

= 10 кГц. Из-за сложности реализации перестройки большого числа контуров величина п обычно не превышает 3 ч- 4. Из графика видно, что в этом случае приемлемая избирательность приемника может быть обеспечена на частотах не свыше /0 = 2 ч- 2,5 МГц. Применение более сложных избирательных систем и попытки уменьшения затухания кон­ туров лишь несущественно отодвигают эту границу в сторону более высоких частот. Таким образом, приемник прямого усиления может обеспечить требуемую частотную избирательность по соседнему ка­ налу только в начальном участке всего радиочастотного диапазона.

Отмеченный недостаток, казалось бы, не играет существенной роли для широкополосных приемников, например импульсных приемников, полоса пропускания которых достигает единиц и десятков мегагерц. Приемники такого типа работают в диапазоне сверхвысоких частот, как правило, на частотах свыше 1000 МГц. Усилительные каскады на лампах и транзисторах в этом диапазоне частот в значительной мере теряют свои усилительные свойства (см. гл. 3), так что попытки приме­ нения в этом случае приемников прямого усиления вызывают необхо-

10

димость использования специальных усилительных устройсть ■— ламп бегущей волны, параметрических усилителей, мазеров и т. д., каскад­ ное включение которых для получения требуемого высокого усиления существенно усложняет конструкцию приемника.

Наконец, следует отметить, что такие важные характеристики приемника как коэффициент усиления и полоса пропускания сущест­

менение коэффициента усиления отдельного каскада в этом случае

где L — индуктивность контура.

Практически установлено, что при отношении граничных частот диапазона перестройки К пд = /0 макс//0 мин = 3 -f 4 затухание кон­ тура обычно изменяется не более чем на 20—30%, и этим изменением в расчетах можно пренебречь. Таким образом, можно считать, что в пре­ делах диапазона перестройки резонансное сопротивление контура и соответственно коэффициент усиления одного каскада увеличивают­ ся пропорционально резонансной частоте.

Для многокаскадных схем УРЧ при К„я = 34 - 4 коэффициент уси­ ления приемника может изменяться в несколько десятков раз. Видо­ изменения схем УРЧ не могут устранить этого недостатка в полной мере.

Полосу пропускания n-каскадного УРЧ можно определить из (1.1),

положив 2А/ = II и у, = 0,7:

( 1 4 )

Таким образом, при заданном числе я каскадов УРЧ изменение его полосы пропускания численно определяется отношением граничных частот диапазона. Изменение же полосы пропускания приемника в 3— 4 раза (при /Спд = 3 4- 4) в большинстве случаев считается недопусти­ мым.

1.3. Супергетеродинные приемники

При рассмотрении особенностей приемника прямого усиления уста­ новлено, что ухудшение его электрических характеристик связано с необходимостью перестройки и работой на высоких частотах. Когда прием производится на фиксированной и достаточно низкой частоте, приемник прямого усиления освобождается от тех недостатков, о ко­ торых говорилось в § 1.2. Это очевидное свойство лежит в основе метода супергетеродинного радиоприема.

Структурная схема супергетеродинного приемника показана на рис. 1.7. Основное усиление и частотную избирательность приемника обеспечивает так называемый усилитель промежуточной частоты (УПЧ).

и

Напряжение с промежуточной частотой образуется в одном из первых каскадов супергетеродинного приемника —в преобразователе часто­

ты (ПЧ).

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника являет­ ся то, что независимо от частоты принимаемого сигнала промежуточ­ ная частота фиксирована и величину ее выбирают так, чтобы обеспе­ чить требуемые усиление и избирательность. Таким образом, супер­ гетеродинный приемник представляет своего рода комбинацию из пре­ образовательного каскада и приемника прямого усиления, работаю­ щегона фиксированной частоте. Роль такого приемника выполняет

пч

I______I

Рис. 1.7

УПЧ и последующие за ним каскады. Усилитель радиочастоты, изобра­ женный на рис. 1.7, не обязательно входит в состав супергетеродин­ ного приемника.

Рассмотрим в общих чертах процесс преобразования частоты при­ нимаемого сигнала. Преобразовательный каскад состоит из двух устройств: смесителя (СМ) и гетеродина (Г), представляющего собой маломощный генератор. Сигнал основной частоты / с преобразуется в колебание промежуточной частоты / п при одновременном воздейст­ вии сигнала и гетеродинного напряжения на смеситель. В качестве смесителя используются диоды, триоды, многоэлектродные лампы или транзисторы. Выбор типа смесителя определяется конкретными требо­ ваниями к приемнику, а также во многом зависит от частотного диа­ пазона, в котором должен работать приемник; например, в сантиметро­ вом диапазоне волн невозможно использование ламповых смесителей.

По отношению к сигналу, ввиду малости его амплитуды, смеситель можно рассматривать как линейное устройство, параметры которого изменяются во времени с частотой под воздействием гетеродинного

Одно из этих колебаний используется в качестве напряжения про­ межуточной частоты и выделяется на нагрузке смесителя, представляю­ щей собой резонансную систему, настроенную на выбранное значение / п- Требуемое значение/п может быть обеспечено соответствующим вы­ бором величин /г, т, п и знака в правой части (1.5). В основе этого выбора лежат следующие соображения.

12