ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 269
Скачиваний: 0
если антенно-фидерная система не настроена в резонанс на частоту при нимаемых сигналов. В этом случае нужно подобрать реактивности вход ной цепи так, чтобы на частоте сигнала проводимость на входе при емника была только активной.
Входную цепь часто характеризуют, особенно на СВЧ, коэффициен том передачи номинальной мощности. Он определяется отношением
мощности |
сигнала, |
отдаваемой в согласованную нагрузку, к номи |
||
нальной |
мощности |
сигнала, |
поступающей во входную цепь в режиме |
|
согласования, т. е. |
|
|
|
|
|
|
Крн = |
Р вы* нАРВХН. |
(2.18) |
Определим номинальную мощность сигнала на входе и выходе че тырехполюсника. Для этого представим мощность сигнала на входе четырехполюсника выражением
Раа = Ulagaa “ [Щ ^ ф + £ea)*Jgoe- |
(2.19) |
Максимальная мощность будет обеспечиваться в режиме согласования на входе приемника, т. е. при равенстве проводимостей = gaa. По скольку условие получения максимальной мощности сигнала на входе четырехполюсника совпадает с условием получения максимальной мощности сигнала на его выходе, то получаем
Рббн = Раап = /|/4 £ ф = £ф£ф/4, |
(2.20) |
где Рббв, Раап — номинальная (максимальная) мощность на выходе и входе четырехполюсника соответственно.
На основании (2.18) заключаем, что для идеальной входной цепи номинальный коэффициент передачи по мощности равен единице. Для реальной цепи, обладающей потерями, величина Кр < 1. Действитель
но, |
представим мощность сигнала на выходе четырехполюсника в виде |
||||
|
р |
— р |
|
_р |
|
|
* вых |
г аа |
*пот» |
|
|
где |
Р пот — мощность сигнала, |
расходуемая |
в четырехполюснике |
||
(в резонансной проводимости g K). |
|
|
|
||
|
Тогда получим |
|
|
|
|
|
КРн = |
1 - |
P nJPaa п. |
(2.21) |
|
Удобным параметром входной цепи является коэффициент исполь зования номинальной мощности, определяемый отношением мощно стей Рбб и Раав, т. е.
V Рйб/Раа н» |
(2.22) |
где Рбб — мощность сигнала, фактически поступающая |
в нагрузку; |
Раа н — номинальная мощность сигнала на входе приемника, или, что то же самое, номинальная мощность антенно-фидерной системы,
44
Очевидно, величина у характеризует степень рассогласования ан тенно-фидерной системы со входом первого каскада и согласно (2.19) и (2.20) равна
у = 12а/(1 + а2)}2-, |
(2.23) |
у — Ф (й) зависит от параметра а, имеет максимум при а — 1 и может быть изображена в масштабе, отличном от масштаба зависимости (2.16).
Коэффициент использования номинальной мощности и коэффициент передачи по напряжению связаны зависимостью
у = и к ш = 4КЪ§м. |
(2.24) |
Раан |
|
Рассматривая условия согласования, обеспечивающие передачу максимальной мощности сигнала от источника сигнала в нагрузку, отметим следующее. Реальная чувствительность приемников СВЧ, как правило, определяется уровнем флюктуационного шума. Макси мальное отношение Р с/Рш на входе первого каскада, где Рш — мощ ность внутреннего шума, получается в ряде случаев при величине свя зи, несколько превышающей оптимальную (тшмин > йгсогл). Это обусловлено тем, что суммарная мощность шума на входе первого кас када складывается из шума, поступающего из антенно-фидерной систе мы, шума, создаваемого входной цепью, а также шума первого каскада, не зависящего от режима согласования на входе приемника. Этот вопрос анализируется в гл. 3 с учетом шума усилительного прибора,
Избирательность и полоса пропускания. Избирательные свойства входной цепи определяются формой ее резонансной кривой. Она пред ставляет зависимость относительной
величины к = ЮКц (или Se — KJK) от частоты при неизменной настройке входной цепи.
Обратимся к схеме, приведенной на рис. 2.7, а. Если генератор / ф с проводимостью gф заменить генера
тором, присоединенным ко всей ин |
|
|
|
|
дуктивности контура, то получим |
|
в ней |
«трансформи |
|
эквивалентную схему, |
изображенную на рис. 2.9; |
|||
рованные» величины |
равны / | = т / ф и |
= |
т 2^ф, |
а проводи |
мость ёгк1= ёгк + ^вх будем называть теперь эквивалентной резонансной проводимостью контура с учетом проводимости нагрузки.
В указанной схеме ток и проводимость эквивалентного генератора не зависят практически от частоты в полосе пропускания антенны. По этому избирательные свойства входной цепи определяются параметра ми входного контура с учетом влияния проводимостей источника сиг нала и нагрузки.
Общая проводимость входного контура, равная
У = ёк + £вх + &Ф + /®о + Свх) + V М ) £ц* (2.25)
45
может быть представлена в виде |
|
|
У = г ,(1 |
+ /5), |
(2-26) |
где £э = 8* + &вх + m2g* = gKl + |
т 2^ ф — результирующая |
актив |
ная проводимость контура с учетом проводимости нагрузки и транс формированной проводимости антенно-фидерной системы; £ = (///0 —
— /У/У^э — обобщенная расстройка, причем d3 — общее, результи рующее затухание контура с учетом собственных потерь в контуре, влияния нагрузки и антенно-фидерной системы.
Выразим коэффициент передачи входной цепи в виде |
|
К = К0/ (1 + Ц), |
(2-27) |
где Ко — коэффициент передачи на резонансной частоте.
Тогда получим уравнение резонансной кривой входной цепи
Se = Y T + W » V 1+(2Д ///0 ddf , |
(2.28) |
где | — обобщенная расстройка, при небольших расстройках |
равная |
6 - 2Д///ode.
Уравнение фазовой характеристики входной цепи получаем в виде
ф = —arctg I, |
(2.29) |
и полагая в (2.28) Se = }^2, находим полосу пропускания входной це пи
П = 2Afv -2 = f0da. |
(2.30) |
Представим общее, эквивалентное затухание входной цепи в виде
|
<*э = Р(£к1 + ™г£ф) = |
|
|
— ) = d Ki(H -a*), |
(2.31) |
где dKi — |
-Ь §вх)/®о (Ск "Т Свх) ~ dK-f- g’Bx/cooC — затухание, |
|
обусловленное собственными потерями в конторе и потерями, вноси мыми нагрузкой, причем dK— собственное затухание контура; С = = Ск + Свх — результирующая емкость контура; р = со0L K=
=1/ю0Ск — характеристическое сопротивление контура.
Отсюда следует, что в режиме согласования на входе приемника
эквивалентное затухание входной цепи возрастает вдвое (da = 2dKl)
и увеличивается с дальнейшим увеличением связи (а > |
1). Одновремен |
но с этим расширяется полоса пропускания входной |
цепи, которая |
в режиме ^согласования получается равной |
|
П = gKl/nC. |
(2.32) |
При расчете входной цепи обычно задается полоса пропускания. Как следует из (2.32), при большой величине емкости входного контура С =* Ск + Свх полоса пропускания может оказаться меньше, чем
46
требуется для неискаженной |
передачи спектра полезного сигнала. |
В случае же обеспечения Пвх > |
И с, где Пс — ширина спектра полез |
ного сигнала, при большой величине емкости приходится уменьшать соответственно индуктивность L K, которая может стать меньше кон структивно выполнимой индуктивности L HMm (2.4). Кроме того, при малой величине проводимости нагрузки g BX большая величина емкости
приводит к снижению коэффициента передачи входной цепи; последнее следует из выражения
(2.33)
вытекающего из соотношений (2.14) и (2.31).
Уменьшение влияния параметров нагрузки g BX и Свх на параметры входной цепи достигается неполным подключением контура ко входу первого каскада.
Входная |
цепь с |
двойной |
автотрансформаторной связью. |
На |
||
рис. 2.10, а |
изображена эквивалентная схема |
одноконтурной вход |
||||
ной цепи; в ней коэффициенты трансформации |
или, |
что то же самое, |
||||
коэффициенты включения на входе приемника и на входе первого |
кас |
|||||
када обозначим тх = |
Uaa/UK-^ |
1 и тг = U66/UK^ |
1. |
|
||
Рис. 2.10
В отличие от схемы входной цепи с простой автотрансформаторной связью в схеме на рис. 2.10, а резонансная проводимость контура с уче том проводимости нагрузки и результирующая емкость контура равны
8m — 8» "Ь М-28ъ%> С Ск -ф гп^Свх. |
(2.34) |
На резонансной частоте проводимости индуктивной и емкостной вет вей контура взаимно компенсируются и схема характеризуется только активными проводимостями антенно-фидерной системы, входного кон тура и нагрузки. Заменим, как и ранее, генератор тока / ф с прово
димостью £ф генератором /$ с проводимостью g |, а также проводи |
|
мость g„ |
проводимостью £к, присоединенными ко входу первого кас |
када, т. е. |
к выходным зажимам бб. В новой эквивалентной схеме, по |
казанной на рис. 2.10,6, «трансформированные» величины тока и ука
занных проводимостей равны / | = 1^тх1тг, |
= g$m\lml, gt — |
*= gnJmt |
|
47
Представим теперь напряжение на выходе схемы в виде
/ф |
£ ф |
mll,n2 |
(2.35) |
и*. |
|
|
|
66' |
£ф mV ml + |
g j ml + gВ |
|
4-§к + gux |
|
Тогда коэффициент передачи входной цепи получится равным
t'h т2 gф |
Щ т2gф |
|
(2.36) |
т\ + gK4 ml g RX |
g-.> |
где g9 — общая эквивалентная проводимость входного контура с уче том «трансформированных» проводимостей антенно-фидерной системы и нагрузки.
Следует отметить, что для получения наибольшего значения коэф фициента передачи, являющегося теперь функцией двух переменных, необходима оптимальная связь антенно-фидерной цепи с контуром и контура со входом первого каскада, осуществление которой воз можно при выполнении двух условий:
т\ёф = gK+ m22g BX, |
tnlgBx = ga + m\gф. |
(2.37) |
Однако одновременное выполнение указанных условий невозможно. Наибольшему значению коэффициента передачи соответствует первое условие (2.37), выполняемое при некотором коэффициенте т2, опреде ляемом параметрами антенно-фидерной системы, входного контура и нагрузки. Тогда при согласованном коэффициенте трансформации на входе приемника, равном
|
^1СОГЛ -- |
(§К “Ь ^2 §вх)/§ф< |
(2.38) |
получаем наибольшее значение коэффициента передачи в виде |
|
||
|
макс |
— |
|
|
= m 2U J E ф = m2/2mJcorJ„ |
(2.39) |
|
где отношение напряжения на контуре UKи э. д. с. источника сигнала |
|||
и к/Еф = |
+ rn\gBX)/2 представляет собой выражение U J E ф= |
||
= 1/2/псогл, аналогичное (2.14) |
при т1 = т 1согл. |
|
|
В рассматриваемой схеме коэффициент трансформации ту играет ту же роль, что и коэффициент трансформации т в схеме с простой ав
тотрансформаторной связью; |
при тх — т 1согл источник сигнала (g|) |
|
согласуется с последующими |
элементами, расположенными на схеме |
|
правее входа приемника (glu gBX). |
|
|
Представим Комакс в виде |
|
|
К0 м акс |
т о |
8к |
' |
8к 4-m2gux |
|
|
|
|
|
|
(2.40) |
(Оо 4ц ( С к -j- m2 ^ В Х ) + m l g BX