Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 [77] 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

которые были бы получены на выходе, если бы четырехполюсник не имел внутренних источников шума. Коэффициент шума четырехполюсника Щ определяется как

с.вых/ш.в

(7-51)

где Рс. вх

1 HI. RY

располагаемая мощность входного сигнала;

распотагаемая мощность входного шума;

Яс. БЫХ - располагаемая мощность сигнала на выходе;

Рш вЫХ - располагаемая мощность шума на выходе.

РСф бх представляет собой максимальную мощность, которая может быть передана от источника сигнала в согласованную нагрузку. Так, если э.д.с. источника равна ЕИ, а его выходное сопротивление

Z„ = R„+JXm (7-52)

то располагаемая мощность сигнала в согласованном сопротивлении нагрузки ZH = RK-jXu равна:

(7-53)

Эта величина не обязательно равняется действительной мощности, передаваемой в четырехполюсник, коэффициент шума которого определяется выражением (7-51), поскольку входное полное сопротивление четырехполюсника может быть не согласовано с полным сопротивлением источника сигнала.

Яш. вх равно kTAf. Температура источника обычно принимается равной 293°К.

с. вых определяется как максимальная мощность сигнала на выходе, которая может быть передана в согласованную нагрузку при данной величине связи между источником сигнала и входом четырехполюсника.

ш. вых - максимальная мощность шума, которая может быть передана в согласованную нагрузку также при данной величине связи между источником сигнала и входом четырехполюсника. Условия согласования на выходе определяются аналогично условиям согласования на входе четырехполюсника.

Коэффициент шума четырехполюсника не зависит от нагрузки, которая подключается к нему в каждом конкретном случае, но зависит от условий согласования между источником сигнала и входом четырехполюсника. Коэффициент шума может быть переписан в следующем виде:

Rс. вх/ 7/Д/ Рш, вых

LU--

Рс. вых/Рш* вых Гр ТА/7

, (7-54)

где Кр = Рс. вых/Рс. вх - коэффициент усиления располагаемой мощности.

Коэффициент шума четырехполюсника представляет собой отношение фактической располагаемой мощности шума на выходе к той располагаемой мощности шума, которая была бы получена на выходе того же четырехполюсника, если предположить, что он не создает собственных шумов, а лишь усиливает шумы источника. Поскольку коэффициент шума не-

шумящего четырехполюсника равен 1, составляющая коэффициента шума, создаваемая внутренними шумами четырехполюсника, равна Ш- 1.

Коэффициент шума двух соединенных ка-скадно четырехполюсников может быть определен по показателям отдельных четырехполюсников:

Шь-\

(7-55)

гд& ШаЬ- полный коэффициент шума обоих четырехполюсников; Ша - коэффициент шума четырехполюсника а;

Шь - коэффициент шума четырехполюсника Ь;

КРа - коэффициент передачи располагаемой мощности четырехполюсником а.

Ниже излагается вывод этого соотношения. Располагаемая мощность шума на выходе каскадно соединенных четырехполюсников а и If определяется как

ш. вых ab

ШаЬ кТЦКраЬ,

(7-56)

где Af - Afa = Afb, т. е. предполагается, что оба четырехполюсника имеют одинаковые полосы пропускания;

Краь - коэффициент усиления располагаемой мощности обоими четырехполюсниками, равный Рс. вых abjPz вх;

Рг. вых а[>- располагаемая мощность сигнала на выходе;

Рс. вх - располагаемая мощность входного сигнала.

Располагаемая мощность шума на выходе четырехполюсника b имеет компоненту РшЬ , созданную четырехполюсником Ь и равную

Рш„= (UIaKPakTAf)KPb, (7-57)

где КРЬ - коэффициент передачи располагаемой мощности четырехполюсником Ь.

Располагаемая мощность шума на выходе имеет также компоненту Рь, созданную шумами, возникающими внутри Ь, и равную:

(7-58)

Эш. вых ab = РшЬ + РыЬ = ШаКРаКРокТА/ + + (mb-l)KPbkTAf (7-59)

Pmb = (mb~\)KPbkTAf.

Рш. вых. ab = ( Ша + I) KPaKPbkTAf.

(7-60}

Подставляя (7-60) в (7-56) и замечая, что

КРаь = KpabKPb,

получаем, что полный коэффициент шума действительно равен

Шь-\

шаЬ = ша +

(7-55)



§ 7-3] Супергетеродинные приемники 235

Пример 7-5

Определить коэффициент шума усилителя на триоде с заземленным катодом. Источник сигнала, соединенный с усилителем, имеет выходное сопротивление RM (см. рис. 7-11). Частота сигнала считается настолько высокой, что необходимо учитывать входное сопротивление усилителя, вызванное влиянием времени пролета электронов. Требуется учитывать только дробовые, наведенные и тепловые шумы.


Рис 7-11. Схема усилителя с общим катодом. а ~ схема усилителя; б -эквивалентная схема к расчету коэффициента шума. Показаны источ-

ники сигнала н. шумов, источника сигнала; Е -

э. д. с. шума э.*д. с. дробовых шу-

1. Располагаемая мощность сигнала на входе определится как

р - И

2. Располагаемая мощность сигнала на выходе Яс. вых представляет собой мощность, отдаваемую анодной нагрузке, величина кото-рои равна R{,

р Г и I <в-

47?; V7?BX + R„

где Rm - активная составляющая входного сопротивления, вызванная влиянием времени пролета электронов.

3. Определяют располагаемую мощность входного шума. Она равна kTAf.

4. Определяют располагаемую мощность шума па выходе. Источники шумов лампы показаны на рис. 7-11, е. Квадрат полного шумового тока /ш, протекающего через параллельно соединенные Ри и Рвх, равен:

где /,„, - величина тока генератора шума, полученного в результате пересчета генератора э.д.с. £ш1 и сопротивления RM в эквивалентный генератор тока;

1шЪ - наведенный шумовой ток [см. урав-ьеиие (7-40)];

„ 1,43(4£7КД/) , 4/г7Д/

ш - п ~г

Обозначим 1,43 Тк = Тк.

Тогда

Квадрат э.д.с. шума, действующий на параллельно соединенных сопротивлениях Рвх и RM,

7"

1 ie

AkTAf

RB*Rvi

Квадрат полной э({ цепи сетки

\Rn + Rj

рективной э.д.с. шума

AkTAf

\TRB

RJ \R

RbxRh

RBI

- AkTAfRm.

Анодная цепь лампы может быть представлена эквивалентной схемой, состоящей из гене-

ным сопротивлением Rit причем квадрат Еш0 равен:

Е1о = фт[ш

+ 4k7AfRB

RbxRm

Номинальная (располагаемая) мощность шума

Р„,=

5. Определяют коэффициент шума по выражению (7-54):

Рс. eJkTAf

Р Р

г с - вх т ш. вых

Рс. вых/*ш. вых

~ Рс. вых kTAf

Вш (R« < Л2

""1+вХ7- +

Rm\R»* J

Знание коэффициента шума приемника позволяет рассчитать величину минимального обнаруживаемого сигнала на входе при условии, что задано необходимое отношение сигнала к шуму на выходе (соответствующее наиболее слабому полезному сигналу).

Расчетная формула:

Я,

т = Шп,кТЦ

(7-61)

где РС1РШ - отношение минимального полезного сигнала к шуму: Шпр - коэффициент шума всего приемника.

Выражение (7-61) справедливо, если коэффициент шума приемника рассчитай для такого полного сопротивления источника сигнала, которое имеет место в действительности.

7-3. СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЕ ПРИЕМНИКИ

Супергетеродиннын приемник является наиболее распространенным типом радиоприемника. Хотя он несколько более сложен, чем другие типы приемников, он в общем случае позволяет получить более высокую чувствительность и избирательность. Блок-схема су-пергетеродиниого приемника показана на рис. 7-12. Основной особенностью супергетеродинного приемника является преобразование радиочастотного сигнала в сигнал промежуточной частоты, которое осуществляется путем нели-



немного преобразования радиосигнала с высокочастотными колебаниями местного генератора (гетеродина), частота которых отличается от частоты принимаемого сигнала на выбранную промежуточную частоту. Настройка приемника происходит путем одновременного

Выход

Рнс. 7-12. Блок-схема супергетеродинного приемника 1 - усилитель радиочастоты; 2 - смеситель; 3 - усилитель промежуточной частоты; 4 - детектор; 5 - усилитель звуковых или видеочастот; 6 - гетеродин.

изменения настроек гетеродина, смесителя и всех радиочастотных каскадов таким образом, что промежуточная частота остается постоянной. Принципиальное преимущество таких приемников заключается в том, что основное усиление сигнала создается каскадами промежуточной частоты, которые не перестраиваются и обычно работают на более низкой частоте, чем радиочастотные каскады. В результате чувствительность и избирательность таких приемников получаются более постоянными во всем диапазоне настроек приемника; кроме того, каждый каскад промежуточной частоты может дать практически большее усиление, чем каждый радиочастотный каскад.

7-4. УСИЛИТЕЛИ КОЛЕБАНИЙ РАДИО-И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

Основное усиление в супергетеродинном приемнике осуществляется резонансными усилителями, настроенными либо на частоту сигнала, либо на промежуточную частоту. Чувствительность, избирательность и подавление зеркального приема в основном определяется характеристиками этих усилителей.

Усилитель радиочастоты должен допускать настройку во всем диапазоне частот, перекрываемых приемником. Усилитель промежуточной частоты работает с постоянной настройкой и обычно бывает настроен на более низкую частоту, чем усилитель радиочастоты. Однако у некоторых типов приемников, например микроволновых, радиолокационных и телевизионных, промежуточная частота может быть много выше, чем радиочастоты других приемников, например радиовещательных и коротковолновых.

7-4 а. Общие требования к усилителям радиочастоты. Супергетеродинный приемник может не иметь усилителя радиочастоты. Однако лучшее подавление зеркального приема достигается в том случае, если смесителю предшествуют элементы, обладающие частотной избирательностью в виде одного или нескольких каскадов усиления радиочастоты. Кроме того, при наличии усилителя радиочастоты коэффициент шума приемника обычно уменьшается.

Исключение составляют приемники, работающие на частотах порядка 4 ООО Мгц и выше, в которых коэффициент шума существующих усилителей радиочастоты получается выше коэффициента шума кристаллических смесителей .J Соответственно на этих частотах общий коэффициент шума приемника может увеличиться при введении усилителя радиочастоты.

1. Подавление зеркального приема. Смеситель супергетеродинного приемника создает на выходе сигнал промежуточной частоты /пр, если входной радиочастотный сигнал fp4 отличается от частоты местного гетеродина /г на промежуточную частоту. При выбранной частоте гетеродина существуют две радиочастоты, которые образуют одну и ту же промежуточную частоту на выходе смесителя:

/р,=/г±/пр. (7-62)

Одна из этих частот является частотой полезного сигнала, а другая - так называемой зеркальной частотой. Если приемник настроен на полезный сигнал, то сигнал, действующий на зеркальной частоте, будет накладываться на полезный сигнал и мешать приему, если его не подавить каким-либо способом. Подавление сигналов на зеркальной частоте производится теми или иными фильтрующими устройствами. Такое устройство обычно выполняется в виде полосового фильтра, например им может служить один или несколько каскадов усиления радиочастоты или просто комбинация контуров, настроенных иа частоту принимаемого сигнала. Полоса пропускания таких элементов выбирается настолько узкой, чтобы зеркальная частота попадала за пределы полосы пропускания и ослаблялась в достаточной мере.

Если используется индуктивная связь антенны с контуром, включенным в сеточную цепь смесителя, то сопротивление, вносимое антенной в контур, оказывается большим и необходимая узкая полоса пропускания достигается при очень слабой связи с антенной. Однако слабая связь с антенной уменьшает амплитуду сигнала на сетке смесителя. В приемниках с фиксированной настройкой целесообразно применять более сложные схемы связи, обеспечивающие трансформацию сопротивлений при более узкой полосе пропускания и достаточно сильной связи. Однако в диапазонных приемниках для достижения узкой полосы и хорошей передачи сигнала обычно бывает необходимо использовать между антенной и смесителем один или несколько каскадов перестраиваемых усилителей радиочастоты. Ослабление зеркального приема одним каскадом усиления радиочастоты, содержащим параллельный резонансный контур в анодной цепи, представлено на рис. 7-13 в виде функции добротности контура Q и отношения зеркальной частоты к частоте полезного сигнала. На том же рисунке показано увеличение ослабления, получаемое при использовании более сложных схем. Для расчета ослабления* на частотах, лежащих вне полосы пропус-

1 Коэффициент шума приемников в этом диапазоне может быть снижен применением усилителей радиочастоты с лампой бегущей волны, а также разработанных в последние годы молекулярных и параметрических усилителей. (Прим. переводчика.)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 [77] 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0017