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

Таким образом, коэффициент усиления располагаемой мощности триодного или пентодного смесителя равен:

Рем

1 вых.пр

Г вх.рч

SnpGuRt (О, :

(7-163)

"пр

р

вых.пр

G„ - выходная активная проводимость источника сигнала; С?! - суммарная активная входная проводимость смесителя согласно (7-161);

внутреннее сопротивление лампы, усредненное за период колебания гетеродина; крутизна преобразования смесителя;

мощность, которую может передать источник радиочастотного сигнала в согласованную нагрузку (располагаемая мощность источника), располагаемая мощность сиг-пала промежуточной частоты, т. е. мощность, которую может передать смеситель в согласованную нагрузку при данной величине связи источника сигнала со входом смесителя. 5. Коэффициент шума. Выражения для коэффициента шума триодного и пентодного усилителей с общим катодом [см. (7-125), (7-127)] могут быть использованы для определения коэффициента шума смесителей с общим катодом при условии, что полное сопротивление сеточного контура на промежуточной частоте весьма мало, а входное сопротивление Явх, обусловленное временем пролета, усредняется за период колебаний гетеродина. Величина эквивалентного шумового сопротивления Rm, входящая в эти уравнения, может быть определена из (7-30) и (7-31). Если полоса пропускания контура на входе смесителя настолько широка, что он пропускает наряду с полезным сигналом также сигнал зеркальной частоты, то коэффициент шума смесителя с заземленным катодом определяется выражением

Ш=2 +?и.

(7-164)

где /?и - сопротивление источника сигнала, ом;

Rax - входное сопротивление, обусловленное временем пролета и усредненное за период колебаний гетеродина, ом; Rul - эквивалентное шумовое сопротивление, ом, см. (7-30) или (7-31); Ri - любое внешнее сопротивление, шунтирующее вход, например эквивалентное активное сопротивление сеточного контура, ом. Увеличение коэффициента шума смесителя по сравнению с усилителем происходит за счет шумов лампы и сопротивления источника сигнала Яи на зеркальной частоте, которые в результате преобразования переходят в промежуточную частоту.

77?вх 1 #и

Ri!

Оптимальное сопротивление источника сигнала для смесителя с заземленным катодом при отсутствии или наличии на входе смесителя шумов на зеркальной частоте определяется выражениями:

Яи.опт =---=JL -== (7-165)

Ri Т,

RiR™ \ ЯвхТ (при отсутствии шумов на зеркальной частоте);

RiRn

R±Lt

RbxT

(7-166)

(при наличии шумов на зеркальной частоте), где

RiRbx

Ri + Rb

Коэффициент шума смесителя с заземленной сеткой при отсутствии шумовых составляющих зеркальной частоты равен:

ш= 1 +

X fsR„ + 1 +

TRBx #и

+ Snp/?m/?„, (7-167)

где Rm - эквивалентное шумовое сопротивление, определяемое из (7-30); Ri - внутреннее сопротивление, усредненное за период колебаний гетеродина.

Оптимальное сопротивление источника сигнала при этих условиях равно:

Ли.опт ~

+ Snp + Is + J- + - 1

TRbxRus \ Rbx Ri I

(7-168)

(без учета шумов на зеркальной частоте).

Если полоса пропускания входного контура настолько широка, что он пропускает зеркальную частоту вместе с частотой полезного сигнала, то коэффициент шума смесителя с заземленной сеткой равен:

э-Яи I Rll

TRB Л

+2S-npRulRll. (7-169)

Я/=2 +

I Rbx

(при учете шумов на зеркальной частоте).

Оптимальное сопротивление источника сигнала при этих условиях

Ли.опт :

1

+2Snp+(s + J-+ Ц"

IRbxRui \ Rax x<i j

67-170)

(с учетом шумов на зеркальной частоте).



Коэффициент шума триодного или пентодного смесителя обычно больше коэффициента шума усилителя использующего ту же лампу.

6. Способы получения сеточного смещения в смесителях. Напряжение смещения для триодного или пентодного смесителей можно получать от внешнего источника, катодной цепи автосмещения или цепи автосмещения за счет сеточного тока. При использовании фиксированного смещения крутизна преобразования сильно изменяется при изменениях амплитуды напряжения гетеродина. Напряжение гетеродина может изменяться вследствие изменений напряжений питания гетеродина и при перестройке гетеродина, а если напряжение гетеродина подастся на сетку смесителя, то и при перестройке радиочастотного контура в цеписетки. Крутизна преобразования оказывается менее чувствительной к изменениям амплитуды напряжения гетеродина при использовании катодного смещения; еще лучшие результаты дает применение автосмещения за счет сеточного тока. Это объясняется тем, что при малом напряжении гетеродина исходная рабочая точка устанавливается в области, где характеристика S=f(Ez) имеет наибольшую крутизну, благодаря чему достигается наибольшее значение крутизны преобразования. При использовании катодного смешения напряжение смещения уменьшается с уменьшением амплитуды напряжения гетеродина. Если амплитуда напряжения гетеродина уменьшается до нуля, то величина смещения определяется режимом покоя лампы. При использовании цепи автосмещения за счет сеточного тока смещение уменьшается с уменьшением амплитуды напряжения гетеродина и становится равным нулю при нулевом напряжении гетеродина. Поэтому если смещение создается только за счет сеточных токов, то возникает опасность, что при срыве колебаний гетеродина анодный ток смесителя окажется чрезмерно большим. Для предохранения лампы в этом случае в цепь катода включают небольшое сопротивление, которое ограничивает возможную величину анодного тока. В пентодных смесителях вместо катодного сопротивления для этой цели можно включать ограничительное сопротивление в цепь экранирующей сетки. Это сопротивление должно иметь такую величину, чтобы при нулевом смещении анодный и экранный токи ие принимали опасных для лампы значений. Схема, в которой наряду с цепью автосмещения за счет сеточного тока используется сопротивление в цепи экранной сетки, отличается наименьшими изменениями крутизны преобразования при изменении амплитуды напряжения гетеродина. 1

7-56. Мнсгссеточные смесительные и пре-сбразсвательные лампы. Для преодоления затруднений, возникающих в триодных и пентодных смесителях вследствие взаимной связи между гетеродином и источником радиосигнала, было разработано несколько типов специальных многосеточных ламп. Некоторые из этих ламп, получившие название преобразовательных,скон-

1 Е. W. Н с г о 1 d, The operation of frequency converters and mixers for superheterodyne receivers, Proc. IRE, February 1942.

струированы таким образом, что могут использоваться одновременно в схемах гетеродина и смесителя. Основными типами многосеточных ламп являются: 1) пентагридный смеситель; 2) пентагридный преобразователь и 3) триод-гексодный преобразователь.

1. Пентагридный смеситель. Пентагридный смеситель, показанный на рис. 7-50, имеет пять сеток. Первая и третья сетки являются управляющими, вторая и четвертая -- экранирующими, а пятая - антидина-тронной, причем счет сеток ведется от катода. Напряжение гетеродина может подаваться либо на первую, либо на третью сетку. При этом условия работы лампы получаются различными.


Рис. 7-50. Типовые схемы пентагридных смесителей. а - схема с подачей напряжения гетеродина на третью сетку; б - схема с подачей напряжения гетеродина на первую сетку.

Подача напряжения гетеродина на первую сетку. Если напряжение гетеродина подводится к сетке Сь то катодный ток, проходящий мимо остальных сеток, оказывается промодулированным частотой гетеродина. Поскольку крутизна анодного тока по напряжению на сетке С3 является функцией тока, проходящего мимо этой сетки, то эта крутизна изменяется с частотой гетеродина и работа смесителя оказывается аналогичной работе триодного смесителя. Экранирующая сетка уменьшает связь между сетками С, и С3 и обеспечивает тем самым развязку контуров сигнала и гетеродина. Сетки Ci и Сь выполняют те же функции, что и экранирующая и защитная сетки пентода. Типичная зависимость крутизны от смещения для пентагридного смесителя приведена на рис. 7-51. Она показывает, как напряжение смещения на любой управляющей сетке влияет на крутизну по другой сетке. Так как сигнальная и гетеродинная сетки здесь разделены, напряжение на гетеродинной сетке может заходить в область сеточных токов, не создавая дополнительной нагрузки для источника сигнала. Практически на гетеродинную сетку подается автосмещение за счет сеточного тока для обеспечения максимальной крутизны по сигнальной сетке.

Сетки С3, С4 и С5 обеспечивают достаточную экранировку, исключающую какие-либо



неприятные явления, вызываемые емкостной связью между сетками С, и С3 и анодом. Однако между сетками d и С3 возникает внутренняя связь через пространственный заряд. На сигнальную сетку С3 подается отрицательное смещение и электроны, пропускаемые гетеродинной сеткой С] за «отпирающую» часть периода гетеродин-

J500

-3000

-2000

-2500

-1500

-moo "Сз

-2000 -1500 ас

-юоо

-500

-500

0 10

0 10

Рис. 7-51. Характеристики крутизны для типовых пентагрндных смесительных ламп.

а - крутизна по третьей сетке при = ~ 0; б - крутизна по первой сетке £с> = °-

ного напряжения, образуют между сетками С2 и С3 виртуальный катод. Образующий этот виртуальный катод отрицательный пространственный заряд пропорционален току, достигающему С3, и, следовательно, пропорционален напряжению гетеродина в те моменты времени, когда лампа отперта. Когда лампа запирается, пространственный заряд уменьшается до нуля. При увеличении отрицательного пространственного заряда этот заряд отталкивается отрицательно заряженной сигнальной сеткой и наводит поток электронов от сигнальной сетки к катоду по внешней цепи. При уменьшении отрицательного пространственного заряда, что происходит, когда напряжение гетеродина имеет наибольшую положительную величину, пространственный заряд перемещается ближе к сигнальной сетке и наведенные заряды протекают в цепи этой сетки в противоположном направлении. Этот наведенный в цепи сигнальной ток изменяется с частотой гетеродина и отстает по фазе относительно него приблизительно на 90°. Вследствие конечного времени пролета электронов от катода до области пространственного заряда между С2 и С3 наведенный в сеточной цепи ток отстает по отношению к приложенному напряжению гетеродина на угол, несколько превышающий 90°. Это явление эквивалентно параллельному включению между С2 и С3 отрицательной емкости и отрицательного сопротивления. Величина реактивного сопротивления уменьшается пропорционально первой степени частоты, а величина отрицательного сопротивления уменьшается пропорционально квадрату частоты.

Связь между гетеродином и сигнальной сеткой не имеет существенного значения, если только не возникает заметного напряжения гетеродина на внешнем полном сопротивлении цепи сетки. Обычно это возможно лишь прн условии, что промежуточная частота мала по сравнению с частотой сигнала, поскольку при этом внешняя цепь сетки имеет заметное полное сопротивление на частоте гетеродина. В зави-

симости от фазового сдвига, между напряжением частоты гетеродина, наведенным в цепи сигнальной сетки и напряжением на гетеродинной сетке это явление может либо увеличивать, либо уменьшать крутизну преобразования. Если амплитуда наведенного напряжения превысит смещение на С3, то возникает сеточный ток, который будет нагружать источник сигнала.

Влияние связи через пространственный заряд можно ослабить, если между Ci и С3 включить цепочку, состоящую из небольшой емкости и сопротивления, как показано на рис. 7-52.


Рис. 7-52. Компенсация связи через пространственный заряд между сигнальной С3 и гетеродинной Ct сетками в пеитагридном смесителе.

Реактивное емкостное сопротивление и положительное активное сопротивление элементов этой цепочки могут компенсировать связь через пространственный заряд в узком диапазоне частот. Для этого контур сигнальной сетки настраивают на частоту гетеродина и параметры компенсирующей цепи R и С подбирают так, чтобы на сигнальной сетке не появлялось заметное напряжение гетеродина.

Подача напряжения гетеродина на третью сетку. Если напряжение сигнала подводится к пеовой сетке Су, а напряжение гетеродина - к третьей сетке С3, то напряжение на сигнальной сетке модулирует катодный ток, а напряжение гетеродина изменяет распределение катодного тока между экранной сеткой и анодом. Развязка источника радиочастотного сигнала и гетеродина обеспечивается экранирующей сеткой С2. Типичная кривая крутизны анодного тока по первой сетке в зависимости от смещения на третьей сетке С3 показана на рис. 7-51, е. При некоторых применениях может и меть значение связь междусигнальной и гетеродинной сетками через междуэлектродную емкость CiC3. Когда сигнал подводится к первой сетке, а гетеродинное напряжение к третьей Ся, то связь через пространственный заряд между сетками эквивалентна емкостной связи. Такая связь между сетками через пространственный заряд в этой схема оказывается значительно более слабой, чем в рассмотренном ранее случае подачи сигнала на первую сетку Сь вследствие действия экранирующей сетки, расположенной между сигнальной сеткой и виртуальным катодом.

В схеме с подачей напряжения гетеродина иа третью сетку полная входная проводимость по сигнальной сетке больше, чем при подаче напряжения гетеродина на первую сетку. Не-



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



0.009