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

Конструкция типового смесителя с полупроводниковым диодом на 3 ООО Мгц привели на рис. 7-64, а. Гетеродинный вход свя-jdH с 50-ом диском, сопротивление которого равно характеристическому сопротивлению коаксиальной линии смесителя; этот диск обеспечивает постоянную нагрузку гетеродина независимо от частоты. Величина подводимой к смесителю мощности гетеродина изменяется с помощью штыря, который перемещается регулировочным винтом. Расстояние от точки присоединения гетеродинной линии до регулировочного винта выбирается равным примерно л/4 на средней частоте диапазона радиочастот. На выходе смесителя имеется четвертьволновая разомкнутая линия, которая практически накоротко замыкает выход промежуточной частоты для радиочастоты и для частоты гетеродина. Радиочастотный вход смесителя в свою очередь замкнут накоротко для промежуточной частоты поддерживающим штырем, который одновременно замыкает цепь смесителя по постоянному току. Чтобы избежать использования сильной связи между гетеродином и смесителем, мощность, генерируемая гетеродином, должна быть значительно больше, чем подводимая к диоду мощность 0,5 мет.

Сильная связь гетеродина со смесителем нежелательна потому, что, во-первых, значительная часть мощности сигнала может поглощаться гетеродином, и, во-вторых, изменение нагрузки гетеродина со стороны смесителя будет влиять на стабильность частоты гетеродина.


Рис. 7 64. Типичные микроволновые смесители с полупроводниковыми диодами. а - для диапазона 3 ООО Мгц; б - волноводныи для диапазона 10 ООО Мгц, 1 - вход сигнала, 2 - вход гетеродина, 3 - выход ПЧ; 4 - фильтр РЧ; 5 - Ы)-ом диск, 6 - регулировка мощности; 7 - замыкание цепи постоянного тока диода; 8 - диэлектрик.

Конструкция смесителя волноводного типа для диапазона 10 ООО Мгц показана на рис. 7-64, б. Здесь гетеродин связан с волноводом посредством штыря. Степень связи регулируется

путем изменения глубины погружения штыря в волновод. Полупроводниковый диод помещается в средней части волновода так, что его ось параллельна силовым линиям электрического поля. Радиочастотный сигнал отфильтровывается от выхода промежуточной частоты с помощью дроссельного фильтра. Положение полупроводникового диода по отношению к ко-роткозамкнутому концу волновода выбирается таким, чтобы сопротивление диода на радиочастоте было согласовано с передающей линией. Штырь связи гетеродина с волноводом представляет собой типовое устройство, имеющееся на цоколе отражательного клистрона, например, 2К25, которое погружается в волновод. Глубина погружения штыря выбирается небольшой для получения слабой связи волновода с гетеродином, что необходимо для уменьшения потерь мощности сигнала в гетеродине. При таком способе связи нагрузка гетеродина сильно изменяется в зависимости от частоты. Поэтому описанная конструкция используется лишь при работе в узких диапазонах. В широкодиапазонных устройствах желательно связывать гетеродин со смесителем посредством направленных ответвнтелей или использовать балансовые смесители.

7-5д. Шумы гетеродина и балансные смесители. Дробовые шумы лампы гетеродина вызывают появление шумового напряжения на его нагрузке. Величина этого шума и его спектр определяются добротностью Q контура гетеродина. Кроме того, шумы анодного тока создают амплитудную и частотную модуляцию гетеродинного сигнала. Интенсивность боковых составляющих спектра такой модуляции зависит от чувствительности гетеродина к модуляции его анодного тока и избирательности контура гетеродина. Если в спектре шума будуг содержаться составляющие, частоты которых отличаются от частоты гетеродина на промежуточную частоту, то они, взаимодействуя с гетеродинным сигналом в цепи смесителя, образуют шум на промежуточной частоте. В микроволновом диапазоне отношение промежуточной частоты к частоте гетеродина может быть малым по сравнению с полосой пропускания контура гетеродина.При этом на выходе смесителя могут возникнутьзаметные дополнительные шумы. Чтобы при определении общего коэффициента шума смесителя и УПЧ учесть эти дополнительные шумы, надо соответственно увеличить гсм в (7-189). При частотах радиосигналов порядка 10 ООО Мгц и промежуточной частоте 30 Мгц для учета шума гетеродина величину tcu надо увеличить приблизительно на 1,5 по сравнению со значением, приведенным в табл. 7-8. 1 При промежуточных частотах 60 и 90 Мгц tCM нужно увеличить приблизительно на 1,0 и 0,3 соответственно.

Вредное влияние шумов гетеродина, а также трудности развязки источника радиосигнала от гетеродина в значительной степени устраняются при использовании балансных смесителей. Один из типов балансных смеснте-

1 Более детальное рассмотрение влияния шума гетеродина на коэффициент шума приемника см. R. V. Pound, Microwave Mixers, vol. 16, chap. 5. Radiation laboratory series, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1948.



леи и его эквивалентная схема приведены на рис. 7-65. В смесителе используется Т-образное гибридное соединение, принцип действия которого можно пояснить с помощью эквивалентной схемы смесителя Напряжение гетеродина подается на оба диода синфазно, а напряжение радиочастотного сигнала - в противофазе. Фаза тока промежуточной частоты в цепи каждого диода определяется соотношением фаз обоих этих напряжений. В данном случае соотношение фаз таково, что, когда мгновенный ток промежуточной частоты одного диода возра-

7-6а. Общие требования к гетеродинам. При конструировании гетеродинов следует учитывать следующие основные факторы.

1. Выходное напряжение и мощность. Подаваемый в смеситель сигнал гетеродина должен иметь вполне определенную величину Для получения максимальной крутизны преобразования. Для триодов, пентодов и многосеточных смесительных ламп амплитуда напряжения гетеродина на смесителе должна составлять 3-10 в. В смесителях

с вакуумными диодами, работающими с

боль-



Upy \иг in4 -MSLr

J Г) -4


Рис. 7-65. Балансный микроволновый смеситель с полупроводниковым диодом. а - конструкция; б - эквивалентная схема смесителя и трансформатора промежуточной частоты. / - короткое замыкание, 2 - держатель диода; 3 - вход радиосигнала; 4 - вход гетеродина; 5 - выход промежуточной частоты

стает, в цепи другого диода он убывает. В результате напряжения промежуточной частоты, наводимые на вторичной обмотке выходного трансформатора промежуточной частоты токами обоих диодов, будут синфазными и суммируются. Вместе с тем составляющие спектра шумовой модуляции гетеродина подаются на оба диода синфазно. Вызываемые ими токи промежуточной частоты в первичной обмотке будут направлены навстречу друг другу и их действие будет взаимно компенсироваться В хорошо согласованном Т-образном сочленении можно получить развязку входов гетеродина и радиосигнала на 20-40 дб; при этом связь гетеродина со смесителем может быть сильной, не создавая трудностей стабилизации частоты гетеродина и не вызывая увеличения потерь мощности сигнала за счет его ответвления в гетеродинную часть схемы. Использование балансного смесителя вместо обычного однотактного в приемниках с УПЧ на 30 Мгц при отражательном клистроне в качестве гетеродина позволяет улучшить коэффициент шума приемника диапазона 10 000 Мгц примерно на 2 дб.

7-6. ГЕТЕРОДИНЫ

Гетеродин супергетеродинного приемника может содержать одну или несколько ламп, а иногда в качестве гетеродина используется часть смесительной лампы В тех диапазонах, где можно достичь уменьшения коэффициента шума путем использования усилителя радиочастоты перед преобразователем или в тех случаях, когда к чувствительности не предъявляются серьезные требования, в схеме смесителя и гетеродина можно использовать одну и ту же преобразовательную лампу.

шими отрицательными смещениями для уменьшения потерь преобразования, амплитуда гетеродинного напряжения на диоде может быть порядка 20 в. В смесителях с полупроводниковыми диодами оптимальный гетеродинный сигнал должен создавать выпрямленный ток порядка 0,5 ма. Это соответствует подводимой от гетеродина мощности порядка 0,5 мет.

Для уменьшения взаимосвязи между гетеродином и источником радиосигнала желательно, чтобы гетеродин был слабо связан со смесителем. По этой причине напряжение генерируемых гетеродином колебаний должно быть в 5-10 раз больше напряжения, которое требуется для смесителя.

2 Стабильность частоты. В большинстве приемников стабильность частоты гетеродина должна быть такой, чтобы изменения частоты гетеродина не превышали 20% от полосы пропускания УПЧ. В тех случаях, когда допустимое время прогрева приемника недостаточно для того, чтобы элементы контура гетеродина достигли теплового равновесия, следует применять меры температурной компенсации во избежание чрезмерного ухода частоты под действием прогрева. Изменение напряжений питания лампы гетеродина также может вызвать уход частоты гетеродина.

3. Стабильность амплитуды. Для предотвращения изменения крутизны преобразования смесителя амплитуду напряжения гетеродина следует поддерживать постоянной. Если диапазон перестройки приемника составляет значительную долю от частоты гетеродина, то при настройке на разные частоты диапазона выходное напряжение гетеродина может сильно изменяться вследствие изменения Q контура гетеродина. Влияние изменений амплитуды напряжения гетеродина на коэф-



фнциент передачи смесителя может быть уменьшено путем использования катодного автосмещения или автосмешения за счет сеточного тока (см. § 7-5а).

4. Область рабочих частот. Частота гетеродина определяет выбор типа применяемой лампы и контура. Обычные триоды используются на частотах приблизительно до 2 500 Мгц. На 4 ООО Мгц и выше используются почти исключительно отражательные клистроны, так как влияние времени пролета на этих частотах не позволяет использовать триоды.

7-66. Триодные и пентодные гетеродины. На частотах радиовещательного и коротковолнового диапазонов в качестве гетеродинов используются обычные схемы ламповых генераторов. Основные сведения о таких генераторах приведены в § 6-2. Для преобразования на основной частоте наиболее часто используется схема с трансформаторной обратной связью или схема с контуром в цепи сетки. Генератор с электронной связью редко применяется для работы на основной частоте, так как в этой схеме анодный ток содержит много гармоник. Эти гармоники могут создавать С нежелательными сигналами биения, имеющие промежуточную частоту. Для ослабления возникающих помех необходимо улучшать преселекцию путем применения радиочастотных каскадов до смесителя.

На частотах выше 100 Мгц применение индуктивной обратной связи становится затруднительным и широко используются схемы с емкостной обратной связью и схема с контурами в цепи анода и в цепи сетки. Обычные триоды, как, например, 6AF4, могут применяться на частотах до 1 ООО Мгц в схеме с емкостной связью и с контурами в виде отрезков резонансных линий. «Маячковые» триоды с плоскими близко расположенными электродами и триоды «карандашного» типа с близко расположенными цилиндрическими электродами могут применяться в схеме с общей сеткой и с контурами в цепях анода и сетки на частотах Д)3 ООО Мгц. Оба эти типа ламп имеют выводы

Konmi/р РЧ

Контур гетероНина

4± с*± ,./

<0

7-6г. Сопряжение настроек. В супергетеродинах настройка контура гетеродина отличается от настройки радиочастотных контуров на промежуточную частоту. Сохранение такой постоянной разности резонансных частот контуров при настройке на разные частоты диапазона достигается путем использования различных способов сопряжения настроек. Так как перестройка контуров гетеродина и радиочастоты должна осуществляться общей ручкой, то относительный диапазон перестройки контура гетеродина будет больше или меньше относительного диапазона перестройки радиочастотных контуров в зависимости от того как выбирается частота гетеродина - ниже или выше частоты сигнала. Если постоянные индуктивности контуров радиочастоты и гетеродина одинаковы, то для сопряжения необходимо использовать блок переменных конденсаторов с различной формой пластин в секциях, включаемых в гетеродинный и радиочастотный контуры. Если частота гетеродина выбрана выше частоты сигнала, то требуемое соотношение между емкостями контуров определяется выражением

рч /г

(7-191)

Это соотношение должно выдерживаться для всех значений радиочастоты /рч перекрываемого диапазона.

Обычно в контурах радиочастоты н гетеродина используются одинаковые переменные конденсаторы, насаженные на общую ось. Для сохранения постоянной разности резонансных частот двух контуров в один из них необходимо включить добавочные конденсаторы. Обычно они включаются в контур гетеродина, чтобы избежать их включения в несколько радио-

6 SJ

L, пала


ЧГГ L, велика

Диапазон настроек приемника

Рис. 7-66. Сопряжение контуров гетеродина и усилителя радиочастоты, контуры гетеродина и радиосигнала имеют одинаковые конденсаторы переменной емкости; б - типичная кривая неточности сопряжения.

сетки, катода и анода в виде, удобном для присоединения к ним внешних коаксиальных резо-ьансных линий (см. § 6-5).

7-6в. Клистронные гетеродины. На частотах выше 4 ООО Мгц в качестве гетеродинов ьспользуются почти исключительно отража--етьные клистроны. Принцип работы клистрон-вого генератора рассмотрен в § 6-6а. Преимуществом клистронного гетеродина является возможность электронной перестройки путем изменения напряжения на отражателе.

частотных контуров. Получаемые прп этом схемы контуров радиочастоты и гетеродина приведены на рис. 7-66, а. При надлежащем выборе емкостей конденсаторов гетеродинного контура можно получить точное сопряжение на трех частотах. Это иллюстрирует рис. 7-66, 6. Если эти три частоты точной настройки выбираются вблизи от крайних точек диапазона и вблизи средней арифметической частоты диапазона, то наибольшие отклонения от точного сопряжения будут близки к минимально возможной



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