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

Максимальное отношение сигнал/шум получается при максимальном внутреннем сопротивлении диода Уменьшение сопротивления нагрузки на выходе диода нежелательно, однако оно может оказаться необходимым для расширения полосы пропускания. Типичные значения лежат между 4 ООО и 24 ООО ом.

Для того чтобы на выходе диода отношение сигнал/шум было равно единице, мощность сигнала на входе должна быть равна:

где Д - добротность диода.

(7-241)


V 1,0 ю ~

Полоса пропускания по видеочастоте,Мец

Рис. 7-103. Зависимость минимальной мощности принимаемого сигнала от полосы пропускания при различных добротностях полупроводниковых диодов.

График уравнения (7-241) приведен на рис. 7-103, где минимальная обнаруживаемая мощность сигнала представлена в функции полосы пропускания видеотракта Af для различных Д. Добротности двух типичных диодов приведены в табл. 7-9.

Таблица 7-9 Данные двух типов полупроводниковых детекторных диодов

Данные

Тип кристалла

1 N31

1 N32

Частота, Мгц . .

9 000

3 000

Выходное сопро-

тивление, ом . .

6 000-23 000

5 000 -20 000

Добротность....

Протекание постоянного тока через диод сильно увеличивает шумы на выходе диода на низких частотах. Поэтому связь диода со входом следующего за ним каскада должна быть емкостной (рис. 7-104), если лампа имеет такое смещение, при котором возможно появление сеточного тока.

Входное сопротивление полупроводникового днода на радиочастоте. Эквивалентная схема полупроводникового диода для слабых сигналов приведена на рис. 7-105. Сопротивление перехода Rn, т. е. сопротивление контакта

между пружинкой и полупроводником, является нелинейным; оно производит выпрямление слабых сигналов, как рассмотрено в § 7-7 в. Емкость перехода Сп шунтирует сопротивление Ru и на очень высоких частотах ухудшает


Рис. 7-104. способ связи полупроводникового диода с усилителем. Cj - конденсатор, шунтирующий по РЧ.

Рис. 7-105. Эквивалентная схема полулро

води икового диода.

эффективность выпрямления. Последовательное сопротивление Rp является сопротивлением растеканию тока в полупроводнике вблизи контакта; для кремниевых диодов оно составляет 10-30 ом. Присутствие этого сопротивления не позволяет компенсировать влияние емкости Сп путем ее настройки в резонанс с какой-либо внешней реактивностью.

7-10. СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПРИЕМНИКИ

Сверхрегенеративный приемник характеризуется наличием усилителя радиочастоты или анодного детектора, имеющего сильную положительную обратную связь, достаточную для возникновения генерации. В приемнике периодически осуществляются возникновение и срыв генерации с помощью специального управляющего сигнала, называемого дробящим или гасящим. Типичные значения частоты дробящего сигнала лежат между 10 кгц и 1 Мгц. В сверхрегенераторе можно получить очень большое усиление. (Одноламповая схема способна принимать сигналы, соизмеримые с уровнем собственных шумов входного контура.) Возможны три режима работы такого каскада:


Рис. 7-106. Схема сверхрегенеративного детектора.

1) логарифмический с посторонним дроблением; 2) линейный с посторонним дроблением; 3) с самодроблением.

7-10а. Логарифмический режим. Схема сверхрегенеративного детектора показана на рис. 7-106. Сеточный контур настроен на ча-




стоту принимаемого сигнала и связан с антенной или другим источником сигнала. Связь между анодной и сеточной цепями выбирается такой, что в схеме возникает самовозбуждение, когда напряжение на сетке превышает напряжение отсечки лампы. Постоянное напряжение смещения £со выбирается больше напряжения отсечки. Управляющее (дробящее) напряжение накладывается на напряжение смещения и периодически отпирает и запирает лампу, вызывая возникновение и срыв колебаний в схеме Эквивалентная схема сеточной цепи сверхрегенератора приведена на рис. 7-107. При запертой лампе схема состоит из емкости С и индуктивности L, обладающей положительным активным сопротивлением RL. В те интервалы времени, когда дробящий сигнал отпирает лампу, действие положительной обратной связи между анодной и сеточной цепями эквивалентно введению в контур последовательного отрицательного сопротивления R0 с.

Мгновенное напряжение на С определяется выражением

Рис. 7-107. Эквивалентная схема конту ра сверхрегенератив ного детектора.

ac = Uc>

- Rt/2L

COS <Si0t,

(7-242)

где Uс R

напряжение на С при t = О, результирующее сопротивление контура;

резонансная частота контура:

У LC (21)

На емкости С всегда действует напряжение, создаваемое тепловыми шумами, атмосферными помехами и т. п. Если лампа заперта, то эти напряжения экспоненциально затухают со скоростью, определяемой Q контура. Когда же дробящее напряжение отпирает лампу и вносимое обратной связью отрицательное сопротивление Ro по величине превышает RL, показатель степени экспоненты в (7-242) становится положительным и напряжение на С экспоненциально возрастает от той величины, какую оно имело в момент отпирания лампы дробящим сигналом, до некоторого стационарного значения. При этом частота колебаний равна м0. Закон нарастания амплитуды огибающей этих колебаний до момента насыщения сеточного или анодного тока определяется выражением

U е-

- RtllL

(7-243)

где Ulu - напряжение шума на С при t = 0.

Когда амплитуда колебаний возрастает настолько, что в отдельные моменты времени при положительных полупериодах возникает сеточный ток, а при отрицательных полупериодах - отсечка тока, то усиление лампы убывает до такого значения, при котором R0.c = = Rlvl амплитуда колебаний остается постоянной.

Если, кроме шума, на С в момент подачи гасящего сигнала имеется также напряжение сигнала Uc. то огибающая колебаний будет определяться экспонентой

-RU2L

(7-244)

и состояние насыщения будет достигнуто раньше, чем при наличии на С только одних шумов (см. рис. 7-108). Огибающая колебаний, начи-

uc4uc*Um)e2L


Ur+U„

Рнс. 7-108, Огибающая колебаний в логарифмическом режиме. а - увеличение площади за счет присутствия и

нающихся от уровня Uc + Um, достигает насыщения на время tp раньше, чем огибающая колебаний, начинающихся от уровня Um Разность площадей под этими огибающими АА достаточно точно определяется выражением

AA = tpUaaKZ, (7-245)

где с/макс - стационарная амплитуда колебаний (см. рис. 7-108). Величина tp равна:

" R иш

(7-246)

Увеличение среднего напряжения на С, вызванное присутствием сигнала, равно:

AU =

1п -

и„

, (7-247)

где /д - частота дробящего сигнала. Величина fJXU!tdKZ2L/R может быть равна нескольким вольтам. Таким образом, если Uc равно нескольким микровольтам и напряжение шума имеет такой же порядок, то усиление каскада будет порядка миллиона.

1. Условия получения максимального усиления сверхрегенератора в логарифмическом р е ж и м е. Усиление сверхрегенератора в логарифмическом режиме максимально, когда

2L/R и /д имеют наибольшие допусти-

мые значения. Эти величины взаимосвязаны. Поэтому целесообразно рассмотреть их влияние на усиление совместно. Основные соображения состоят в следующем:

а. Если величину 2LR увеличить, то скорость нарастания колебаний уменьшится и период дробящих колебаний также должен быть увеличен.

б. При увеличении £/макс увеличивается как время нарастания колебаний до с7макс, так и время затухания (спада) колебаний до уровня, лежащего ниже принимаемого сигнала.



в. Чем выше добротность резонансного контура Q, т. е. чем больше w0L/RL, тем больше время затухания колебаний.

г. Чем больше время нарастания и затухания колебаний, тем ниже должна быть частота дробящих колебаний.

д. Частота вспомогательных дробящих колебаний /д должна быть значительно выше любой из модулирующих частот полезного сигнала для того, чтобы обеспечить эффективную фильтрацию частоты /д на выходе. Величина /д должна быть по крайней мере в 2 раза выше максимальной модулирующей частоты принимаемого сигнала.

е. Усиление может быть увеличено путем уменьшения R [см. (7-247)]. Для этого нужно либо уменьшать обратную связь, либо умень-


Время

Рис 7-109 Влияние Формы дробящих колебаний на

01ибающую нарастающих колебаний. а - зависимость (j. от для типового триода; б -

синусоидальное дробящее напряжение, в - прямоугольное дробящее напряжение; г - изменение общего сопротивления контура под действием дробящего напряжения; д - огибающие колебаний при синусоидальном и прямоугольном дробящих напряжениях; / - огибающая колебаний при прямоугольной форме дробящего колебания; 2 - огибающая при синусои дальной форме дробящего колебания; 3 - участки с одинаковым наклоном.

шать Q резонансного контура. Однако результирующее сопротивление R, действующее в контуре, должно остаться отрицательным (чтобы схема могла генерировать).

2. Форма дробящих колебаний. Форма напряжения дробящих колеба-

ний обычно бывает прямоугольной или синусоидальной. При синусоидальной форме дробящего напряжения получается несколько большее усиление, чем при прямоугольной, так как для изменения величины эквивалентного сопротивления R от первоначального значения RL до RL - Rf требуется большее время, если вспомогательное напряжение нарастает более медленно. Уменьшение величины отрицательного сопротивления R замедляет нарастание колебаний. В результате интервал времени tp [см. (7-246)] иа рис. 7-108 будет больше при синусоидальной форме дробящих колебаний, чем при прямоугольной. Это иллюстрирует рис. 7-109.

3. Воспроизведение модуляции. Качество воспроизведения формы сгибающей модулированных колебаний в сверхрегенеративном приемнике, работающем в логарифмическом режиме, иллюстрируется кривой- на рис. 7-110. При малой глубине модуляции искажения невелики. Однако, когда глубина модуляции приближается к 100%, возникают сильные искажения.


/ ю го зо 40 so во 70 so но

Ос+Ощ

Рис. 7-110. Выходная характеристика детектора в логарифмическом режиме. График характеризует искажения на выходе при 100% модуляции несущей для случая, когда немодулнрованная несущая в 25 раз превышает напряжение шумов. 1 - - форма колебаний на выходе детектора при синусоидальной модуляции несущей, 2 - амплитуда несущей в 25 раз больше 1/ш; 3 - наибольшая мгновенная амплитуда модулированного сигнала при 100-процентной модуляции.

Логарифмический характер зависимости выходного напряжения от амплитуды сигнала на входе обеспечивает своеобразную автоматическую" регулировку усиления: модуляция сигнала, имеющего большую амплитуду несущей, «сжимается» по сравнению с модуляцией сигнала с меньшей амплитудой несущей. В результате амплитуда продетектированных колебаний при приеме сигналов с постоянным небольшим коэффициентом модуляции почти ие зависит от амплитуды несущей.

7-10 б. Линейный режим. Линейный режим работы показан на рис. 7-111. В этом режиме период дробящих колебаний выбирается настолько малым, что амплитуда колебаний не успевает нарастать до стационарного значения. Среднее значение напряжения на сетке за период дробящего сигнала получается больше при приеме внешнего сигнала, чем при наличии только шумов, поскольку при наличии сиг-



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



0.1469