Работа усилителей высокой частоты (УВЧ) приемника.
Усилители высокой частоты (УВЧ) предназначены для усиления напряжения колебания высокой частоты, подаваемое с входной цепи (ВЦ), и
обеспечение необходимой избирательности приемника.
По схемному решению они могут быть апериодическими или резонансными.
Апериодические усилители в основном применяются в радиоприемниках прямого усиления, где увеличивают чувствительность и соотношение
сигнал/шум приемника на ДВ и СВ диапазонах.
Нагрузкой апериодического УВЧ может быть резистор, дроссель или трансформатор.
Резисторный каскад (рис.1а), состоящий из резистора Rн = 1,5 - 5кОм, прост в исполнении и настройке. Корректирующий дроссель (рис.1б) для нагрузки будет лучше, но еще лучше применить высокочастотный трансформатор (рис.1в), т.к. подбором коэффициента трансформации можно наилучшим образом согласовать выход транзистора УВЧ с входом следующего каскада. Трансформатор обычно наматывается на ферритовом кольце или на гильзе, помещенная в горшковидный ферритовый сердечник.
Избирательность по зеркальному каналу
В супергетеродинных приемниках применяется резонансный усилитель высокой частоты (рис.2), у которого нагрузкой служит колебательный
контур. Этот контур перестраивается одновременно с контуром входной цепи благодаря второй секции переменного конденсатора - С". УВЧ нужен
не только для увеличения чувствительности и отношения сигнал/шум, но и подавления помех (избирательности) по зеркальному каналу, что в
усилителе промежуточной частоты обеспечить невозможно.
Обычно, при упоминании избирательности радиоприемника, подразумевают избирательность по соседнему каналу.
По международным соглашениям радиовещательные станции должны работать на частотах, которые различаются между собой не менее чем на
10 кГц. И поэтому приемник должен выделить сигналы нужной станции и не пропустить сигналы соседних станций. Для выполнения этой задачи и
существует входная цепь радиоприемника (см. "Входная цепь
радиоприемника"), а в супергетеродинах - еще и контуры промежуточной частоты.
Избирательность по соседнему каналу является важным параметром приемников как прямого усиления, так и супергетеродинных. Но для
супергетеродинных приемников нужно учитывать помехи, которые обусловлены особенностями этого метода приема.
А проблема в том, что супергетеродинный приемник преобразует все сигналы любой станции, на которую настроен приемник, в неизменную
промежуточную частоту fпр. Контур гетеродина с помощью третьей секции С"' переменного конденсатора настроен таким образом, чтобы на его
выходе был сигнал с частотой равный сумме частот входного сигнала и промежуточной частоты:
fг = fc + fпр.
Поэтому колебания с частотой fпр в смесителе получаются в процессе биения колебаний нужного сигнала fc и гетеродина fг. В результате fпр равна разности: fпр = fг - fc.
И вот в этом принципе приема таится опасность появления помехи. На вход приемника с антенны могут попасть сигналы двух разных станций,
частоты которых отличаются от fг на одну и ту же величину . К примеру, fc будет меньше fг, а мешающий сигнал с частотой fмеш - больше fг (рис.3а).
Допустим, что fc = 10 000 кГц, fпр = 465 кГц, а fг больше fc на величину fпр. Тогда fг = fс + fп = 10 000 + 465 = 10465 кГц. Но такая же fпр = 465
кГц получится, если мешающая станция работает на fмеш = 10930 кГц, т.к. fмеш - fг = 10930 - 10465 =465 кГц.
Эти колебания будут создавать
помехи в виде свистов и искажений приема радиоприемника. Из-за того, что fмеш и fc расположены симметрично относительно fг (как бы
зеркально), эти помехи называются зеркальными или симметричными.
Избавиться от подобной помехи можно только не пропуская в приемник к его преобразователю сигналов зеркального канала. Эту задачу могут выполнить лишь контуры приемника (ВЦ и УВЧ), находящиеся между антенной и каскадом преобразователя и настроенные на частоту принимаемого сигнала. Полоса пропускания УВЧ (показана на рис.3а пунктирной линией) "срезает" мешающий сигнал fмеш (рис.3б).
Классификация УВЧ.
УВЧ можно классифицировать по ряду признаков. По частотным диапазонам различают УВЧ приемников умеренно высоких частот (длинных,
средних, коротких и метровых волн) и приемников сверхвысоких частот (дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн).
По способу настройки контуров различают УВЧ с настройкой на фиксированные частоты и диапазонные, в которых перестройка контуров
производится изменением емкости.
По количеству контуров бывают одноконтурные УВЧ (наиболее простые и экономичные) и двухконтурные (в профессиональных приемниках).
По виду схем различают следующие усилители ВЧ:
1) с однотранзисторными каскадами:
- с общим эмиттером ОЭ,
- общей базой ОБ,
- общим истоком ОИ,
- общим затвором ОЗ;
2) с каскодными схемами:
- ОЭ - ОБ,
- ОИ - ОЗ,
- ОИ - ОБ,
- ОИ - ОЭ.
Самой распространенной однотранзисторной схемой для УВЧ является схема с ОЭ (рис.2), которая позволяет получить максимальное
усиление при малом уровне собственных шумов.
УВЧ с ОБ (рис.4), по сравнению с ОЭ, имеют меньшее коэффициент усиления. Но с ростом частоты (выше 30...40 МГц) усиление с ОЭ падает быстрее чем с ОБ (для данного типа транзистора) и поэтому, в этом случае, усиление с ОБ может быть большим, чем с ОЭ.
Для уменьшения коэффициента шума используют УВЧ на полевом транзисторе с ОИ (рис.5). Резистор Rи служит для создания обратного
смещения на затворе и термостабилизации тока стока, а Си - для исключения обратной связи по переменному току. Делитель на Rд1 и Rд2
создает на затворе напряжение прямого смещения, компенсирующее избыточное обратное смещение на затворе.
Основные свойства УВЧ с ОЗ (рис.6) аналогичны свойствам каскада с ОБ.
Схема с ОИ - ОБ (рис.9) имеет высокое усиление и большое входное сопротивление и наиболее пригодна для узкополосных УВЧ.
Усилитель с ОИ - ОЭ (рис.10), по сравнению с предыдущим, имеет на порядок меньше выходное сопротивление и больше подходит для
широкополосных УВЧ.
| << Предыдущая | Cледующая >> |