книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

сопротивлении Rtr, и стекания электронов с управляю­ щей сетки лампы. Если не включить сопротивление утечки Rc, то электроны, попадающие на сетку, будут накапливаться на ней и сообщать ей большой отрица­ тельный потенциал.

Сопротивление R3кр и конденсатор Сэкр образуют развязывающий фильтр в цепи экранирующей сетки. Кроме того, сопротивление ^ ЭКр выполняет функцию га­ сящего сопротивления, через которое на экранирующую сетку лампы подается пониженное напряжение по срав­

сетку по высокой частоте и, следовательно, устраняет на ней переменное напряжение.

На рис. V.4, б представлена эквивалентная схема УВЧ с последовательным питанием. Здесь лампа заме­ нена двумя элементами: источником ЭДС, величина ко­

треннему сопротивлению лампы. Контур на эквивалент­

ния, показывающим, во сколько раз выходное напряже­ ние ивых превосходит входное напряжение ивх, т. е.

К

тельно оольше сопротивления L 3\

Однако в действительности коэффициент усиления будет несколько меньше полученного по формуле, по­ тому что параллельно сопротивлению Za присоединены

220

сопротивления Rc и RBx последующей лампы. Если лампа последующей ступени работает с сеточными то­ ками, то входное сопротивление ее резко падает, что_ приведет к резкому понижению коэффициента усиления предыдущего каскада, следовательно, и к ухудшению чувствительности и избирательности приемника.

На рис. V.4, в приведена схема усилителя высокой частоты с параллельным питанием. Нагрузкой этого усилителя является колебательный контур, включенный в анодную цепь лампы параллельно с источйиком пита­ ния. Конденсатор Са служит для исключения заземле­ ния анода лампы по постоянному току через катушку контура L. Анодный ток, пульсирующий с частотой входного напряжения, создает на сопротивлении RB

ления полезного сигнала.

При резонансе эквивалентное сопротивление кон­ тура велико, сопротивление нагрузки Rn почти не шун­ тируется контуром, поэтому на выходе усилителя полу­ чается большое напряжение. Обычно сопротивление Ra составляет десятки тысяч ом, что приводит к уменьше­ нию постоянного напряжения на аноде. Уменьшение же сопротивления Ra понижает усиление и избирательность каскада, так как контур шунтируется этим сопротивле­ нием. Для уменьшения снижения анодного напряжения по постоянному току и шунтирования контура вместо нагрузочного сопротивления Ra применяют дроссель высокой частоты.

Процессы в схеме с дросселем высокой частоты ана­ логичны процессам, происходящим в схеме, описанной выше.

Одной из широко распространенных схем усилителя высокой частоты является схема с трансформаторной связью колебательного контура с анодной цепью лампы (рис. V.4, г).

Связь между анодной цепью лампы и контуром осу­ ществляется за счет индуктивной связи между катуш­ ками La и L, намотанными на общемкаркасе. При про­ текании переменной составляющей анодного тока по катушке La в катушке контура индуктируется перемен­ ная ЭДС. Под воздействием последней на контуре,

221

настроенном на частоту полезного сигнала, возникает напряжение, которое подается на вход последующего каскада.

Коэффициент усиления при трансформаторном вклю­

чении может быть больше, чем при непосредственном включении контура. Однако для получения хорошей устойчивой работы не стремятся получить очень боль­ шое усиление и применяют слабую связь. Избиратель­ ность такого каскада получается более высокой, чем в схемах непосредственного включения контура в анод­ ную цепь, так как контур не шунтируется внутренним сопротивлением лампы Ri, как в схеме последователь­

стоинством этой схемы является также и то, что контур изолирован от анодной цепи и поэтому ротор конденса­ тора можно заземлять, а напряжение подавать на вход следующего каскада без переходной цепи.

В усилителях высокой частоты из-за возможности образования между анодной и сеточной цепями положи­ тельной обратной связи иногда наблюдается явление возбуждения усилителя, нарушающее нормальную ра­ боту приемника. Существуют различные виды паразит­ ной связи: емкостная связь между анодной и сеточной цепями, трансформаторная связь и электрическая связь через общие цепи питания. Для уменьшения связи через емкость анод — управляющая сетка в современных при­ емниках обычно применяют пентоды, у которых эта емкость имеет ничтожную величину. Паразитная связь через емкость между монтажными проводами и деталя­ ми анодной и сеточной цепей уменьшается правильным расположением деталей и проводов. Паразитная индук­ тивная связь между катушкой контура данного каскада и катушкой контура предыдущего каскада устраняется разнесением их на возможно большее расстояние и по­ мещением каждой катушки в отдельный экран. Чтобы устранить обратную связь через общие цепи питания, широко применяют развязывающие фильтры. Развязы­ вающие фильтры состоят обычно из сопротивления #ф,

222

Развязывающие фильтры замыкают переменные состав­ ляющие анодных токов кратчайшим путем — через кон­ денсатор Сф на землю (минуя источник питания), обе­ спечивая тем самым постоянство напряжения, снимае­ мого с источника питания.

Усилители высокой частоты на транзисторах

Транзисторные усилители высокой частоты, так же как и ламповые, подразделяются на резонансные, со­ держащие резонансный контур, и апериодические, на­ грузкой которых является омическое сопротивление или дроссель.

Рис. V.5. Схема усилителя высокой частоты на транзисторе

Наибольшее распространение получили резонанс­ ные усилители высокой частоты, в которых транзисторы включены по схеме с заземленным эмиттером. Такой усилитель обладает избирательными свойствами и име­ ет значительный коэффициент усиления.

Пример принципиальной схемы резонансного усили­ теля высокой частоты на транзисторе представлен на рис. V.5.

Напряжение сигнала с антенного контура через ка­ тушку связи Ь2 поступает на вход транзистора. Нагруз­ кой транзистора является настраиваемый контур C3L3, усиленное напряжение сигнала с которого через катуш­ ку связи L4 подается в последующие цепи приемника.

Сопротивления Rі и R2 используются для создания отрицательного напряжения смещения, подаваемого на

базу транзистора. Конденсатор нейтрализации Сн и ем­ кость С5 с сопротивлением /?4, являющиеся развязы­

вающим фильтром, предотвращают самовозбуждение

223

усилителя. Сопротивление R3 и емкость С4 служат для стабилизации режима работы усилителя по постоянному току.

Транзисторные усилители высокой частоты по срав­ нению с ламповыми имеют меньшее входное сопротив­ ление, больший уровень собственных шумов и дают большие нелинейные искажения. Коэффициент усиле­ ния такого усилителя зависит от частоты, амплитуды сигнала, режима работы транзистора и температуры окружающей среды.

Основными преимуществами транзисторных усили­ телей перед ламповыми являются малогабаритность, экономичность и надежность.

§ 4. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Детектированием называется процесс преобразова­ ния модулированного управляющим сигналом колеба­ ния высокой частоты в напряжения и токи, изменяю­ щиеся с частотой этого управляющего сигнала. Таким образом, детектирование есть процесс, обратный про­ цессу модуляции.

Элемент схемы приемника, в котором происходит процесс детектирования, называется детектором. Детек­ тор должен обеспечить передачу сигнала без искажения и иметь большое входное сопротивление, чтобы не шун­ тировать предыдущий каскад. Детектирование могут ■осуществлять приборы, обладающие'нелинейной харак­ теристикой. В приемниках в качестве детекторов ис­ пользуют ламповые и полупроводниковые приборы. В зависимости от вида модуляции принимаемого сиг­ нала применяются различные методы детектирования.

Поскольку в авиационной связной аппаратуре в ос­ новном применяют амплитудно- и частотно-модулиро- ванные колебания, то далее рассматриваются процессы только в детекторах, предназначенных для детектиро­ вания этих видов колебаний.

1.ДЕТЕКТИРОВАНИЕ АМПЛИТУДНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Детектирование амплитудно-модулированных сигна­ лов подразделяется на диодное, анодное и сеточное.

224

На рис. Ѵ.б показан процесс детектирования с по­ мощью лампового диода, а также приведены последова­ тельная и параллельная схемы диодного детектора. Различие между схемами состоит в том, что нагрузоч­ ное сопротивление R в последовательной схеме вклю­ чено последовательно с диодом, а в параллельной — параллельно.

Рис. Ѵ .б. Графики, поясняющие процесс диодного детектирования (а, б, в, г) и схемы диодных детек­ торов:

Рассмотрим процессы, происходящие в последова­ тельной схеме (рис. Ѵ.б, ö). Под воздействием модули­ рованного высокочастотного напряжения (рис. Ѵ.б,а), подаваемого с контура LC, через диод проходит пуль­ сирующий ток (рис. Ѵ.б, б). Его составляющая высокой частоты проходит через конденсатор Сі и контур LC. Постоянная составляющая и составляющая низкой ча-

слоты проходят через катушку L и сопротивление R, так как конденсатор С\ для постоянной составляющей представляет разрыв цепи, а для низкочастотной со­ ставляющей-— очень большое сопротивление. Таким об­ разом, на сопротивлении R выделяется напряжение, из­ меняющееся по закону модулирующего напряжения (обычно оно является напряжением низкой частоты). Это напряжение через разделительный конденсатор С2 подается на усилитель низкой частоты. Одновременно конденсатор С2 служит для исключения подачи на уси­ литель низкой частоты постоянной составляющей на­ пряжения, выделяемого также на сопротивлении R. Ем­ кость такого конденсатора должна быть достаточной (■несколько тысяч пикофарад) для пропускания колеба­ ний низкой частоты. Величину емкости С\ выбирают так, чтобы ее сопротивление токам низкой частоты было значительно больше величины нагрузочного сопротив­ ления R.

В параллельной схеме (рис. V.6, е) переменное на­ пряжение с контура LC подается на анод диода через конденсатор С\. Высокочастотная составляющая анод­ ного тока диода проходит через этот конденсатор, диод и контур, а составляющие постоянного тока и низкой частоты проходят через диод и нагрузочное сопротив­ ление R, так как конденсатор Сі представляет очень большое сопротивление для тока низкой частоты. На сопротивлении R выделяются постоянное напряжение и напряжение звуковой частоты. Последнее через конден­ сатор С2 подается на усилитель низкой частоты. Диод­ ный детектор является наиболее распространенным в схемах современных приемников. Достоинством его яв­ ляется незначительное искажение модулирующего сиг­ нала, обусловленное большим прямолинейным участком характеристики диода (рис. Ѵ.6, а), а недостатком — относительно низкое входное сопротивление и малая чувствительность.

При анодном детектировании, схема которого при­ ведена на рис. Ѵ.7, а, а процессы в ней иллюстрируются рис. Ѵ.7, б, используется нелинейность нижнего участка анодно-сеточной характеристики триода. На управляю­ щую сетку его с сопротивления RK подается большое отрицательное напряжение Ес. При отсутствии сигнала на сетке лампа почти заперта. Значительный анодный

226

ток протекает через нее только в положительные полупериоды входного напряжения. Величина импульсов анодного тока пропорциональна амплитуде сеточного напряжения, и, следовательно, она изменяется по зако­ ну модулирующего напряжения, т. е. с низкой частотой.

Рис. V.7. Схема анодного детектора на триоде (а) и графики, поясняющие про­ цессы в ней (б)

С такой же частотой изменяется среднее значение анод­ ного тока Iаср, а следовательно, и напряжение на со­ противлении нагрузки /?а- Напряжение низкой частоты с сопротивления нагрузки через разделительный кон­ денсатор Сс подается на вход усилителя низкой часто­ ты. Конденсатор Са шунтирует сопротивление нагрузки по высокой частоте.

Главными достоинствами такого детектора являются большое входное сопротивление, обеспечивающее высо­ кий коэффициент усиления и хорошую избирательность предыдущего каскада, а также способность работать при слабых сигналах. Однако в анодном детекторе при сильных сигналах возникают большие искажения.

Примеры схем сеточных детекторов на триодах при­ ведены на рис. Ѵ.8, а, б. Детектирование в них происхо­ дит в цепи управляющей сетки совершенно аналогично

Рис. Ѵ .8. Схемы детекторов:

а, б — сеточных на триодах; в — на полупроводниковом диоде; г — на транзисторе с общим эмиттером

диодному детектированию. Роль диода здесь выполняют управляющая сетка и катод лампы, причем сетка яв­ ляется как бы анодом диода. Так же как и в схеме диодного детектора, для выделения напряжения низкой частоты в цепь сетки включены большое нагрузочное сопротивление Rc и конденсатор Сс. В схеме рис. Ѵ.8, а сопротивление Rc включено последовательно с участком сетка — катод и шунтировано конденсатором Сс. Эта схема аналогична последовательной схеме диодного де­ тектора.

В схеме рис. Ѵ.8, б сопротивление Rc включено па­

228

детектирования модулированных колебаний в цепи сет­ ки появляется пульсирующий ток, состоящий из тока высокой частоты, постоянного тока и тока низкой ча­ стоты. Ток высокой частоты проходит через конденса­ тор Сс, а напряжение низкой частоты выделяется на сопротивлении Rc. Под действием напряжений высокой и звуковой частот анодный ток пульсирует. На сопро­ тивлении нагрузки Ra в анодной цепи выделяется толь­ ко напряжение низкой частоты, так как токи высокой частоты замыкаются через конденсатор С[. Напряжение низкой частоты через разделительный конденсатор С подается на вход усилителя низкой частоты. Достоин­ ством сеточного детектора являются сравнительно боль­ шой коэффициент усиления и высокая чувствитель­ ность. Недостаток его состоит в наличии больших иска­ жений, особенно при приеме сильных сигналов.

Детекторы на полупроводниковых диодах и триодах

В транзисторных приемниках широко используются амплитудные детекторы, собранные на полупроводнико­ вых диодах и триодах (транзисторах). Детектор на полу­ проводниковом диоде представлен на рис. V.8, в.

Существенным недостатком рассматриваемого де­ тектора является его низкое входное сопротивление, которое меняется с изменением величины входного сиг­ нала и температуры окружающей среды.

Для нормальной работы диодного детектора необ­ ходим сигнал напряжением не менее 1 в.

В детекторах, собранных на транзисторах, наиболее часто применяется схема с общим эмиттером, в которой нагрузочное сопротивление включено в цепь коллектора.

Схема детектора такого типа показана на рис. V.8, г. Она в некоторой степени аналогична схеме анодного детектора на электронной лампе. Однако процесс детек­ тирования в схеме детектора на транзисторе сложнее, так как из-за кривизны входной характеристики тран­ зистора сигнал дополнительно детектируется в цепи базы аналогично сеточному детектированию в электрон­ ной лампе. В результате уменьшается основной эффект детектирования, обусловленный нелинейностью харак­ теристики коллекторного тока.

Детектор на транзисторе одновременно с детектиро­ ванием еще и усиливает сигнал. В этом его преимуще­

229