книги из ГПНТБ / Федорцов Б.Ф. Усилители радиосигналов

ВОЕННАЯ КРАСНОЗНАМЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ

Б. Ф. ФЕДОРЦОВ

УСИЛИТЕЛИ

РАДИОСИГНАЛОВ

■ S 7 J 2

Ленинград

1 9 6 4

ГлавауГ

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ УСИЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ РАДИОСИГНАЛОВ

Под усилителем радиосигналов понимается устройство, осу­ ществляющее усиление колебаний, модулированных по ам­ плитуде, частоте, фазе, или усиление импульсно-модулирован- ных радиосигналов. Усилитель радиосигналов может содержать один или несколько каскадов. Каждый каскад представляет собою сочетание электронной лампы пли транзистора с селек­ тивной системой. В качестве селективной системы"в усилителе радиосигналов используются одиночные резонансные контуры, связанные резонансные контуры, фильтры сосредоточенной селекции, кварцевые или электромеханические фильтры.

Усилители радиосигналов можно классифицировать по сле­ дующим основным признакам:

1. По диапазону усиливаемых частот

а) Усилителц в диапазоне относительно низких частот,

характеризующиеся тем, что нагрузка каскада определяется сопротивлением резонансной системы, а выходное сопротивле­ ние -предшествующей и входное сопротивление последующей лампы или транзистора настолько велики, что их влиянием на резонансную нагрузку можно пренебречь.

б) Усилители в диапазоне средних частот, характеризую­ щиеся тем, что резонансная система, а также выход предше­ ствующей и вход последующей лампы или транзистора по своим сопротивлениям соизмеримы.

в) Усилители в диапазоне относительно высоких частот,

характеризующиеся тем, что нагрузка каскада определяется в основном не резонансной системой, а выходным и входным сопротивлениями лампы или транзистора.

2. По ширине полосы пропускания

а) Узкополосные усилители, имеющие относительно узкую по сравнению со средней частотой настройки полосу пропус­ кания. Эти усилители характеризуются тем, что в них отно­ шение полосы AF к средней частоте настройки / 0 менее одной

десятой, т. е. ДF , 1 '

/о

б) Широкополосные усилители, обладающие относительно широкой по сравнению со средней частотой настройки полосой пропускания. Эти усилители характеризуются тем, что в них отношение полосы ДF к средней частоте настройки / 0 равно или

AF 1

/о

3.По диапазону перестройки

а) Усилители с фиксированной настройкой, осуществляю­ щие усиление радиосигналов на одной / 0 или нескольких / 01, /o2i • • ■, /од фиксированных частотах при скачкообразном пере­ ключении с одной на другую частоту. Главное требование к таким усилителям—максимальное усиление и возможно более высокая избирательность на заданных частотах настройки.

б) Диапазонные усилители, перестраиваемые в некотором диапазоне частот от частоты / 0ми„ до частоты / 0макс. Для этих усилителей важнейшим требованием является условие возможно более равномерного по диапазону усиления и избирательности при*сохранении достаточно.высоких абсолютных величин уси­ ления и избирательности. ■

А. По электроду, являющемуся общим для цепей входа и выхода усилителя

а) Для ламповых схем—с общим катодом, общей сеткой и общим анодом.

б) Для схем на транзисторах—с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором.

5. По виду нагрузки

а) С одиночным резонансным контуром в нагрузке.

б) Со связанными резонансными контурами в нагрузке. в) С фильтром сосредоточенной селекции.

г) С кварцевым фильтром.

д) С электромеханическим фильтром.

6.По схеме соединения лампы или транзистора с селек­ тивной системой

а) С полным включением резонансной системы. б) С автотрансформаторным включением.

в) С трансформаторным включением.

7.По схеме питания

а) Последовательная схема, характеризующаяся тем, что источник питания, резонансная нагрузка и лампа или транзи­ стор включаются последовательно.

4 '

б) П араллельная схема, отличающаяся гем, что питание к аноду или коллектору! подводится по специальной цепи, параллельной резонансной нагрузке.

§ 2. ОБОБЩЕННАЯ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ. ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

Усилительный каскад можно представить в виде системы,

тырехполюсника подается колебание от источника сигнала, а на выход подключается нагрузка. ,

1. Внутренние параметры усилителя

Лампа или транзистор как активный линейный четырех­ полюсник в наиболее удобной для расчета системе ^-парамет­ ров описывается системой уравнений:

Коэффициенты этих уравнений имеют размерности проводимо­ сти и представляют собою внутренние параметры четырехпо­ люсника. Как известно, физическое содержание этих парамет­ ров имеет следующий смысл: Yn — входная статическая про­ водимость при закороченном выходе, У22 - выходная статиче­ ская проводимость при закороченном входе четырехполюсника, У,)—-прямая проходная статическая проводимость или крутизна при закороченном выходе, У12 -обратная проходная статиче­ ская проводимость или обратная крутизна усилителя при зако­ роченном входе четырехполюсника. Следует иметь в виду, что указанные внутренние параметры не зависят от характеристик источника сигнала и нагрузки, а определяются внутренней структурой и режимом работы лампы или4транзистора.

Для характеристики шумовых свойств четырехполюсника

5

у активных четырехполюсников всегда больше единицы и опре­ деляется физической природой и внутренним режимом работы четырехполюсника. Для ламп в качестве шумовых парамет­ ров чаще задается не относительная температура шума, а со­ противление шума Яш и коэффициент /г, характеризующий флюктуации тока в- сеточной цепи лампы.

2. Внешние параметры усилителя

Схема замещения четырехполюсника, описываемая приве­ денными выше уравнениями (2.1), может быть Т- или П-

Щ-

Рис. 2.

образной. Более удобной является П-образная схема, содер­ жащая три проводимости и зависимый источник тока (рис. 2). Лодсоединим ко входу четырехполюсника непосредственно или с помощью трансформирующей схемы источник сигнала в виде

6

генератора тока 1С' с выходной проводимостью У /, а к выходу непосредственно или через трансформирующую схему на­ грузку У л' (рис. 2а). Трансформация на выходе в общем слу­ чае осуществляется в последовательности: нагрузка (вход сле­ дующего каскада) —выходной контур каскада—выход лампы или транзистора рассматриваемого усилителя. Соответствующие трансформации осуществляются применением автотрансформа­ торных (рис. 26) или трансформаторных (рис. 2в) схем. При значениях коэффициентов трансформации идеального трансфор­ матора, равных

проводимость нагрузки, пересчитанная к выходу лампы или

где /С—комплекс коэффициента усиления по напряжению, определение которого дается ниже.

7

б) для четырехполюсника рис. 2а, с учетом влияния обрат­

Ау ,, - Ус

5)Коэффициент усиления по мощности

8

стройке в резонанс цепей на входе и выходе усилителя, коэф­ фициент усиления по мощности характеризует отношение актив­ ной мощности в нагрузке, пересчитанной к зажимам 2 —2', к активной мощности, потребляемой входом усилителя на зажи­ мах 1 —Г, т, е.

и Н

GBV

где GBXи GH' —активные составляющие проводимостей Кв, и F H',

С целью оценки потенциальных возможностей каскада, вне зависимости от величины нагрузки, усилитель характеризуется коэффициентом усиления по мощности при согласованной на­ грузке, когда G'liC= G BbIx.

Тогда

где GBUX, GBX, GH' —активные составляющие проводимостей Увых,

иУ /.

6)Избирательность, оцениваемая • характеристикой избира­ тельности каскада.

При использовании в нагрузке каскада в качестве селек­ тивной системы одиночных или связанных резонансных конту­ ров обычно достаточно оценить среднюю частоту настройки / 0, полосу пропускания ДF и полосу мешания ДFM, отсчитываемые на заранее обусловленных уровнях, а также неравномерность характеристики в пределах полосы пропускания. Степень при­ ближения характеристики избирательности к идеализированной

характеристике прямоугольной формы оценивается коэффи­ циентом прямоугольностн

Исли в нагрузке каскада используется одиночный резонанс­ ный контур, то его резонансная кривая или кривая избиратель­ ности соответственно определяются выражениями:

9