Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 8

g₁=g_c+g_H=g₀₁ — в режиме «на проход»;

g₁=g_c+g₀₁— в режиме «на отражение»;

  -  полоса пропускания нерегенерированного фильтра.

Эффективность регенеративных усилителей определяется как произведение корня квадратного из коэффициента    усиления мощности на полосу пропускания

Основная  особенность  РУ состоит в том,  что    их    эффективность не зависит от степени регенерации, является величиной по стоянкой и зависит от конструкции резонансного контура.

Подставляя значения К_р и П, имеем:

Сравнение эффективности РУ в различных режимах работы показывает, что отражательные усилители обладают в два раза большей эффективностью. Это означает, что при одинаковом усилении они имеют в два раза большую полосу пропускания. Усиление в РУ достигается только за счет уменьшения полосы пропускания не регенерированного колебательного контура. Про­извольное задание полосы и усиления без изменения конструк­ции усилителя невозможно.

Коэффициент шума регенеративного усилителя может быть найден из эквивалентных схем рис. 1.16 и 1.17

В соответствии с определением

где

i — индексы всех активных проводимостей, входящих в экви­валентную схему;

τ_i— относительная шумовая температура проводимостей. В   режиме   «на   проход»

следовательно,

Как видно из формулы, на коэффициент шума регенеративно­го усилителя существенное влияние оказывают шумы нагрузки.

При

Поэтому весьма важным является уменьшение и даже исключе­ние шумов проводимости нагрузки путем использованиярежима «на отражение» с циркулятором.

В этом случае

При   выполнении   условия

Если использовать механизмы усиления, при которых относи­тельная температура шумов γ_G, генерируемых отрицательной про­водимостью, меньше или равна единице, то Кш <2. Полученные выражения можно использовать для оценки потенциальных воз­можностей регенеративных усилителей любого типа. При изуче­нии конкретных типов РУ необходимо уточнить значения γ_G и корректировать выражение для П в случаях, когда имеет место изменение отрицательной проводимости в полосе пропускания фильтра. Это обстоятельство необходимо иметь в виду, напри­мер, при рассмотрении параметрических и квантово-механических регенеративных усилителей.

Кроме того, регенеративные усилители являются потенциаль­но-неустойчивыми, особенно при β≈1. При технической реализа­ции они требуют принятия мер повышения стабильности всех па­раметров устройства.

Рассмотренная методика используется для анализа каскадов приемных устройств различного назначения.

2.   СОВРЕМЕННАЯ   ЭЛЕМЕНТНАЯ   БАЗА ПРИЕМНЫХ   УСТРОЙСТВ

2.1.   Входные  устройства

Входным устройством называется та часть приемной системы, которая связывает приемную антенну с первым каскадом усиления сигнала. Входное устройство выполняет следующие основные функции:

обеспечение предварительной частотной селекции (избиратель­ности)  сигналов  (выделение спектра полезных сигналов на фоне помех);

обеспечение передачи слабых сигналов с минимальными поте­рями, с целью обеспечения минимального коэффициента шума при­емного   устройства.

Для выполнения этих функций входное устройство должно быть согласующим устройством (трансформатором сопротивлений и обладать   избирательностью   по   частоте).

Кроме того, в радиолокационных станциях входное устройство обеспечивает защиту чувствительных первых каскадов приемника от воздействия мощного зондирующего импульса в момент излу­чения   передающим   устройством.

Для выполнения этих функций входное устройство должно вклю­чать СВЧ коммутирующие элементы или ограничители мощности.

Качество работы входного устройства характеризуют следу­ющие   технические   параметры:

коэффициент   передачи   напряжения   K_{u вх};

коэффициент   передачи   мощности   К_{р вх};

полоса   пропускания   П_вх;

ослабление помехи σ_п при заданной расстройке ∆f относительно частоты   сигнала;

диапазон   перестройки  

время   переключения t_v;

полная просачивающаяся мощность зондирующего импульса P_{пр ос};

коэффициент     шума     К_{ш вх}.

По построению входные устройства подразделяются на устрой­ства, выполненные на элементах с сосредоточенными и распре­деленными  параметрами.

В качестве элементов с распределенными параметрами исполь­зуются коаксиальные кабели, волноводы, полосковые и микрополосковые линии. К ним предъявляются следующие основные требо­вания: малые затухания сигналов, малые габариты и масса, высо­кая электрическая прочность, технологичность в производстве и  идентичность  параметров.

Коаксиальные кабели используется до частот, составляющих 20 ГГц. Затухание у них мало и меняется с ростом частоты в пре­делах   10^-3... 5 . дБ/м.

Волноводы в диапазоне частот 0,3...150 ГГц характеризуются примерно таким же затуханием. В настоящее время имеются и более высокочастотные волноводы, однако потери в них составля­ют десятки дБ.

В РЛС с ФАР из-за большого числа приемных каналов чаще используются малогабаритные микрополосковые линии, несмотря на то, что в них затухание сигналов на порядок выше по сравне­нию с волноводами.

Коммутирующие устройства или ограничители мощности долж­ны иметь большой коэффициент ослабления и малую просачива­ющуюся энергию мощных входных сигналов, малое время восста­новления, незначительное ослабление маломощных полезных сиг­налов, большую широкополосность и технологичность.

Диодные ограничители выполняются на полупроводниковых структурах р—п и р—i—п. Диодные структуры различаются уров­нем ограничиваемой мощности и быстродействием. Структуры на р—i—п диодах ограничивают сигналы на уровне, на 3...4 порядка превосходящем уровень ограничения р—п диодов. Последние менее быстродействующие и срабатывают за десятки мкс, в то время как срабатывание р—i—п диодов составляет десятки не. Обычно ис­пользуют последовательное включение ограничителей: первые из них строятся на р—1—п структурах, последующие на р—п диодах.

Полупроводниковые ограничители мощности хорошо работают в диапазоне частот 1,5...5 ГГц. При этом они ослабляют мощность

интенсивных входных сигналов на 80...100 дБ, а слабых—не более чем  на   1   дБ.