Расчёт диапазонных резонансных усилителей радиочастоты: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиоприёмных устройств

Министерство связи России

Сибирская государственная академия телекоммуникаций и информатики

А. И. Фалько

РАСЧЁТ ДИАПАЗОННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ РАДИОЧАСТОТЫ

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию

радиоприёмных устройств

Новосибирск 1996

          Методические указания содержат рекомендации по расчёту диапазонных резонансных усилителей радиочастоты при частотно-независимой и при частотно-зависимой связи контура с нагрузкой. Рекомендуется использовать при курсовом и дипломном проектировании радиоприёмных устройств.

          Кафедра приёмо-передающих устройств, цикл радиоприёмных устройств.

          Илл. 7 Список лит. – 6 назв.

          Рецензент: Матвеев В. А.

          Для специальностей 2301 и 2307 дневной и заочной форм обучения.

          Утверждено редакционно-издательским Советом СибГАТИ в качестве методических указаний.

ВВЕДЕНИЕ

          Усилитель радиочастоты (УРЧ) вместе со входной цепью образует преселектор. Количество резонансных контуров (фильтров) в преселекторе определяется избирательностью по зеркальному каналу. Применение УРЧ позволяет улучшить реальную чувствительность приёмника. УРЧ выполняется на дискретных элементах или являются составной частью интегральных микросхем. Резонансные УРЧ предпочитают выполнять на отдельных транзисторах. До частот 4…6 ГГц используют как полевые, так и биполярные транзисторы. На более высоких частотах только полевые.

          Расчёт УРЧ ведётся после расчёта резонансных контуров, входных цепей [1, 2] и высокочастотных параметров транзисторов [3]. Исходными данными для расчёта УРЧ являются:

          1. Диапазон рабочих частот.

          2. Требования к преселектору: избирательность по зеркальному каналу, неравномерность в полосе пропускания и по диапазону.

          3. Параметры транзистора.

          4. Параметры контура.

          5. Входное сопротивление следующего за УРЧ каскада.

1. СХЕМЫ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

          1.1. Преселекторы с усилителями на полевых транзисторах

          На рис.1 приведена схема преселектора, в которой УРЧ построен на полевом транзисторе и последующий каскад также выполнен на полевом транзисторе.

В этом случае и входной и выходной контуры можно подключать ко входам транзисторов полностью (n₁ = n₂ = 1). Методика расчёта УРЧ для этого варианта схемы приведена в [4].

          Нагрузкой УРЧ может быть биполярный транзистор или интегральная микросхема (ИМС) с относительно малым входным сопротивлением. Тогда подключение выходного контура УРЧ к нагрузке должно быть частичным, чтобы шунтирование контура было в допустимых пределах. В зависимости от диапазона усиливаемых частот и соотношения между эквивалентной (Q_Э) и конструктивной (Q_К) добротностями контуров их подключение ко входам последующих каскадов может быть с постоянным или частотно-зависимым коэффициентом включения n₂. На рис. 2 и 3 приведены схемы счастотно-независимой связью контура с нагрузкой. На рис. 2 применено автотрансформаторное подключение контура к несимметричному входу интегральной микросхемы (ИМС). На рис. 3 приведена схема с трансформатарной связью контура с симметричным входом ИМС.

Схема с частотно-зависимой связью контура УРЧ с нагрузкой приведена на рис. 4.

В ней применена комбинированная: внутриемкостная (С_СВ) и трансформаторная (L_С2) связь контура УРЧ со входом последующего каскада (ИМС). Такая связь может потребоваться на нерастянутых диапазонах. Её применение позволяет сохранить эквивалентную добротность, необходимую для получения требуеиой избирательности по зеркальному каналу и неравномерности в полосе пропускания преселектора. На рисю 4 показано соединение второго входа микросхемы с землёй через ёмкость С_Р. Такое соединение может потребоваться при симметричном входе ИМС, если гальваническая связь с землёй нежелательна.

          1.2 Преселекторы с усилителями на биполярных транзисторах

          В преселекторах на биполярных транзисторах используется частичное включение и входного и выходного контуров. Связь контура УРЧ со входом ИМС может быть несимметричной, если вход ИМС несимметричный, или симметричной, если вход ИМС симметричный. Коэффициенты включения могут быть и частотно-независимые (рис. 5) и частотно-зависимые (рис. 6).

Частотно-зависимые включения контура входной цепи ко входу УРЧ и выходного контура УРЧ к нагрузке применяется на нерастянутых диапазонах, когда неоьходимо сохранить неизменными эквивалентные добротности контуров.

2. УСИЛИТЕЛИ РАДИОСИГНАЛОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

          Отрицательная обратная связь широко используется для улучшения линейности характеристик активных элементов (АЭ) радиочастотного тракта. Нелинейность характеристик АЭ приводит к таким нежелательным явлениям как перекрёстная модуляция сигнала помехой, взаимная модуляция при действии нескольких помех, блокирование сигнала помехой и т. д. [5].

          Рассмотрим возможности применения отрицательной обратной связи (ООС) для уменьшения параметра нелинейности биполярного транзистора на примере перекрёстной модуляции сигнала помехой. Количественно перекрёстная модуляция оценивается коэффициентом

                                                                                         (2.1)

где  - параметр нелинейности АЭ;

 - крутизна характеристики прямой передачи;