Усилители промежуточной частоты (УПЧ)
УПЧ предназначены для усиления
входного сигнала (сигнала промежуточной частоты) до величины, обеспечивающий
нормальную работу детектора и создания необходимой избирательности приёмника по
соседнему каналу. Как и в других типах усилителей, частотные искажения
сигналов, вносимые усилителем не должны превышать допустимых пределов. С этой
точки зрения идеальным является каскад с прямоугольной АЧХ, что реально не
представляется возможным. Применение в качестве нагрузки специальных полосовых
фильтров позволяет приблизить АЧХ к прямоугольной форме. В зависимости от
назначения приёмника полосовые усилители (УПЧ) могут иметь полосу пропускания
от сотен Гц до десятков МГц с коэффициентом усиления (80-120)дб или 10-10
.
Основными показателями при оценке УПЧ являются:
Ø Коэффициент усиления Ко, определяемый на средней частоте полосы пропускания.
Ø Избирательность. В УПЧ она может характеризоваться как значениями полосы пропускания и ослабления с/о при заданной расстройке Dfс, так и коэффициент прямоугольности резонансной кривой Кnd. Как правило, этот коэффициент определяется на уровне d=10.
Ø Коэффициент шума. Для УПЧ требования минимального коэффициента шума особенно важно в приемниках СВЧ диапазона с диодным смесителем, т.к. шумовые свойства УПЧ во многом определяют уровень шумов приемника и определяют чувствительность.
Ø Степень искажения сигнала.
Ø Устойчивость и надежность работы. Это не только отсутствие склонности к самовозбуждению, но и стабильность формы резонансной характеристики в процессе эксплуатации.
Ø Мощность, потребляемая от источника питания.
Ø Простота схемы и конструкции. УПЧ, у
которых отношение полосы пропускания к промежуточной частоте меньше 0,1 принято считать узкополосным, в
отличие от широкополосного, когда это отношение больше 0,1.
Практически находит применение
большое разнообразие схем УПЧ, среди которых усилители с нагрузкой в виде
связанных контуров. УПЧ с нагрузкой в виде фильтров сосредоточенной селекцией,
которые применяются в приёмниках с относительно узкой полосой пропускания и
малым числом каскадов. В качестве фильтра используется цепочка из нескольких
одинаково настроенных контуров с равными параметрами связи между ними. Для
повышения избирательности усилителей интерес представляют электромехенические
фильтры сосредоточенной селекции, в которых вместо контуров используются
системы связанных механических резонаторов. Упрощенная схема такого фильтра
включает преобразователь электрических колебаний в механические, механические
резонаторы и обратный преобразователь. Отличительной особенностью механических
колебательных систем, является их высокая добротность. В зависимости от
материала Q=2х10 до 10х10
, что
позволяет создать фильтры с коэффициентом прямоугольности резонансной кривой
близкой к 1 и относительной полосой пропускания порядка 0,1%.
Для получения полос пропускания в
пределах сотен Гц применяются УПЧ с нагрузкой в виде кварцевых фильтров. Однако
он может обеспечить избирательность по соседнему каналу. Резонансная
характеристика такого фильтра в первом приближении соответствует характеристике
одиночного контура высоким коэффициентом прямоугольности.
|
|
|
UпрUпр
При необходимости получения достаточно большого усиления сигнала ПЧ используют широкополосные усилители, к которым относятся:
Ø Усилитель с парами симметрично
расстроенных одноконтурных каскадов. В каждой паре каскадов один из контуров
настраивается на частоту ниже промежуточной fпр, а другой на частоту выше промежуточной
fпр. Резонансная кривая пары
расстроенных контуров определяется произведением резонансных кривых с учётом их
расстройки относительно средней частоты.
Ø Усилитель с одноконтурными каскадами, настроенными на три частоты. Три соединенных каскада настраиваются следующим образом.
Ø Один настроен на среднюю частоту полосы пропускания усилителя fпр, два других образуют симметрично расстроенную пару.
При сравнительной оценке различных схем УПЧ можно сделать следующий вывод:
простейшими УПЧ по конструкции и по обеспечению настройки являются резонансные усилители. Но эти схемы обладают весьма низкой избирательностью и малым предельным значением произведения коэффициента усиления на полосу пропускания.
С точки зрения избирательности предпочтительнее каскады с фильтром сосредоточенной селекции, но это в свою очередь связано с необходимостью существенного увеличения добротности контуров.
В случае, когда основной задачей усилителя является обеспечение высокого коэффициента усиления, а требования по избирательности сравнительно невелики, целесообразно применять схемы с расстроенными тройками и двойками каскадов.
Высокая избирательность при малом числе каскадов может быть обеспечена при использовании фильтров сосредоточенной селекции или системы двух связанных контуров.
Если к усилению предъявляются жесткие требования по линейности и стабильности фазовых характеристик целесообразно применять резонансный усилитель.
Аналогичный УВЧ с фиксированной настройкой. Для построения одноконтурных УПЧ широко применяются интегральные схемы.
9+6:9В
УПЧ с фильтром сосредоточенной селекции (ФСС) на LCэлементах. Ряд контуров связан между собой индуктивной или ёмкостной связью. Связь со следующим каскадом может быть трансформаторной или автотрансформаторной. Степень связи с ФСС выбирается исходя из согласования Rвх следующего каскада.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.