Устройства приема и обработки сигналов в ЗСР. Усилитель радиочастоты (УРЧ, УВЧ). Основные параметры

Устройства приема и обработки сигналов в ЗСР.

РПУ – это устройство предназначенное для фильтрации и усиления сигнала поступающего через антенны, а также преобразующих их к виду удобному для использования в оконечных устройствах.

Литература:

1.  под ред. Н.Н.Фомина уч. РПУ, М: РиС, 2004 г.

2.  под ред. Н.Н.Фомина уч.РПУ, М:РиС, 1996 г.

3.  под ред. А.П.Жуковского уч.РПУ М:1989 г.

4.  К.Е.Румянцев Прием и обработка сигналов; М:2004г.

5.  Арсланов и Рябков «РПУ»

6.  Н.Н. Буга и др. «РПУ» 1986г.

Усилитель радиочастоты (УРЧ, УВЧ)

Одна из необходимых функции это усиление радиосигналов для чего необходимы маломощный, экономичный иногда малошумящий транзисторы.

В настоящее время УРЧ могут выполняться как на дискретных так и на интегральных микросхемах и дискретных транзисторах. Дискретные транзисторы позволяют уменьшить уровень собственных шумов(повысив чувствительность и дальность), уменьшить помехи из-за нелинейных явлений в транзисторах.

УРЧ могут быть широкополосными на апериодических каскадах усиления. Они  меньше по габаритам,  легко миниатюризируются, дешевле, но пропускают очень много помех, очень в широкой полосе, что очень²  опасно для качественного приема. Наиболее часто используются резонансные УРЧ. Они имеют в составе резонансные контуры или фильтры замена контура, они пропускают сравнительно узкую полосу частот, в которой находится спектр сигнала и должны ослаблять внеполосные сигналы, которые называют помехами, причем в возможно более близкой к сигналу области.

Основные параметры УРЧ и требования к ним.

1.  Коэффициент усиления (К₀) не должен быть большим, чтобы не усиливать помехи в широкой полосе частот (из-за высоких частот и не достаточно больших добротностей) Обычно К_0урч примерно от 5-20

2.  Полоса частот должна быть не уже спектра сигнала, но должна быть достаточно узкой для ослабления помех. fгет – fсигн = fпромежут = 465 кГц

fпром = const – на ней вып. основн. усиление.

3.  Амплитудная характеристика (зависимость Uвых от Uвх) должна быть линейна для max по уровню входных сигналов.

4.  Достаточная стабильность основных параметров УРЧ (К₀, P_урч)

5.  Специальные требования (при необходимости):

1)  Малые собственные шумы

2)  Возможность выполнения автоматического регулирования усиления (АРУ)

3)  Усилители с повышенной линейностью (с выс. характеристиками ЭМС)

6.  Конструктивные особенности разного характера для поверхностного монтажа и др.

Классификация УРЧ.

1. По диапазону частот;
2. По типу усилительных приборов (биполярные транзисторы, на полевых транзисторах, на ЛБВ)
3. По схемам включения транзистора ( с общим эмиттером, с ОБ, каскодная схема (без контуров между ними))
4. По схемотехническим особенностям ( с полным или неполным включением контуров или фильтров, с нейтрализацией внутренней обратной связи), с глубокой ООС.
5. По конструктивной особенности разного характера (с поверхностным монтажом и др.)

Примеры схемотехники:

Этот первый вариант УРЧ с полным и не полным вкл. Контуров.

а)  на полевых на СВЧ входное сопротивление может снижаться от 50 до 150 Ом.

Достоинство а) простота подключения

Недостатки: снижает добротность.

К₀ может оказаться > К_0уст  с точки зрения самовозбуждения.

Поэтому вариант б) с неполным вкл.

На ВЧ входное сопротивление транзистора сильно шунтирует контур, что недопустимо расширяет полосу, в которой усил. много помех.

г) УРЧ на биполярном транзисторе с двойным неполным включением.

Выбор  коэффициента включения.

Анализ показал, что параметры УРЧ зависит от коэффициента включения.

Упрощенная эквивалентная схема по радиочастоте

Анализ показывает то, что существует оптимальная связь со стороны подключения наибольшей проводимости, которая обеспечит режим согласования нагрузки с источником сигнала, а согласование всегда дает max коэффициент передачи (по мощности)

Выбор усилительных приборов:

БТ

Достоинства полевых транзисторов: большое входное сопротивление на СВЧ R_вх →50Ω

Порядок выбора транзистора:

1)  грамотно выбрать тип усилительного прибора

2)  правильно выбрать схему включения ОЭ и ОБ или каскодная схема например ОЭ-ОБ, либо ОБ-ОБ с максим устойчив на СВЧ

3)  составить схему усилительного каскада со всеми деталями и выбрать параметры резистора обеспечивающий заданный режим по току и напряжению с учетом стабилизации в диапазоне температур.

4)  рассчитать входные и выходные и проходные параметры транзистора . Чем меньше ток, тем выше экономичность, чем больше ток тем лучше линейность проходных характеристик в окрестности рабочей точки.

5)  Рассчитать допустимый устойчивый коэффициент усиления по параметрам 4-х полюсника транзистора. По допустимому усилению и допустимой полосе пропускания рассчитать необходимые значения включения с учетом материала прошлой лекции.