2.41  Назначение и основные характеристики усилителей радиосигналов

 

Усиление сигналов в приёмнике может происходить до преобразователя частоты, т.е. на принимаемой частоте, и после преобразователя - на промежуточной частоте. Усиление на частоте принимаемого сигнала осуществляется с помощью усилителей радиочастоты (УРЧ). Кроме усиления должна обеспечиваться и частотная избирательность. Диапазонные УРЧ должны иметь контуры с переменной настройкой. Они чаще всего выполняются одноконтурными. Активным элементом усилителя служит полевой или биполярный транзистор в дискретном или интегральном исполнении. В усилителях промежуточной частоты предпочтение отдается биполярным транзисторам вследствие обеспечения ими более высокого коэффициента усиления.

Основные электрические характеристики усилителей:

1. Резонансный коэффициент усиления напряжения .

2. Избирательность усилителя показывает относительное уменьшение усиления при заданной расстройке. Усилителем промежуточной частоты в основном определяется избирательность по соседнему каналу приёма.

3. Коэффициент шума, определяющий шумовые свойства усилителя.

4. Искажения сигнала в усилителе. Искажения могут быть: нелинейные, вызываемые нелинейностью характеристик активного элемента и линейные-амплитудно-частотные и фазо-частотные.

5. Устойчивость работы усилителя определяется его способностью сохранять в процессе эксплуатации основные характеристики, а также отсутствием склонности к самовозбуждению.

Схемы резонансных усилителей на невзаимных элементах

В усилителях радиосигналов находят применение в основном две схемы включения активного элемента: с общим эмиттером и общей базой, в каскадах на биполярных транзисторах, с общим истоком или общим затвором в усилителях на полевых транзисторах.

 

Рассмотрим основные особенности построения схем УРЧ. На рисунке 3.1 приведена схема резонансного усилителя на полевом транзисторе с общим истоком. Его отличие от резисторного в том, что в цепь стока включен колебательный контур, содержащий индуктивность  и ёмкость . Настраивается контур на резонансную частоту конденсатором переменной ёмкости или варикапом . В схеме применено последовательное питание стока через развязывающий фильтр  и индуктивность . Поскольку величина ёмкости конденсатора  в 50...100 раз превышает максимальную настроечную ёмкость , то резонансная частота контура определяется практически только параметрами  и .

На частоте резонанса контур имеет наибольшее эквивалентное активное сопротивление. При этом коэффициент усиления усилителя максимален, называемый резонансным. На частотах, отличающихся от резонансной, эквивалентное сопротивление и коэффициент усиления уменьшаются, что определяет избирательные свойства усилителя.

Исходный режим на затворе определяется величиной падения напряжения тока истока на . Ёмкость  устраняет отрицательную обратную связь по переменному току. Конденсатор  разделительный. Резистор  служит для подачи исходного напряжения на затвор.

На рисунке 3.1 показано автотрансформаторное подключение контура к стоку транзистора для повышения устойчивости усилителя. В каскадах на биполярных транзисторах частичное (трансформаторное или автотрансформаторное) подключение контура к активным элементам используется не только для повышения устойчивости усилителей, но и для уменьшения шунтирования контура сравнительно малыми входными и выходными сопротивлениями биполярных транзисторов. Так на рисунке 3.2 приведена схема с двойной автотрансформаторной связью контура  с транзисторами через отводы с коэффициентами трансформации  и . Напряжение питания на коллектор подано через развязывающий фильтр  и часть витков катушки индуктивности контура . Режим по постоянному току и температурную стабилизацию обеспечивают с помощью резисторов , , . Ёмкость  устраняет отрицательную обратную связь по переменному току.

 

Конденсатор  разделительный, предотвращает попадание питающего напряжения коллектора в цепь базы следующего каскада.

В схеме на рисунке 3.3 контур имеет трансформаторную связь с коллектором транзистора данного каскада и автотрансформаторную со входом следующего. Трансформаторная связь конструктивно более удобна.

Особенности  усилителей промежуточной частоты вытекают из того, что они обеспечивают основное усиление и основную избирательность приёмника супергетеродинного типа. Требуемый коэффициент усиления по напряжению УПЧ обычно составляет величину порядка . Усилителем промежуточной частоты в основном определяется форма частотной характеристики приёмника и избирательность по соседнему каналу приёма.