Усилители радиосигналов

В супергетеродинных приемниках усилители радиосигналов входят в состав преселектора, т.е. используются для усиления сигналов высокой частоты и включаются до ПрЧ, и как усилители сигнала промежуточной частоты (на выходе ПрЧ). Чаще всего они реализуются как резонансные усилители, амплитудно-частотная характеристика которых определяется свойствами фильтра, нагружающего усилитель. Усилители радиочастоты (УРЧ), входящие в состав преселектора, обычно используют фильтр, идентичный фильтру ВЦ и, если она является перестраиваемой, то и фильтр УРЧ должен быть перестраиваемым. В этом случае УРЧ выполняются резонансными с АЧХ по форме близкой к колоколообразной (одиночного колебательного контура). При неперестраиваемой конструкции преселектора, фильтры ВЦ и УРЧ выполняются с АЧХ, близкой к прямоугольной (П–образной) и центральной частотой, совпадающей со срединой принимаемого диапазона частот. Вне зависимости от способа реализации преселектора его фильтрующие системы должны обеспечивать требуемое подавление ЗК и канала прямой передачи. Ослабление соседнего канала (СК) по отношению к частоте принимаемого сигнала в преселекторе практически отсутствует, вследствие его близкого расположения к частоте полезного сигнала и широкополосности его АЧХ.

Современная структура тракта промежуточной частоты реализует способ сосредоточенной фильтрации (подавления) соседнего канала, когда полосовой фильтр с П-образной АЧХ используется в качестве нагрузки ПрЧ или первого каскада УПЧ (усилителя промежуточной частоты). В качестве полосовых фильтров в зависимости от значения f _пр могут использоваться многозвенные LC фильтры, реализованные на дискретных компонентах, фильтры на пьезокерамике, кварцевые, на поверхностных акустических волнах (ПАВ). В мобильных терминалах, обладающих малыми размерами, нашли широкое применение фильтры на ПАВ с низким внутриполосным и значительным внеполосным ослаблением, что обусловлено их низкой стоимостью и высокой повторяемостью характеристик. Включение одного-двух таких фильтров в нагрузку усилителя (преобразователя частоты) обеспечивает необходимое подавление СК, поэтому другие усилители тракта промежуточной частоты реализуются как резистивные.

Особенностью УПЧ, нагруженных на одиночные колебательные контура, при дискретной реализации каскадов тракта ПЧ является их широкополосность, позволяющая получить высокий коэффициент усиления на каскад с сохранением высоких фильтрующих свойств. Достижение наибольшего усиления достигается при выполнении условия максимального рассогласования (равенство внесенной в контур выходной проводимости АЭ собственного каскада и входной проводимости АЭ следующего каскада).

Цепочечное включение каскадов, используемое так же и при интегральной реализации, вызывает неустойчивость усиления (недопустимое изменение коэффициента усиления в полосе пропускания), создаваемое проводимостью обратной передачи в АЭ. Результирующая входная проводимость каждого каскада обладает сильной частотной зависимостью, обусловленной нелинейными свойствами цепи обратной комплексной проводимости внутри транзистора собственного каскада. Поскольку источником входного сигнала для каждого каскада является нагрузка предыдущего каскада, включающая внесенную в нее входную проводимость, то, складываясь с проводимостью источника, она вызывает деформацию АЧХ входного каскада. Следует отметить, что чем выше проводимость внутренней ОС, например БТ (емкость коллекторно-базового перехода С_кб и его сопротивление r_кб), тем сильнее взаимное влияние каскадов и выше частотные искажения сигнала в радиотракте. Мерой допустимого изменения проводимости источника сигнала, вызываемое внесенной проводимостью ОС является коэффициент устойчивости k_уст. Изучите методы повышения устойчивости резонансных усилительных каскадов (снижения частотных искажений), вызванных внутренней ОС в АЭ.

Обратите внимание на особенности построения усилителей СВЧ полосковой конструкции и способы повышения устойчивости (перевод транзистора из области потенциальной устойчивости в область безусловной устойчивости).

[1: с. 74-90, 3: с. 48-58, 4: с. 38-47, 6: 45-59, 8: с.593-604]

1. Какие каскады и почему обеспечивают избирательность по ЗК?

2. Изобразите принципиальную схему РУ и объясните назначение компонентов.

3. Как определяется резонансный коэффициент усиления РУ?

4. Каковы условия обеспечения максимального коэффициента усиления РУ?

5. Какие узлы радиотракта обеспечивают подавление СК?

6. К чему приводит наличие внутренней паразитной обратной связи в усилительном элементе РУ?

7. Как определяется устойчивость РУ? Что такое коэффициент устойчивости и коэффициент устойчивого усиления?

8. Каково назначение МШУ? Какие к ним предъявляются требования?