Главная >  Снижение паразитного излучения 

1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12

к транзисторным блокам УКВ предъявляются такие же требования, что и к ламповым. Они должны обеспечивать следующие параметры:

диапазон принимаемых частот должен быть не уже 65,8-: 73 Мгц;

низкий коэффициент шума, при котором реальная чувствительность приемника (при отношении сигнал/шум, равном 26 дб) была бы не хуже нескольких микровольт;

достаточный коэффициент усиления (5-20 раз в зависимости от схемы блока);

полосу пропускания фильтра ПЧ 300-600 кгц;

ослабление сигнала зеркального канала, сигнала промежуточной частоты и других паразитных каналов приема;

малое излучение с частотой гетеродина;

высокую стабильность частоты гетеродина при изменении окружающей темпера1уры, напряжения питания, величины входного сигнала.

Построение транзисторных блоков УКВ

Общие сведения. Функциональная схема блока УКВ на транзисторах строится, как правило, следующим образом: входная цепь-- усилитель высокой частоты - смеситель - гетеродин - фильтр промежуточной частоты.

Чаще всего в схеме блока УКВ используются два транзистора (смеситель и гетеродин выполняются на одном транзисторе). Однако в более высококлассных моделях приемников блок УКВ может быть построен на трех транзисторах (при этом гетеродин выполняется на отдельном транзисторе) и даже на четырех (усилитель высокой частоты строится по каскодной схеме или используется двухкаскад-ный УВЧ).

Транзисторы, используемые в блоках УКВ, должны иметь высокую граничную частоту усиления по току, низкий коэффициент шума, малые внутренние обратные связи.

В блоках УКВ отечественных радиоприемников в настоящее время применяются транзисторы ГТ-313 н ГТ-322 (группы А н Б).

Входная цепь. К входным цепям блока УКВ на транзисторах предъявляются следующие требования: обеспечение минимального коэффициента шума приемника, большого коэффициента усиления по мощности, заданной полосы пропускания, согласования антенны с входным сопротивлением транзистора, используемого в каскаде УВЧ.

В стационарных моделях транзисторных приемников в диапазоне УКВ в качестве приемной антенны, как и в ламповых, чаще всего используется встроенный в футляр приемника петлевой вибратор с волновым сопротивлением 300 ом.

В переносных моделях применяется штыревая антенна с сопротивлением 40-75 ом. В зависимости от вида используемой антенны входная цепь блока УКВ выполняется симметричной (для первого случая) или несимметричной (для второго случая).

Так как коэффициент перекрытия частоты в диапазоне УКВ

, /макс 73

LiiH 65,8

сопротивление полуволнового вибратора можно считать активным во всем диапазоне. Сопротивление штыревой антенны, кроме активной составляющей, содержит в себе индуктивную Lg и емкостную Cg. Схема эквивалента штыревой антенны показана на рнс. 23. Параметры эквивалента антенны Rg, и Са зависят от размеров футляра приемника, длины и диаметра штыря.

Исходя из выполнения требований, предъявляемых к входной цепн (наибольшего коэффициента передачи и наименьшего уровня шума в заданном диапазоне частот), в наиболее массовых недорогих приемниках обычно используется ненастраиваемая входная цепь, индуктивно связанная с антенной (рис. 24).

Входной контур настраивается на середину диапазона (69,5 Мгц), полоса пропускания его выбирается равной 7,5 Мгц.

Вход бгока

Влсд

Рис. 23. Схема эквивалента штыревой антенны переносного приемника.

транзистору

Рис. 24.

Схема ненастраиваемой входной цепн.

Э(ЭГ?

25. Схема узкополосной входной цепн.

При такой полосе на вход транзистора УВЧ поступает весь диапазон принимаемых частот без существенного ослабления. Контур нагружен как со стороны антенны, так и со стороны усилителя высокой частоты малыми сопротивлениями. Для получения максимального коэффициента передачи вносимые сопротивления с обеих сторон должны быть одинаковыми. Связь входного контура с транзистором УВЧ обычно выбирается емкостной, так как емкостный делитель наиболее удобен при настройке схемы. Кроне того, две индуктивные связи с одним конту- Рис. ром конструктивно трудно выполнимы.

В высококлассных приемниках, где к блоку УКВ предъявляются очень жесткие требования по обеспечению помехоустойчивого приема в условиях наличия мощных полей мешающих станций, входную цепь делают узкополосной и перестраиваемой (рис.25).

Усилитель высокой частоты. Для обеспечения высокой реальной чувствительности приемника, ослабления сигнала зеркального и других паразитных каналов приема, а также для уменьшения просачивания на вход блока напряжения гетеродина блок УКВ должен содержать каскад УВЧ.

Лумовые свойства транзисторных блоков УКВ, как и ламповых, оцениваются коэффициентом шума. Уровень шумов блока УКВ слагается из уровней шумов входной цепи, УВЧ и преобразователя частоты. Однако коэффициент шума преобразователя прибавляется



к коэффициенту шума каскада УВЧ ослабленным в степени, обратно пропорциональной квадрату величины усиления УВЧ. Поэтому при достаточно большом усилении этого каскада шумами смесителя (преобразователя) можно пренебречь.

Основным источником шумов в каскаде УВЧ на транзисторах являются Шумы самого транзистора, обусловленные дискретной структурой тока через переходы и хаотическим тепловым движением носителей.

Условия получения минимального коэффициента шума для транзистора те же, что и для лампы. В транзисторном каскаде коэффициент Шума зависит от согласования входа транзистора с источником сигнала и от выбора рабочей точки (от тока эмиттера).

Шумы транзистора, обусловленные его конструкцией, качеством используемых полупроводниковых материалов и т. п., нельзя полностью устранить, однако их можно свести к минимуму, используя транзисторы с высоким значением а(Р)и/ (f), малыми значениями

TgH выбирая соответствующий режим работы транзистора.

В каскаде УВЧ блоков УКВ обычно используется транзистор ГТ-313Б, имеющий нормированный коэффициент шума (не более 7 дб), полученный расчетным Путем для частоты 180 мгц и сопротивления источника сигнала 75 ом. Для этого транзистора оптимальный.режим работы с точки зрения шумов следующий: ток эмиттера 2-3 ма, напряжение на коллекторе 3-7 в.

Величина коэффициента шума почти не зависит от схемы включения транзистора (с общим эмиттером или с общей базой) при условии обеспечения одинакового сопротивления источника сигнала /?н-

Для расчета высокочастотных цепей при конструировании блоков УКВ используются -параметры транзисторов. Усредненные значения этих параметров транзисторов ГТ-313 для схем включения с общим Эмиттером и общей базой, измеренные иа частоте 100 Мгц при /э=3 ма, приведены в табл. 4.

Таблица 4

Усредненные значения /-параметров транзисторов ГТ-313

Параметр

Схема включения

с общим эмиттером ,мсим

с общей базой мсим

8,8+/7,7

40-/ 28

-0,4-/0,95

-0.05-/0,15

31-/36

-31+/0.35

0.4-Ь/1.1

0,4-f/l.I

Параметр уп представляет собой входную проводимость транзистора при коротком замыкании иа выходе.

Параметр У2\ характеризует степень влияния входного напряжения на выходной ток при коротком замыкании иа выходе и назы-

вается проводимостью прямой передачи. По своему значению она аналогична крутизне S электронной лампы и в большой степени определяет усилительные свойства транзистора.

Параметр уи определяет степень влияния выходного напряжения на входной ток при коротком замыкании на входе и называется проводимостью обратной передачи.

Параметр представляет собой выходную проводимость транзистора при коротком замыкании на входе.

Значительные трудности при проектировании УВЧ вызываются наличием сильных паразитных обратных связей, к которым относятся: внутренняя обратная связь, обусловленная проводимостью обратной передачи транзистора yi2, и внешняя обратная связь из-за несовершенства экранировки входных и выходных цепей. Паразитная обратная связь вызывает возбуждение усилителя, взаимозависимость настроек его контуров, сужение полосы пропускания, снижение устойчивости работы усилителя и т. п. Для устранения внешней обратной связи необходимо применять рациональный монтаж высокочастотных цепей. Влияние уц можно уменьшить, используя в усилительном каскаде схемы нейтрализации или каскодное включение транзисторов.

Недостаток схем с нейтрализацией заключается в том, что они компенсируют внутреннюю обратную связь лишь при точном подборе всех элементов, входящих в их состав, н лишь на определенной частоте. К тому же в связи с разбросом параметров транзисторов, в том числе и величины у\2, для каждого каскада необходима своя нейтрализующая цепь.

Внутренняя обратная связь в схеме включения транзистора с общим Эмиттером больше, чем в схеме с общей базой. Хотя схема включения с общим эмиттером и позволяет получить более высокий коэффициент усиления, чаще всего в схемах УВЧ блоков УКВ применяется схема включения с общей базой. Она не требует нейтрализации и обеспечивает более равномерное усиление по диапазону, а на достаточно высоких частотах коэффициенты усиления схем с общим эмиттером примерно одинаковы

При выборе схемы включения необходимо учитывать также


-. Выход

-0 +

Рис. 26. Схема каскодиого усилителя ВЧ.

граничную частоту усиления используемых транзисторов. Высокочастотные транзисторы позволяют использовать схему включения с общим эмиттером, для менее высокочастотных транзисторов необхо-

4-350



димо применять включение по схеме с общей базой (предельная частота при этом увеличивается в 1Р1 раз, (1Р1 - модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте).

Максимальный коэффициент усиления по Мощности Км каскада резонансного УВЧ без нейтрализации определяется отношением У2\1у\2. Иногда для нолучення большого устойчивого коэффициента усиления применяется так называемое каскодное включение двух транзисторов по схеме общий эмиттер - общая база (рис. 26).

Для такой схемы

У1гэУ12б

У22Э Упб

где /э-параметры транзистора в схеме с общим эмиттером;

Уб- для схемы с общей базой;

Ук - параметры каскодной схемы. Если учесть, что упб2>У22э. то

Упк - У126

У12Э

Обратная проводимость эквивалентного транзистора (каскодно-го включения ОЭ-ОБ) примерно в 30 раз меньше, чем обратная проводимость транзистора в схеме ОБ. В связи с тем, что проводимость прямой передачи У21 (крутизна) в цепочечном включении уменьшается незначительно (~307о). выигрыш в коэффициенте усиления каскада УВЧ по мощности получается очень большим. Однако вследствие конструктивных и монтажных паразитных связей реализовать такое усиление не представляется возможным. Практически эта схема позволяет увеличить коэффициент устойчивого усиления на 10-12 дб.

В коллекторную цепь транзистора УВЧ включается одиночный резонансный контур или полосовой фильтр в зависимости от предъявляемых требований по избирательности. Контур УВЧ нагружен так же, как и входной контур, с двух сторон. Со стороны коллектора к нему подключается выходное сопротивление транзистора (несколько кнлоом). Нагрузкой контура УВЧ является входное cormo-тивленне преобразователя частоты (примерно 30-50 ом). Для обеспечения требуемой избирательности связь контура УВЧ с транзистором преобразователя обычно осуществляется через конденсатор малой емкости (3-5 пф).

Преобразователь частоты. В блоках УКВ на транзисторах используются преобразователи частоты двух типов: преобразователи с отдельным гетеродином и гетеродинные преобразователи на одном транзисторе.

Основным достоинством преобразователей с отдельным гетеродином является возможность выбора оптимального режима работы обоих транзисторов. Преобразователь должен работать на криволинейном участке характеристики при небольшом токе коллектора, а стабильная работа гетерод!ша обеспечивается при сравнительно больших токах. В гетеродинном преобразователе частоты на одном транзисторе трудно подобрать оптимальный режим работы, поэтому он работает с меньшей стабильностью при значительных нелинейных искажениях.

Однако с экономической точки зрения в схемах блоков УКВ преобразование частоты наиболее часто осуществляется с помощью


одного транзистора, выполняющего три функции: генерирование колебаний, смешение сигналов и усиление сигнала промежуточной частоты. Схема гетеродинного преобразователя частоты приведена на рнс. 27.

Обычно в блоках УКВ для радиовещательных приемников частота гетеродинэ выбирается выше частоты принимаемого сигнала. С целью уменьшения паразитного излучения гетеродина на частотах, попадающих в спектр 3-го телевизионного канала (77,25-83,75 Мгц), для преобразования частоты иногда используется вторая гармоника гетеродина.

Упрощенная схема гетеродина приведена На рис. 28. Частота настройки гетеродина в основном определяется параметрами контура LkCk. Напряжение обратной связи с контура через конденсатор С с.с подается на эмиттер. В цепи эмиттера включен дроссель Lnf, служащий для обеспечения условий самовозбуждения (баланса фаз) гетеродина . Гетеродин работает, как генератор с самовозбуждением в схеме с общей базой. На высоких частотах такая схема используется в связи с тем, что в схеме с общим эмиттером граничная частота транзистора значительно меньше (в 1Р1 раз).

Работу генератора удобно проследить по векторной диаграмме токов и напряжений, приведенной на рис. 29.

Ток коллектора связан с управляющим переменным напряжением, приложенным к зажимам эмиттер - база, следующим соотношением:

I2 = УaU,ef

На частотах УКВ диапазона поворот фазы крутизны составляет примерно -90°. За счет переменного тока коллектора /г на настроенном контуре Lk Ск возникает напряжение t/j, находящееся в фазе с током /2. Это напряжение воздействует через конденсатор обратной связи Cq.c и другие детали схемы на входной переменный

Vi=V 1н

Рис. 27. Схема преобразователя частоты с совмещенным гетеродином.

Рнс. 28. Упрощенная схема гетеродина по схеме с общей базой для частот УКВ диапазона.

Рис. 29. Векторная диаграмма токов и напряжений.

39



1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12