Главная >  Структурные схемы станций 

1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

1.2. Блоки УКВ

Обпще сведввиа

Высокочастотная часть ЧМ тракта радиовещательных радиоприемников всех типов (стацио1арных, переносных, автомобильных), состоящая из входной цепи ВЦ, усилителя высокой частоты УВЧ и преобразователя частоты ПрЧ (смесителя и гетеродина), выполняется, как правило, в виде функционально закоичениого узла - блока УКВ.

Это вызвано необходимостью максимально уменьшить излучения УКВ гетеродина на частотах, попадающих в спектр частот телевизионных каналов, чтобы исключить помехи при приеме телевизионных сигналов. Поэтому для перестройки в диапазоне УКВ в радиоприемниках в большинстве случаев используется отйельный механизм настройки. Поскольку этот механизм является элементом контура и может излучать, его необходимо помещать под экран блока УКВ и в других диапазонах не использовать.

Блок УКВ обеспечивает ряд важных параметров радиоприемника: диапазон принимаемых частот; коэффициент усиления; ширину полосы пропускания тракта промежуточной частоты; ослабление сигнала зеркального канала; ослабление сигнала с частотой, равной промежуточной, и другик побочных каналов приема; малое излучение гетеродина на частотах, попадающих в спектр телевизионных каналов; высокую стабильность частоты гетеродина при изменении температуры окружающей среды, напряжения питания, амплитуды входного сигнала.

В зависимости от типа и класса радиоприемного устройства, в котором используется блок УКВ, требования к последнему и схемные решения его отличаются друг от друга.

Перестройка контура гетеродина и сопряжеияых с иим контуров усилителя высокой частоты в диапазоне принимаемых частот осуществляется различными способами:

с помощью блока переменных индуктйвиостей, когда изменение частоты настройки контуров осуществляется за счет перемещения металлических или ферритовых сердечников внутри катушек;

с помощью блока конденсаторов переменйой емкости (блоком КПЕ);

с помощью диодов с переменной емкостью (варикапов), включенных параллельно перестраиваемому контуру. Изменение емкости этих диодов осуществляется sk счет изменения приложенного к ним управляющего напряжения.

Блоки УКВ на лампах

Входная цепь блока УКВ стационарного лампового приемника рассчитана иа подключение симметричной антенны- петлевого вибратора с волновым сопротивлением 300 Ом. Она должна обеспечивать максимальный коэффициент передачи по напряжеввю при требуемом отношении сигнал/шум, что необходимо для получения высокой реальной чувствительности приемника; достаточную избирательность по зеркальному каналу; уменьшение проникания напряжения гетеродина к гнездам антенны.

Входная цепь ламповых блоков УКВ чаще всего представляет собой одиночный широкополосный колебательный контур с фиксированной настройкой иа среднюю частоту УКВ диапазона (69,5 МГц). Полоса пропускания входной цепи равна или несколько шире диапазона УКВ (примерно 8 МГц).

Такая входная цепь позволяет упростить систему настройки и сопряжения настроек коИтуров УВЧ н гетеродина. Цспользуется индуктивная связь с антенной. Это позволяет подключать антенну ко входу приемника с помощью либо несимметричного (коаксиального) кабеля, либо симметричного (двухпроводного) фидера.


Рис. 110. Схема УВЧ С общей промежуточной точкой; Л-принципиальная схема; б-мостовая схема

Максимальный коэффициент передачи входной пени обеспечивается при выполнении условий оптимальной связи, когда затухания, вносимые в контур антенной и лампцй, одинаковы. Однако при проектировании входных цепей исходят не только из обеспечения максимального коэффициента передачи. Для получения высокой реальной чувствительности приемника необходимо также согласование по шумам, т.е. сопротивление антенны, приведенное к участку сетка - катод, должно быть оптимальным. Как правило, эти два условия не совпадают. При этом выбирают компромиссное решение.

ОДНИМ из таких решений, получивших наибольшее распространение, является схема усилителя высокой частоты с общей промежуточной точкой заземления (рис. 1.10), обеспечивающая согласование по мощности и по шумам. Получается это соответствующим выбором величины связи с антенной и точки заземления входного контура.

Каскад УВЧ блока УКВ используется для повышения реальной чувствительности приемника, поскольку в диапазоне УКВ уровень атмосферных и индустриальных


Рис. Каскодная схема УВЧ

помех сравнительно маЛ. Уровень шумов лампы в режиме преобразоЕ1аиия частоты больше уровня шумов лампы в режиме усилевня. При достаточно большом усилении каскада УВЧ реальная чувствительность приемника определяется в основном шумами входного контура и первой лампы, так как шумы последующих каскадов, пряведенные к сетке первой лампы, очень малы.

Каскад УВЧ применяется также для повышевия избирательности по зеркальному и другим побочным каналам приема и уменьшения проникания напряжения гетеродина на вход блока УКВ.

Наибольшее распространение в блоках УКВ стационарных радиол получили каскады УВЧ, выполненные иа триоде по схеме с общей промежуточной точкой или иа



лвойном триоде (в радиолах высшего класса) по каскодной сх ме (обш,ий катод -общая сетка) (рис. Ы1).

Применение триодов в каскаде УВЧ по сравнению с пентодами целесообразнее, поскольку они обладают более низким уровнем шума.

Схема УВЧ с общей промежуточной точкой (см. рнс. 1.10а) сочетает в себе достоинства схем с общим катодом и общей сеткой. Соответствующим выбором точки входного контура, соединяемой с общим проводом, можно увеличить входное сопротивление каскада по сравнению с каскадом УВЧ с общей сеткой, а также получить большую устойчивость, чем в усилителе с общим катодом.

Для повышения устойчивости усилителя и для уменьшения проникания напряжения гетеродина на вход бло-

ное сопротивление, малое излучение напряжения гетеродина, минимальное значение коэффициента шума. Для обеспечения этих требований в блоках УКВ используются односеточиые преобразователи частоты на пентодах и триодах. Двухсеточиые преобразователи частоты не используются из-за малой эффективности их работы на частотах УКВ диапазона, которая объясняется сильным взаимодействием между сигналиой н гетеродинной сетками через пространственный заряд. Крутизна преобразования этих преобразователей мала (0,3-0,5 мА/В), и для ее получения необходимо подавать от гетеродина большое напряжение (9-12 В), что значительно усложняет борьбу с излучением гетеродина.

Односеточный преобразователь частоты обычно называют гетеродинным преобразователем. При этом лампа



Рис. 1.12. Схема преобразователя частоты на двоааом триоде: в-принцняиальная схема; б-мостовая схема развязки контуров УВЧ и гетеродниа; в-мостовая схема аерекомнеясацвн-огрнцательаой

обрашой связи по вромежуточаой частоте

ка УКВ используется мостовая схема (см. рис. 1.106). Обратные связи через междуэлектоодные емкости анод -сетка Са.с и анод -катод Са.к компенсируются с помощью нейтрализующей емкости Ся, включенной в плечо моста параллельно емкости Са. к. Остальные плечи моста образованы емкостью Са. с н двумя частями катушки входного контура L1 и L1 .

Когда мост сбалансирован, т. е. правильно выбрана емкость нейтрализации Сн, взаимная связь между входным и анодным контурами исчезает.

Схема каскодного УВЧ, выполненного на двух триодах (рис. 1.11), первый из которых включен с общим катодом, а второй - с общей сеткой, обладает рядом преимуществ по сравнению с различными схемами УВЧ иа одной лампе (с общим катодом, общей сеткой и общей промежуточной точкой): малым уровнем шумов, большим входным сопротивлением, значительным коэффициентом усиления и высокой стабильностью работы схемы.

Большое входное сопротивление лампы слабо нагружает антенный контур, что увеличивает коэффициент передачи входной цепи и улучшает избирательность. Нагрузкой первого триода с общим катодом является очень малое входное сопротивление второго триода, включенного по схеме с общей сеткой, поэтому коэффициент усиления по напряжению первого каскада ие больше единицы. Это в значительной степени уменьшает опасность неустойчивой работы усилителя из-за обратной связи через емкость Са. с-

Малое усиление по напряжеиню первого триода компенсируется большим устойчивым усилением второго триода (с общей сеткой), так как паразитная обратная связь через еикость аиод - катод Са. к незначительна.

В связи с относительной сложностью каскодная схема используется лишь в блоках УКВ для приемников высшего класса, где ставится задача получения предельно возможного значения реальной чувствительности.

Преобразователь частоты блока УКВ должен обеспечивать: высокий коэффициент передачи, большое вход-

выполняет функции геиераиа колебаний вспомогательной частоты и преобразователя принимаемых сигналов в промежуточную частоту.

В радиолах 1-3-го классов преобразователи частоты блоков УКВ выполняются на двойных триодах, поскольку это позволяет упростить и удешевить конструкцию блока. Однако использование в преобразовательном каскаде триода при отсутствии специальных мер приводит к возникновеиню отрицательной обратной связи через проходную емкость лампы, уменьшающую коэффициент усиления преобразователя.

Если в УВЧ проходная емкость триода С с обуслсж-ливает положительную обратную связь, то в гетеродинном преобразователе частоты на триоде эта емкость создает отрицательную обратную связь по промежуточной частоте. Объясняется это следующим. Из теории самовозбуждения известно, что при наличии связи между анодной и сеточной цепями лампы через мсЖэлек-тродную емкость С е анодное напряжение попадает иа участок сетка - катод лампы синфазио со входным напряжением в случае, если реактивные сопротивления между анодом и катодом имеют индуктивный характе{ , т. е. при этом создается положительная обратная связь. В случае, если одно нз этих реактивных сопротивлений носит емкостной характер, обратная связь будет отрицательной (это явление наблюдается в гетеродинном преобразователе частоты). Сопротивление коитуриых катушек в цепн сетки преобразователя L1 и L2 на промежуточной частоте очень Малб по сравнению с емкостным сопротивлением последовательно включенных конденсаторов СЗ, С2, С1 и С7. Поэтому реактивное сопротивление на участке сетка - катод дли промежуточной частоты является емкостным, а обратная связь через проходную емкость Са. с - отрицательной.

Преобразователи частоты иа триодах в блоках УКВ выполняются только по схеме двойного моста. Схема преобразователя частоты типового блока УКВ цъ одной лампе (двойном триоде) приведена на рис 1.12. Один мост, исвользуеный в этой схеме, позволяет обесяечвхъ



независимость настроек контуров усилителя высокой частоты и гетеродина за счет устранения непосредственной связи между этими контурами, включенными в разные диагонали сбалансированного моста. Плечи моста образованы конденсаторами С1 -СЗ н входной емкостью Сс. к второго триода лампы. Мост сбалансирован при выполнении равенства С1СЗ = С2Сс. к. Настройка моста осуществляется изменеинем емкости полупеременного конденсатора СЗ. Применение этого моста позволяет обеспечить точное сопряжение настроек контуров УВЧ и гетеродина и в значительной степени ослабить просачивание сигнала гетеродина на вход блока УКВ.

Другой мост (рис. 1.12в) компенсирует отрицательную обратную связь по промежуточной частоте, возникающей за счет значительной емкости анод - сетка Са.с Кроме того, для увеличения усиления по промежуточной частоте параметры этого моста подбираются таким образом, чтобы обеспечить его перекомпенсацию, т. е. чтобы вносимая положительная обратная связь была несколько больше отрицательной обратной связи через проходную емкость Са. с Мост образован суммарными емкостями (С/ + G2 + СЗ); емкостью (С4 + Сб + С , к), где Са. к - выходная емкость второго триода; емкостью 07 и проходной емкостью анод - сетка Са. с второго триода лампы.

Баланс моста имеет место прн выполнении условия (С/ +С2 + СЗ) (С4 + С6 + Са. к) = е.. сС7, при этом напряжение промежуточной частоты между сеткой и катодом отсутствует. Перекомпенсация моста достигается соответствующим выбором емкости конденсатора 07. Однако следует иметь в виду, что чрезмерная перекомпенсация может привести к неустойчивой работе и даже самовозбуждению преобразовательного каскада.

Преобразователи частоты радиол высшего класса строятся обычно на пентодах, которые имеют некоторые преимущества перед односеточными триодными преоб-разЪвателями. Они обладают большим коэффициентом передачи и не требуют компенсации проходной емкости анод - сетка С , с по промежуточной частоте, так как у пентодов она в сотни раз меньше, чем у триодов. По Этой причине в преобразователях на пентодах используется лишь одна мостовая схема, когда анодный контур каскада УВЧ и контур гетеродина включаются в разные диагонали сбалансированного моста.

В качестве анодной нагрузки преобразователя, как правило, используется двухконтурный фильтр, настроенный на промежуточную частоту (ФПЧ), с индуктивной связью между контурами. Связь выбирается достаточно

гляблй, благодаря чему частотная характерисгика ФПЧ

Имеет вид одногорбой кривой. Непосредственно со второго контура сигнал промежуточной частоты поступает на вход тракта УПЧ.

Для уменьшения излучения УКВ гетеродина преобразование частоты в ламповых блоках УКВ осуществляется на вторюй гармонике гетеродина, а промежуточная частота выбирается равной 6,5 Мгц. Подавлять паразитное излучение на гармониках гетеродина гораздо проще, чем на основной частоте гетеродина. К тому же мощность колебаний гармоник гетеродина всегда значительно меньше мощности колебаний первой гармоники (основной частоты).

Режим гетеродина выбирается таким, чтобы при минимальной амплитуде его колебаний обеспечивался достаточно большой коэффициент усиления преобразователя. Однако напряжение гетеродина нельзя снижать до очень малых величин ради подавления паразитного излучения, так как при этом нарушается устойчивость генерируемых колебаний, зависящая от дестабилизирующих факторов (напряжения питания, больших уровней входного сигнала, температуры). Кроме того, с умень-

шением амплитуды колебаний гетеродина иа сетке дампы уменьшается крутизна преобразования.

Другим эффективным средством уменьшения проникания напряжения гетеродина на вход блока УКВ является применение рассмотренных выше двух сбалансированных мостов нейтрализации, в которых контур гетеродина и анодный контур УВЧ, а также анодный контур УВЧ и входной контур находятся в противоположных диагоналях моста. Точная балансировка мостов на мнинмум просачивания напряжения гетеродина иа вход блока УКВ производится с помощью подстроеч-ных конденсаторов, включенных в одно из плеч. С этой же целью в одноламповых блоках УКВ контур гетеродина включают в анодную цепь преобразователя частоты. При включении этого контура в цепь управляющей сетки преобразователя частоты излучение возрастает в несколько раз.

Блоки УКВ на транзисторах

В большинстве радиоприемников 2-3-го классов блок УКВ выполняется на двух транзисторах (см. рис. 5.8). Первый транзистор выполняет функцию УВЧ, второй - преобразователя частоты. В этих блоках обычно используется ненастраиваемая входная цепь, индуктивно связанная с антенной. Связь входного контура с транзистором УВЧ выбирается емкостной, поскольку емкостный делитель наиболее удобен при настройке схемы и, кроме того, конструктивно обеспечить индуктивные связи контура на входе и выходе сложно.

В приемниках более высоких классов, где к блоку УКВ предъявляются очень жесткие требования по обеспечению помехоустойчивого приема в условиях мощных помех, входную цепь делают узополосной и перестраиваемой.

В транзисторном каскаде усиления высо.хой частоты коэффициент шума зависит от согласования входа транзистора с источником сигнала (с антенной) и от выбора рабочей точки (коллекторного напряжения и тока эмиттера). Входные ступени усиления сигналов высокой частоты должны работать с возможно меньшими коллекторными напряжениями и токами. С увеличением напряжения на коллекторе шум значительно возрастает. Прн больших токах эмиттера коэффициент шума возрастает, при малых -шум убывает незначительно, в то время как крутизна характеристики транзистора и, следовательно, коэффициент усиления постепенно уменьшаются.

Наличие паразитных обратных сьнзей, к которым Относятся внутренняя обратная связь, обусловленная проводимостью обратной передачи транзистора У12, и внешняя обратная связь из-за несовершенства экранировки входных и выходных цепей, вызывают трудности при проектировании УВЧ. 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 нбобходимо применять рациональный моитаж высокочастотных цепей.

Внутренняя обратная связь в схеме включения транзистора с общим эмиттером больиге, чем в схеме с общей базой. Хотя схема с общим эмиттером и позволяет получить более высокий коэффициент усн)1ення, чаще всего в схемах УВЧ Олоков УКВ, применяется схема включения с общей базой. При этом не требуется нейтрализация и обеспечивается более равномерное усиление по диапазону, а на достаточно высоких частотах коэффициенты усиления схем с общим эмиттером и общей базой примерно одинаковы.

В радиоприемниках высшего класса часто используются два каскада УВЧ. При этом первый каскад обычно



1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42