Материал: Радиоприемные устройства учебник.

5.12. Низкочастотный эквивалент усилителя высокой частоты

При воздействии на вход усилителя высокой частоты (УВЧ) с низ­ кочастотной огибающей на его выходе будет напряжение высокой частоты с другой низкочастотной огибающей из-за частотных и фа­ зовых искажений (рис. 5.28, а). Низкочастотным эквивалентом (НЭ) УВЧ является реостатный каскад, имеющий частотную и фазовую ха­ рактеристики такие же, как каскад УВЧ для огибающей высокочастот­ ного сигнала (рис. 5.28, б).

Рис. 5.28

НЭ нужен для исследования переходных процессов в УВЧ и в им­ пульсном детекторе совместно с каскадом УПЧ. НЭ справедлив при следующих условиях:

— частота сигнала равна резонансной частоте каскада, т. е. / с =

=/<>;

—частотная характеристика каскада симметрична;

—нелинейные искажения отсутствуют или очень малы.

Считая, что эти условия выполняются, рассмотрим НЭ каскада с одиночным контуром. На вход каскада поступает модулированное напряжение

Uвх (0 = U0 (1 + т cos Qi),

196

уравнение нормированной частотной характеристики каскада; <р — низкочастотный сдвиг фаз.

Это равенство будет выполняться при следующих условиях: равен­

для НЭ каскада с одиночным контуром можно записать следующие условия:

7.«Радиоприемные устройства». Под ред. Н. В. Боброва М., «Сов. радио», 1971. Авт. Н. В. Бобров, Г. В. Максимов, В. И. Мичурин, Д. П. Николаев.

8.Щ у ц к о й К. А. Транзисторные усилители высокой частоты. М., «Энергия», 1967.

9.' А л е к с е е в С. К-, Щ У ц к о й К- А. Устойчивость формы частотной харак­ теристики лампового усилителя с двухконтурными фильтрами. — «Электро­

связь», 1964, № 2.

197

6.Переходные процессы

врезонансных усилителях

6.1.Общие сведения о переходных процессах

врезонансных усилителях

Всовременной радиотехнике широко применяют передачу и прием импульсных высокочастотных сигналов (амплитудная телеграфия, радиолокация, импульсные системы радиосвязи, радиотелеметрия и

радиоуправление, телевидение). Кроме того, на приемник импуль­ сных или непрерывных радиосигналов могут воздействовать различ­ ные импульсные помехи. В связи с этим необходимо изучить переход­ ные процессы в приемниках. В настоящей главе рассмотрим переход­ ные процессы, возникающие в высокочастотных каскадах приемника. При этом будем предполагать, что входные напряжения достаточно малы и весь высокочастотный тракт можно рассматривать как линей­ ную систему.

Как известно, усилители видеоимпульсов характеризуются их реакцией на мгновенное включение постоянного напряжения, про­ исходящее на его входе. Эту реакцию, представленную в виде времен­ ной диаграммы выходного напряжения, называют переходной характе­ ристикой усилителя. При анализе усилителей радиоимпульсов, т. е.

импульсов с высокочастотным запол­ нением, аналогично рассматривают реакцию усилителя на мгновенное включение высокочастотного напря­ жения неизменной амплитуды, осу­ ществляемое на его входе. Частота этого напряжения обычно совпадает с резонансной частотой усилителя, но может также и отличаться от послед­ ней.

Во время переходного процесса, вызванного указанным входным сиг­ налом, происходит установление ам­

плитуды выходного напряжения. Частота же и фаза чаще остаются неизменными в течение всего процесса, но иногда изменяются по тому или иному закону.

Временную диаграмму амплитуды выходного напряжения усили­ теля высокой частоты, полученную в этих условиях, называют пере­ ходной характеристикой для огибающих (рис. 6.1). По этой характе­ ристике могут быть определены параметры переходного процесса: время установления ty, время запаздывания А/3 и выброс 0 . Време­ нем установления называют время, в течение которого амплитуда нарастает от 0,1 до 0,9 своего установившегося значения, временем

198

запаздывания — время, в течение которого амплитуда достигает по­ ловины своего установившегося значения, а выбросом — относитель­ ное превышение первого максимума амплитуды над ее установившим­ ся значением. Эти определения совпадают с аналогичными определени­ ями для видеоусилителей с той лишь разницей, что в данном случае рассматривают не мгновенные значения выходного напряжения, а его амплитуды.

Если за трактом высокой частоты приемника следует амплитудный детектор, то возможные при переходном процессе колебания частоты и фазы сигнала можно не учитывать и достаточно знать лишь переход­ ную характеристику тракта. Если же в приемнике вместо амплитуд­ ного детектора применен какой-либо блок, чувствительный к изменени­ ям частоты или фазы его входного напряжения, то эти изменения ока­ зываются весьма важными и ими нельзя пренебрегать.

В большинстве приемников усилитель радиочастоты обладает значительно большей полосой пропускания, чем тракт промежуточ­ ной частоты. Поэтому основное значение имеют искажения формы радиоимпульсов, возникающие в тракте промежуточной частоты. Лишь при сравнимых полосах необходимо принимать во внимание иска­ жения в усилителях радиочастоты. При этом время установления для высокочастотной части приемника может быть приближенно рас­ считано по формуле

( 6. 1)

Формула (6.1) достаточно точна, если переходные характеристики усилителей радио-и промежуточной частот монотонны и обладают вы­

6.2.Приближенный расчет переходных процессов

визбирательных системах

Переходные процессы в избирательных усилителях можно изучать любым методом, применяемым в аналогичных задачах теории линей­ ных электрических цепей. Однако наличие резко выраженных избира­ тельных свойств позволяет существенно упростить расчет, не ухудшая его точность. Рассмотрим такой приближенный метод расчета, основан­ ный на преобразовании Фурье.

Коэффициент передачи избирательной системы. Комплексный коэф­ фициент передачи избирательной системы может быть записан следую­ щим образом:

где К0 — модуль резонансного коэффициента передачи; ф0— его Фа' зовый угол; ©о — резонансная частота; х —нормированная частотная характеристика системы (х = 1 при © = ± ©о)-

199

В области частот to «г оо0 множитель я выражения (6.4) весьма мал. Аналогичное утверждение справедливо относительно множителя я в (6.3) при — to0. Поэтому для всей оси частот можно принять выра­ жение

То, что выражение (6.5) может давать большую погрешность на частотах, далеких от ± to0, не имеет существенного значения, посколь­ ку коэффициент передачи на этих частотах близок к нулю.

Спектр узкополосного входного воздействия. Полезный сигнал является, как правило, узкополосным, т. е. ширина его спектра на­ много меньше центральной частоты. Избирательная система долж­ на пропустить основную часть спектра полезного сигнала.

Пусть, например, входной сигнал усилителя выражается формулой

ответственно. Комплексная спектральная плотность сигнала являет­ ся его преобразованием Фурье

200