Материал: Радиоприемные устройства учебник.

ношение номинальной выходной мощности электрических флюктуаций

впреобразователе к номинальной мощности теплового шума Ртп ~

=кТ0и шсопротивления при стандартной температуре Т0 = 293 К &

яй 300 К:

где Т пч — шумовая температура преобразователя. Подставляя в (7.84) значение Рт вых „, получаем

Полупроводниковый диодный преобразователь характеризуют дву­ мя параметрами:

—коэффициентом передачи номинальной мощности Крв;

—относительной шумовой температурой ta4.

Часто указывают потери преобразователя

Параметры преобразователя Крн и /пч зависят от амплитуды напря­ жения гетеродина Ur, действующего на диод, т. е. от выпрямленного тока /„ в цепи диода, который измеряют миллиамперметром постоян­ ного тока. Измеряют величину мощности гетеродина, подводимой

к диоду, регулируя связь гетеродина с диодом. Типичные эксперимен­ тальные зависимости параметров преобразователя Крн, / ич и N от выпрямленного тока / 0 приведены на рис. 7.33. Как видно, коэффициент шума преобразователя минимален при некотором оптимальном зна­ чении / 0, обычно равном 0,5—1 мА. В оптимальном режиме диод по­ требляет от гетеродина мощность порядка 0,5—1 мВт и при этом па­

сопротивления преобразователя на промежуточной частоте от тока /в, приведенной на рис. 7.33, б, видно, что при оптимальном значении вы­ прямленного тока выходное сопротивление составляет 300—400 Ом.

267

Клистронные гетеродины, обладая значительным собственным шумом, увеличивают шум преобразователя. Относительная шумо­ вая температура преобразователя с учетом шума гетеродина равна

где tr — Тт/Т0 — 1 -у- 3 — относительная шумовая температура гете­ родина.

Коэффициент шума преобразователя с учетом шума гетеродина на основании формулы (7.85) равен

Клистронные гетеродины вследствие большого дробового эффекта обладают большим уровнем собственного шума, который повышает результирующий шум па выходе преобразователя.

pm гетеродина

S

Рис. 7.34

Огибающая спектра шума клистрона имеет вид резонансной кривой его объемного резонатора (рис. 7.34, о). Мощность шума клистрона на 70—100 дБ ниже номинальной мощности генерируемых им колебаний. Поэтому действие шума на преобразователь можно рассматривать как действие слабого полезного сигнала без учета биений, возникающих между составляющими шумового спектра. На преобразователь дейст­ вуют составляющие шума гетеродина, частоты которых расположены вблизи частот полезного и зеркального каналов приема. Эти составляю­ щие шума гетеродина преобразуются в колебания промежуточной час-

263

тоты, ширина шумового спектра которых равна полосе пропускания УПЧ.

Для борьбы с шумом гетеродина на сантиметровых волнах приме­ няют балансные преобразователи. Принципиальная схема такого пре­ образователя приведена на рис. 7.34, б. Преобразователь содержит два диода, которые включены так, что их токи обтекают половины пер­ вичной обмотки высокочастотного выходного трансформатора во встречных направлениях. При этом синфазные составляющие магнит­ ного поля взаимно компенсируются, а противофазные — складывают­ ся.

Напряжение сигнала подается в противофазе на два диода:

«С1 = Н С1 COS Юс/, «с2 = Н с2 cos (сос/ - f я ) .

Из-за того, что вход высокочастотного трансформатора симметричный,

Uа ~ ^02-

Напряжение гетеродина на диоды подается в фазе, причем Un — = Ur2 = Ur. Токи промежуточной частоты, обусловленные сигналом, протекающие через диоды Дг и Д 2, равны:

ты, протекающий через первичную обмотку выходного трансформатора, равен

Шумовые токи промежуточной частоты, обусловленные шумом гетеро­ дина, которые протекают через диоды Дх и Д 2, предполагают квазигармоничными:

межуточной частоты, протекающий через первичную обмотку выход­ ного трансформатора, при условии, что последний симметричен, равен

— /п> + h = U n , - h 2) cos ©п/ = 0.

Следовательно, балансный преобразователь при условии его симметрии подавляет шум гетеродина.

Полезные токи промежуточной частоты / пч1 и 1ПЧ3, создавая в вы­ ходном трансформаторе магнитные поля одинакового направлёния, складываются, и на выходе будет напряжение промежуточной частоты, обусловленное сигналом.

Преобразованные шумовые токи в обоих диодах преобразователя протекают в фазе из-за того, что фаза напряжения гетеродина и фазы

ОД

напряжений шумовых составляющих одинаковы, а в первичной об­ мотке выходного трансформатора они протекают навстречу и, следо­ вательно, компенсируются.

В балансном преобразователе tr = 0 и согласно формуле (7.87) его относительная шумовая температура равна С, = ^Пч'

Несмотря на наличие двух диодов, относительные шумовые темпе­ ратуры балансного и простого преобразователей равны. Это объясня­ ется следующим.

Мощность шума каждого диода балансного преобразователя выде­

ляется на половине нагрузки, т. е. Ршх = Рш а = I&RJ2. Поэтому она в два раза меньше, чем в простом преобразователе, в котором мощ­

ность шума выделяется на всей нагрузке, т. е. Рш пр = / Следо­

\

тельные шумовые температуры обоих преобразователей будут равны. Балансный преобразователь потребляет от гетеродина мощность, в два раза большую, чем простая схема. Коэффициент передачи ба­

лансного преобразователя при этом такой же, как и в простой схеме, поскольку на каждый диод поступает половина мощности сигнала, а на выходе мощность преобразованного сигнала складывается.

Практически трудно осуществить симметричный выходной транс­ форматор. Поэтому часто применяют балансный преобразователь с не­ симметричным выходным трансформатором (рис. 7.35). В этой схеме диоды включены последовательно, а нагрузкой является контур с транс­ форматорной связью. Напряжение гетеродина подается на диоды в противофазе, а напряжение сигнала — в фазе. В результате шумо­ вые токи промежуточной частоты в первичной обмотке выходного трансформатора протекают навстречу и компенсируются, а токи про­ межуточной частоты сигнала — в фазе.

В балансных преобразователях, кроме шума гетеродина, компен­ сируется влияние паразитной амплитудной модуляции гетеродина, вызванной пульсациями питающего напряжения или другими причи­ нами, а также исключается проникновение колебаний гетеродина в антенну. При выходе из строя одного диода преобразователь работает, по его параметры ухудшаются.

270