Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Симонов Ю.Л. Усилители промежуточной частоты

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.36 Mб
Скачать

УСИЛИТЕЛИ

К Ж - С И М О Н О В

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ

ЧАСТОТЫ

Ю . Л. СИ М О Н О В

УСИЛИТЕЛИ

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ

ЧАСТОТЫ

МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО», 1973

6Ф2.12

С37

УДК 621.396.621.53.

С и м о н о в Ю.

Л. Усилители промежуточной частоты. М.,

«Сов. радио», 1973,

384 с.

Книга посвящена

изложению теории и инженерных методов

расчета усилителей промежуточной частоты ламповых и транзистор­

ных радиоприемных устройств.

Определяются основные параметры УПЧ, способы построения схем и их классификация. Значительное внимание уделяется вопро­ сам формирования частотной характеристики и методам повышения фазовой стабильности УПЧ. Анализируются различные режимы ра­ боты междукаскадных цепей УПЧ. Рассматриваются основные ти­ пы УПЧ, даются рекомендации по их выбору и составлению прин­ ципиальной схемы. Приводятся соответствующие методики расчета, которые иллюстрируются численными примерами.

Книга предназначена для специалистов, связанных с проектиро­ ванием радиоприемных устройств различного назначения. Она мо­ жет быть полезной аспирантам и студентам старших курсов соот­ ветствующих специальностей.

Рис. 130, табл. 47, библ. 53 наз.в.

Редакция радиотехнической литературы

Гос, г

-’".«ивйя:

j y _ _

Я

 

научс

Kft«

 

б:-!1-

і

 

 

 

ЧИТАЛ.. .ОГО ЗАЛА

W - 7Ö V 3

3312-095

26-73

С 046(01)-73

@ Издательство «Советское радио», 1973.

ОГЛАВЛЕНИЕ

П р ед и сл о в и е ..........................................................................................

принятые в

к н и г е

 

 

 

6

Основные

обозначения,

 

 

 

8

Г Л А В А

1. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ, СТРУКТУРА

И КЛАС­

Ц

СИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ .

1.1. Предварительные

замечания .............................................

 

 

 

11

 

1.2. Качественные показатели У П Ч ......................................

 

 

11

 

1.3. Структура у с и л и т е л е й .....................................................

промежуточной

 

17

20

1.4. Классификация

усилителей

частоты .

Г Л А В А

2.

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ

П РИ БО РЫ .................................................

 

 

 

22

2.1. Предварительные

замечания .......................................................

 

 

 

 

22

2.2. Усилительный прибор как активный линейный четы­

 

рехполюсник .....................................................................................

 

 

 

 

 

. . .

22

2.3. Эквивалентные схемы усилительных приборов

28

2.4. Выбор электронных ламп для

У П Ч ..............................

 

 

30

 

2.5. Выбор типа биполярных транзисторов и способа их

 

включения...............................................................................

 

 

 

 

 

31

41

2.6. Особенности применения полевых транзисторов в УПЧ

Г Л А В А

3.

МЕЖКАСКАДНЫЕ

УСИЛИТЕЛЕЙ

ПРОМЕЖУ­

42

ТОЧНОЙ

Ч А С Т О Т Ы

 

 

 

 

 

3.1. Назначение и классификация межкаскадных

цепей .

42

3.2. Апериодические

межкаскадные .........................

ц е п и

 

43

 

3.3. Одноконтурные

межкаскадные .........................

ц е п и

 

46

 

3.4. Двухконтурные

межкаскадные .........................

ц е п и

 

57

 

3.5. Методы уменьшения собственного затухания колеба­

 

тельных к о н т у р ...........................................................о в

 

 

 

 

63

 

Г Л А В А

4.

ФОРМИРОВАНИЕ

РЕЗОНАНСНОЙ

КРИВОЙ

В УПЧ

67

С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ..................................

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ

 

 

4.1. Предварительные .....................................................

замечания

 

 

 

 

67

4.2. Формирование резонансной кривой одноконтурных УПЧ

70

4.3. Формирование

резонансной

кривой

двухконтурных

 

УПЧ.............................................

 

 

 

 

 

 

86

4.4. Формирование

резонансной кривой

в УПЧ

с- одно­

98

контурными и

двухконтурными каскадами .

. . .

4.5.Влияние изменяющихся условий и разброса параме­ тров усилительных приборов на стабильность основ­

ных

качественных

показателей У П Ч ........................

101

Г Л А В А 5.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

МЕЖКАСКАДНЫХ ЦЕПЕЙ

УПЧ

С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ................................

105

5.1. Предварительные

замечания....................................................

105

5.2. Классификация режимов работы межкаскадных

цепей 106

5.3. Режим' оптимального

согласования одноконтурного

У П Ч .....................................................................................

 

 

ПО

3

5.4.

Режим

согласования

одноконтурного

УПЧ

5 5

Режим

оптимального

рассогласования

одноконтурного

УП Ч ........................................................................................

5.6.Режим рассогласования одноконтурного УПЧ .

5.7.Режим максимального усиления одноконтурного УПЧ

5.8.Режим фиксированного усиления одноконтурного УПЧ

5.9.Режим фиксированного усиления при максимальной избирательности одноконтурного У П Ч ...........................

5.10. Режим

'оптимального согласования

двухконтурного

СЛСлСл

у си л и тел я ...............................................................

. •

.11. Режим согласования двухконтурного усилителя .

.12. Режим рассогласования двухконтурного УПЧ

13. Режим

фиксированного усиления

двухконтурного

УП Ч ..........................................................................................

5.14.Режимы работы межкаскадных цепей УПЧ с одно­ контурными и двухконтурными каскадами

Г Л А В А 6. УСИЛИТЕЛИ

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ С СО­

СРЕДОТОЧЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ..........................................

6.1. Предварительные

з а м е ч а н и я .........................................

6.2.Методы согласования ФСИ в У П Ч ................................

6.3.Многозвенные фильтры сосредоточенной избиратель­ ности ........................................................................................

6.4.Балансные фильтры сосредоточенной избирательности

6.5.Пьезоэлектрические фильтры сосредоточенной избира­

тельности ..................................................................................

6.6. Электромеханические фильтры .........................................

6.7. Пьезомеханические фильтры сосредоточенной избира­

 

тельности

................................................данные

и пример

расчета......

УПЧ с много­

6.8. Исходные

 

звенным

ф и л ь т р о м .............................................................

 

 

Г Л А В А

7. ПАРАЗИТНЫЕ

ОБРАТНЫЕ

СВЯЗИ

В УПЧ

7.1.

Предварительные

з а м е ч а н и я .........................................

 

127

137

442

'148

152

156

158

169

181

186

188

191

191

193

200

210

212

215

217

219

222

222

7.2.Методы ослабления внешних паразитных обратных связей . ................................................................................... 229

7.3.Учет влияния внутренней обратной связи в усилитель­

ных приборах ..........................................................................

 

 

233

7.4. Краткая характеристика методов ослабления внутрен­

 

ней обратной связи ..............................................................

 

243

7.5. Нейтрализация внутренней обратной связи

245

7.6. Коррекция внутренней обратной связи ..........................

250

7.7. Особенности транзисторных каскодных усилителей

253

Г Л А В А 8. ТЕХНИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ УПЧ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ

 

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ.....................................................................................

 

 

259

8.1. Предварительные

з а м е ч а н и я .........................................

259

8.2. Общие рекомендации по выбору типа УПЧ

264

8.3. Расчет

числа каскадов

У П Ч .........................................

266

8.4. Расчет

вспомогательных

в е л и ч и н ..................................

271

8.5. Выбор

собственной емкости контуров УПЧ

273

8.6. Составление принципиальной схемы УПЧ на элек­

 

тронных лампах ....................................................................

 

 

280

8.7. Составление, принципиальной схемы УПЧ на биполяр­

 

ных транзисторах

..............................................................

 

286

4

8.8. Составление принципиальной схемы УПЧ на унипо­

 

лярных транзисторах ......................................................

306

8.9.Проверка каскадов УПЧ на устойчивость . . . . 309

8.10.Порядок расчета межкаскадных цепей преобразова­

теля частоты и устойчивых каскадов УПЧ . . .

312

8.11. Порядок расчета неустойчивых каскадов УПЧ при

 

использовании пассивного метода повышения устой­

 

чивости ...........................................................................

 

318

8.12. Порядок расчета неустойчивых каскадов УПЧ при

 

использовании активного метода повышения устойчи­

 

вости ..............................................................................................

 

320

8.13. Порядок расчета межкаскадных цепей неустойчивых

 

каскадов УПЧ при совместном использовании пас­

 

сивного и активного

методов .........................................

324

8.14. Проверочный расчет

усиления...............................................

324

8.15. Пример расчета У П Ч ............................................................

324

8.16.Особенности расчета оконечного каскада транзистор­ ного УПЧ, нагруженного частотным детектором . . 333

ГЛАВА 9. КАСКАДЫ УПЧ С КАБЕЛЬНЫМИ ПЕРЕХОДАМИ .

 

339

9.1. Предварительные замечания.....................................................

 

 

 

339

9.2. Выходной каскад с параллельным подключением ка­

 

беля к к о н т у р у ....................................................................

 

 

 

 

341

 

9.3. Выходной каскад с последовательным включением ка­

346

беля в к о н т у р ..........................................................................

на катодном

(эмиттерном)

повто­

9.4. Выходной

каскад

348

рителе

....................................................................

 

 

 

:

.

9.5. Входной каскад с параллельным подключением кабеля

 

к к о н т у р у ...........................................................................

 

 

 

 

352

9.6. Входной каскад с компенсирующей индуктивностью

.

355

9.7. Входной каскад с

резисторным

входом . . . .

 

357

9.8. Исходные данные и пример расчета кабельного пере­

358

хода .............................................................

 

 

 

. . . .

 

ГЛАВА 10. ФАЗОВАЯ ........................................СТАБИЛЬНОСТЬ У П Ч

 

 

360

10.1. Предварительные ...............................................

з а м е ч а н и я

 

 

 

360

10.2. Повышение фазовой стабильности УПЧ за счет вы­

363

бора оптимального числа каскадов . . . . .

 

10.3. Повышение фазовой стабильности УПЧ за счет при­

 

менения ..................................

режекторных

к о н ту р о в '

 

367

10.4. Повышение фазовой

стабильности УПЧ

за счет

375

обратной .....................................................................

связи

 

 

 

 

 

Список л и т е р а т у .................................................................... ......р ы

 

 

 

 

 

379

Предметный у к а з ....................................................................а т е л ь

 

 

 

 

382

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основным узлом современного радиоприемного устройства является усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Он обеспечивает основное усиление приемника (до детектора), его полосу пропускания и частотно-из­ бирательные свойства. В приемниках сверхвысоких ча­ стот, входными каскадами которых являются преобразо­ ватели частоты на полупроводниковых диодах, УПЧ в значительной степени определяет чувствительность приемника.

Разнообразие задач, выполняемых современными ра­ диоприемниками, привело к большому количеству типов УПЧ.

В настоящее время опубликовано большое количест­ во работ, посвященных анализу УПЧ и обоснованию инженерных методов их проектирования. Публикации могут быть разделены на две части: источники, посвя­ щенные УПЧ на электронных лампах, и работы, в кото­ рых приводятся результаты исследований усилителей на полупроводниковых приборах (транзисторах). Из работ первой группы можно выделить несколько книг, в кото­ рых обобщены и доведены до канонических форм инже­ нерные методы расчета ламповых УПЧ. К ним следует

отнести:

«Радиоприемные

устройства»,

под ред.

В. И. Сифорова, «Усилители

промежуточной

частоты»

М. Л. Волина, «Линейные каскады радиоприемников»

А.А. Куликовского|, «Радиолокационные приемники»

А.П. Сиверса и др.

Информация, связанная с теорией транзисторных усилителей и инженерных методов их расчета, излагает­ ся в ряде книг и большом количестве статей. Это созда­ ет определенные трудности при проектировании УПЧ транзисторных приемников.

В настоящей книге делается попытка уменьшения этого недостатка.

Содержание первых трех глав книги имеет вводный характер и посвящено определению основных качествен­ ных показателей УПЧ, структуре и классификации их схем (гл. 1), описанию усилительных приборов, приме­ няемых в УПЧ (электронные лампы, транзисторы), и их эквивалентных схем, а также выбору усилительных при-

6

боров для УПЧ (гл. 2). Гл. 3 посвящена систематизации опубликованного материала по расчету межкаскадных цепей, применяемых в УПЧ.

В четвертой главе рассматривается формирование частотной характеристики УПЧ, содержащих однокон­ турные и двухкоигурные фильтры. Выводятся общие расчетные соотношения для эквивалентных затуханий контуров УПЧ. Основные из этих соотношений табули­ рованы, что существенно упрощает выполнение рас­ четов.

Пятая глава книги посвящена анализу различных режимов работы межкаскадных цепей в одноконтурных и двухконтурных УПЧ. Приведены таблицы численных значений наиболее важных расчетных соотношений.

В шестой главе рассматриваются УПЧ с фильтрами сосредоточенной избирательности (многозвенные LC, электромеханические, пьезокерамические и пьезомехани­ ческие фильтры). Приведены параметры фильтров, вы­ пускаемых промышленностью.

Качественные показатели УПЧ существенно зависят от действия в них паразитных обратных связей. В седь­ мой главе излагается анализ влияния этих обратных связей на характеристики УПЧ. Рассматриваются основ­ ные методы ослабления действия внешних и внутренних паразитных обратных связей.

Основные вопросы технологического расчета УПЧ излагаются в восьмой главе. Даны рекомендации по вы­ бору типа УПЧ и составлению его принципиальной схе­ мы, расчету числа его каскадов, величин собственных емкостей контуров и др. Приведены соответствующие ме­ тодики расчета, которые иллюстрируются численными примерами.

В девятой главе анализируются входные и выходные каскады УПЧ с кабельными переходами.

Последняя, десятая глава посвящена рассмотрению некоторых методов повышения фазовой стабильности УПЧ.

Книга предназначена для специалистов, занимающих­ ся проектированием приемно-усилительных устройств, а также для преподавателей, аспирантов и студентов

старших

курсов соответствующих специальностей.

Автор

выражает

искренную

признательность

Л. Г. Барулину и Н. М. Мурогову за

ценные советы,

способствовавшие улучшению книги.

 

7

#

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В КНИГЕ

А — активность усилительного прибора,

Ьц, &12, Ь2і, &22 —■реактивные составляющие (/-параметров уси­ лительного прибора,

С— собственная емкость колебательного кон­ тура,

Сі, С2 — собственные емкости контуров полосового

 

фильтра,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сэ — полная емкость контура,

 

 

 

 

 

 

 

Ст — емкость монтажа,

 

 

 

 

 

 

 

 

Смі, СМ1— предельные максимальные значения

суммы

 

емкостей

С+ Ст

в

одноконтурном

 

УПЧ

 

в режиме оптимального согласования, при

 

которых соответственно

т / = 1

или

/Л/= 1,

 

d — собственное затухание колебательного

кон­

 

тура,

 

затухание

контура

в

схеме,

do,

dj — эквивалентное

don— расчетное

значение эквивалентного

затуха­

 

ния контура и его предельное значение в ре­

 

жиме оптимального

согласования

однокон­

Adi,

турного УПЧ,

 

 

в

колебательные

кон­

Adi — затухания,

вносимые

 

туры со стороны усилительного прибора и

 

со стороны нагрузки,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ad — полное вносимое затухание,

 

 

 

 

кон­

 

dm — собственное затухание колебательного

 

тура с учетом затухания, вносимого рези­

 

стором шунта,

 

 

в

контур

резистором

 

Adm — затухание,

вносимое

d3i,

шунта,

 

затухания контуров

полосо­

Лог — эквивалентные

 

вого фильтра

в схеме,

 

затухание

кон­

 

dm — минимальное

собственное

 

тура,

 

и

предельное

полные

вноси­

AdM, Adn — максимальное

 

мые затухания в режиме оптимального со­

 

гласования одноконтурного УПЧ,

 

 

 

dp м, dp и — максимальное

и

предельное

эквивалентные

 

затухания контура в режиме оптимального

 

рассогласования,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f — текущее значение частоты,

 

 

 

 

(сред­

 

fо— номинальная промежуточная частота

 

 

няя частота полосы

пропускания),

 

 

 

 

fp — резонансная частота,

 

 

границам

поло­

 

fi, f2 — частоты,

соответствующие

сы пропускания,

8

g — собственная резонансная проводимость па­ раллельного колебательного контура,

g e — полная эквивалентная резонансная проводи­ мость параллельного контура,

gu — проводимость нагрузки,

g п, £ 12, £21, g2 2 — активные составляющие (/-параметров уси­ лительных приборов,

£'вх д — активная входная проводимость детекторно­ го каскада;

Н — коэффициент непрямоугольности резонанс­ ной кривой,

Оку О мд . 5 мп— усилительные потенциалы предварительного

иоконечного каскадов УПЧ и преобразова­ теля частоты в режиме оптимального согла­ сования,

 

Зѵи

О оі — коэффициенты

усиления

 

тока

каскада на

 

 

 

резонансной частоте и на средней частоте

 

 

 

полосы пропускания,

 

тока

«-каскадного

 

 

О on — коэффициент

усиления

 

 

 

усилителя на средней частоте полосы про­

 

Кри

пускания,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ко1 — коэффициент усиления напряжения каскада

 

 

 

на резонансной частоте и на средней часто­

 

 

 

те полосы пропускания,

напряжения

п-кас­

 

 

К

о » — коэффициент

усиления

 

 

 

кадного усилителя на средней частоте поло­

 

 

 

сы пропускания,

 

 

предварительного

 

Кк, Кмд — усилительные потенциалы

 

 

 

и оконечного каскадов УПЧ в режиме опти­

 

 

 

мального согласования,

 

преобразователя

 

 

Кяп — усилительный

потенциал

 

 

 

частоты в режиме оптимального согласо­

 

 

 

вания,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л’мѵ — среднегеометрическое значение усилительно­

Кес, Keen,

 

го потенциала,

 

 

 

 

 

 

Keen — единичное усиление по напряжению соответ­

 

 

 

ственно предварительного и оконечного кас­

 

 

 

кадов УПЧ

и преобразователя частоты в ре­

А'ер, Керд,

 

жиме согласования,

по

 

напряжению

соот­

Керп — единичное усиление

 

 

 

 

ветственно

предварительного

и оконечного

 

 

 

каскадов УПЧ

и преобразователя частоты

 

 

 

в режимах оптимального рассогласования и

 

 

 

согласования,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L — индуктивность

колебательного

контура,

 

 

 

Lu — входная индуктивность транзистора с общей

 

пц,

базой,

 

трансформации

(включения)

 

mi — коэффициенты

 

 

 

колебательного

контура

к усилительному

 

 

 

прибору и к нагрузке,

 

 

 

 

Pi(f),

Рі (у),

 

пкр — критическое

число

каскадов,

 

 

Р\{х) — уравнение резонансной

кривой каскада как

 

 

 

функция частоты, относительной и обоб­

Pn(f),

Рп(у),

 

щенной расстроек,

 

 

 

 

 

Рп(х) — уразнение резонансной кривой п-каскадного

9

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ