рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Усилители сигнальной частоты (УСЧ)

Усилители сигнальной частоты (УСЧ) - Конспект, раздел Философия, Конспект лекцій з дисципліни приймання та оброблення сигналів Усч – Четырехполюсник Назначение. Обеспечение Преимущественного Усил...

УСЧ – четырехполюсник

Назначение. Обеспечение преимущественного усиления радиосигнала на несущей частоте fс.

Критерии функционирования:

Решаемые задачи: качественное усиление РС, обеспечение помехозащищенности, диапазонность, обеспечение устойчивой и стабильной работы.

Показатели. Критерии работоспособности.

– Резонансный коэффициент усиления напряжения.

 

– Полоса пропускания на заданном уровне отсчета.

 

– Коэффициенты избирательности по зеркальной помехе и помехе на промежуточной частоте.

 

 

– Рабочий диапазон частот.

 

– Критерий устойчивости.

 

– Стабильность. Сохранение работоспособности при замене полупроводникового прибора данного и следующего каскадов, изменений параметров среды в стандартных пределах, при колебании питающего напряжения, при воздействии помех от радиостанции с большой амплитудой.

– Малые габаритные размеры и масса.

Структурная схема.

– Структурные элементы УСЧ (рис.6, а).

УЭ- управляющий элемент преобразует мощность, постоянного тока в мощность радиосигнала.

ИП – источник питания обеспечивает мощность постоянного тока для УЭ

ПФ– полосовой фильтр

m1– элемент связи ПФ с УЭ

m2– элемент связи ПФ с СМ

Используя структурные элементы, дается полное техническое наименование каскаду.

ВЦ источника радиосигнала.

СМ - потребитель. Обладает комплексным входным сопротивлением.

Варианты УСЧ

– Классификация

· По виду УЭ- на биполярном транзисторе (БТ) или полевом (ПТ).

· По схеме включения УЭ с ОЭ (ОИ) с ОБ (ОЗ), каскодная ОЭ-ОБ (ОИ-ОЗ)

· По виду связи ПФ с УЭ УСЧ и СМ – с автотрансформаторной, индуктивной или комбинированной связью

· По виду нагрузки УЭ – резонансный (одно или двух контурний) или апериодический (резисторный, трансформаторный или дроссельный)

· По рабочему диапазону частоты – ДВ,СВ,КВ,МВ,ДМВ,СМВ.

· По элементной базе – на дискретных элементах или микросхеме.

– Техническое наименование каскада. В состав информации входит место подключения каскада в составе РПУ и общее назначение (УСЧ) и его классификационные элементы.

УСЧ ДИАПАЗОНОВ ДВ,СВ,КВ НА ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Одноконтурный УСЧ на транзисторе с ОЭ с двойной автотрансформаторной связью (базовый вариант)

– Схема(рис.6,б)

· Алгоритм формирования схемы (наименование – схемы).

Принцип исполнения схемы такой же как резисторного каскада (рис 6,г) на транзисторе с ОЭ, с одним источником питания, параллельной схемой смещения через делитель, со звеном с эмиттерной стабилизации и емкостной связью с нагрузкой. Особенность схемы УСЧ вместо разделительного резистора R- подключен контур с параллельным питанием (Lк, С1, С2, VD1, VD2, C’p, C``p, Rд, R`ф,C`ф, Rcм) и двойной автотрансформаторной связью (AT1,L1-2/Lк;AT2: L5-2/Lк).

L1C1 – вспомогательный последовательный ПФ выполняет функцию режекторного фильтра ослабляет помеху на промежуточной частоте

 

· Алгоритм опознавания каскада (схема – наименование каскада):

а. УС,VT,Eк,Rн = Rсм

б. УСЧ ВЦ – УСЧ – СМ

в. ПФ 1кк (Lк,C1,C2,C3)

г. m1 AT1 (L1-2 Lк)

д. m2 AT2 (L5-2 Lк)

е. ДВ, СВ, КВ: Ск= С1+С2+С3, Lк- серд. из магн. материала

ж. элементная база дискретная

· Наименование каскада (дано в заголовке).

– Структурная схема. Наименование, (назначение) и критерии функционирования цепей.

· ВхЦ Ід о – входная цепь постоянного тока делителя смещения (Eк→VTбэ): Uбэ≠0

· ВыхЦ Ік о – выходная цепь постоянного тока коллектора (Eк→VTкэ): Uкэ0>2В

· ВхЦ Іб m – входная цепь переменного тока базы (ВЦ→VTбэ): Uбэm≠0

· ВыхЦ Ік m – выходная цепь переменного тока коллектора (VTкэ→L1-2): UL1-2m>Uвх m

· ВыхЦ IКК m – выходная цепь переменного тока колебательного контура (LкCк): U3-4m > UL1-2m

· ВыхЦ Ін m – выходная цепь переменного тока нагрузки (UL5-2→СМ): Uвых СМ > Uвх m

 

– Проверка технического состояния УСЧ осуществляется в лаборатории в соответствии с технологией по критериям П2 и 4 УСЧ четырехполюсник.

– Проверка транзистора и поиск отказавшей электрической цепи.

· Исходные условия УСЧ в состоянии отказа на входе каскада действует АМС с заданными параметрами fоУСЧ, fс, Ек, Еном

 

· Алгоритм проверки:

а. проверяют функционирование VT по критериям Rбэ≠Rб, Rкб≠Rб при Uвх m = 0; Ек – откл;

б. проверяют цепи переменного тока по известным критериям функционирования при Uвх = 0; Ек = Ек ном

в. проверка на последующих этапах целесообразна, если восстановлено функционирование звеньев предыдущей операции. Uвх m = Uвх m норм, Ек = Ек ном

Анализ показателей каскада.

– Эквивалентная схема УСЧ.

· Состав (рис 6,в)

а. - выходная цепь УС как источник переменного тока с параметрами L, g22, C22, CM1

б. - полосовой фильтр с эквивалентными параметрами: Cк, gк, СL, Lк

в. эквивалентные элементы входного сопротивления СМ с параметрами: CM2, Свх, gвх

· Упрощенная эквивалентная схема (рис 6,д).

а. получена из полной путем пересчета эквивалентных параметров VT и СМ в цепь колебательного контура (рис 6,г) и суммирования значений однородных параметров.

б. применяется для анализа показателей каскада.

– Рабочий диапазон частот, коэффициенты избирательности по удаленным помехам и полоса пропускания определяется элементами ПФ каскада. В составе УСЧ применен такой же по схеме ПФ как и в базовом варианте ВЦ. Поэтому система анализа зависимости перечисленных показателей УСЧ от параметров элементов ПФ и способны восстановления работоспособности по ним такие же как и во ВЦ.

– Усиление каскада.

· Резонансный коэффициент усиления по напряжению:

;

;

 

· Резонансный коэффициент усиления по напряжению в режиме согласования

;

 

· Зависимость показателя от частоты настройки

 

· Восстановление работоспособности

; ;

– Устойчивость работы.

· Критерий неустойчивости работы УСЧ каскада само возбудился или у него резко увеличился коэффициент усиления по напряжению.

· Каналы паразитной положительной обратной связи:

а. магнитная или электрическая связь по переменному току между различными цепями;

б. паразитная связь между каскадами через общий источник постоянного тока.

· Технические решения по обеспечению устойчивой работы (рис. 6.б)

а. экранирование ПФ как источника сильных магнитных и электрических связей;

б. уменьшение коэффициента усиления по напряжению УСЧ из условия ослабления связи через Спр УЭ;

;

;

в. применение развязывающих фильтров в цепях питания и смещения RфСф и R/фС/ф

· Восстановление устойчивой работы. Если в процессе эксплуатации обнаружена неустойчивая работа каскада необходимо найти канал, по которому восстановилась достаточно глубокая паразитная положительная обратная связь путем проверки функционирования элементов, обеспечивающих устойчивую работу.

– Стабильность работы.

· Критерий нестабильности изменение показателей каскада под воздействием внешних факторов, которое приводит к нарушению работоспособности.

· Дестабилизирующие факторы: измерение параметров среды и колебание питающего напряжения замена транзистора УСЧ или нелинейного элемента СМ, большой по амплитуде радиосигнал или помеха от радиостанции. В последнем случаи может расстраиваться колебательный контур, при использовании в его составе варикапа и транзистор будет работать в режиме нелинейного усиления. Нелинейный режим работы VT может привести к следующим последствиям:

а. блокирования сигнала - уменьшение усиления и ухудшения соотношения сигнал/шум на выходе РП из-за действия мешающего колебания с большой амплитудой находящегося за пределами полосы пропускания ПФ;

б. к перекрестной модуляции – перенос модуляции на несущую РП под воздействием внеполосного мешающего АМК с большой амплитудой;

в. к интермодуляции – две или более помехи радиостанции образуют в УСЧ комбинацию по несущей частоте, близкую к промежуточной частоте, возникает интерференционный свист, так разностная частота помехи и нормальная промежуточная частота лежит в звуковом диапазоне.

· Обеспечение стабильности

а. предусматривают такие же технические решения как и во ВП.

б. дополнительные меры: подключают звено эмиттерной стабилизации RэCэ(Y21, Ψ(toC) const); повышают избирательность ВП; исключают УСЧ из системы АРУ для сохранения работы VT в линейном режиме.

– Миниатюризация. Применение УСЧ на микросхеме

2. Варианты УСЧ по виду связи (сопоставление с базовым вариантом)

– Классификация (рис.7,а) с индуктивной и индуктивно-емкостной связью.

– Свойство и применение-аналогия с ВЦ таких же вариантов.

3.Варианты УСЧ по виду полосового фильтра (сопоставление с базовым вариантом)

– Двухконтурные УСЧ (рис. 7д)

· в качестве ПФ применяется два перестраиваемых колебательных контура с одинаковыми однородными параметрами.

· обеспечивает повышенную избирательность но меньший коэффициент усиления по напряжению.

· применяется в РПУ с повышенной избирательностью по удаленным помехам.

– Апериодические УСЧ (рис. 7,б,в,г)

· В качестве ПФ применяется резистор, высокочастотный трансформатор и дроссель.

· Каскад обеспечивает только устойчивое усиление

· Применяется в РПУ если ВЦ обеспечивает заданный коэффициент избирательности по удаленным помехам, но в ТСЧ требуется дополнительное усиление радиосигнала, чтобы получить более высокую реальную чувствительность.

 

УСЧ ДИАПАЗОНА МВ (λ=1-10м, f=30…300МГц)

Особенности условий работы УСЧ

– Технические проблемы в процессе обработки радиосигнала на повышенной несущей частоте:

· настройка ПФ в резонанс на повышенную несущую частоту.

· обеспечение высоких показателей каскада при увеличении активных потерь мощности сигнала в ПФ.

· устойчивая и без инерционная работа каскада.

· увеличение соотношения сигнал/шум.

– Обеспечение решаемых задач

· Первые две проблемы решаются применением ПФ МВ и обеспечение за счет него режима избирательного согласования. Техническое решение проблем рассмотрено при изучении ВЦ МВ.

· Две последующие проблемы разрешаются благодаря выбора УКВ транзистора с возможно большей крутизной характеристики (↑Y21), безинерционного (fo, Y21, fmax) с малой проходной емкостью (↓С21), малошумящего (↓Кш).

2. Варианты схем УСЧ (рис. 8)

– Одноконтурный УСЧ на транзисторе с ОЭ с двойной автотранспортной связью МВ (рис. 8.а)

– Одноконтурный УСЧ на транзисторе с ОИ с двойной автотранспортной связью МВ (рис. 8.б)

 

УСЧ ДИАПАЗОНА ДМВ

(сопоставление с базовым вариантом)

Особенность условия работы. Каскады на VT с ОЭ (ОИ) при f>300 МГц самовозбуждаются за счет паразитной связи через проходную емкость транзистора, поэтому как усилительные не применяются.

Одноконтурный УСЧ на транзисторе с ОБ (ОЗ) с двойной автотрансформаторной связью.

– Схема каскада. Алгоритм исполнения схемы такой же, как базового варианта. Особенность: возбудитель подключен к эмиттеру (истоку) VT, база (затвор) на корпусе по переменному току (рис. 9,а и б)

– Особенности свойств.

· Каскад обеспечивает больший устойчивый коэффициент усиления, т.к. проходная емкость транзистора уменьшена благодаря заземленному экрану, функцию которого выполняет заземленный управляющий электрод – база – у биполярного VT, затвор – у полевого

 

· Каскад позволяет получить меньший коэффициент усиления по мощности ;

а. - каскад не усиливает сигнал по току ;

б. -каскад усиливает сигнал по напряжению

· Каскад обладает малым входным сопротивлением, поэтому ухудшает основные показатели ВЦ

 

· Входная цепь обеспечивает меньший коэффициент избирательности по удаленным каналам

 

· Меньше соотношение сигнал/шум. ВЦ обеспечивает меньший коэффициент передачи по напряжению и имеет более широкую полосу пропускания.

– Применение. В РПУ со средним значением реальной чувствительности.

Одноконтурный УСЧ на транзисторах каскодной схемы с двойной автотрансформаторной связью.

– Определение. Каскодная схема – это усилительный каскад, выполненный на двух транзисторах, включенных по схеме ОЭ – ОБ (ОИ - ОЗ).

– Структура схемы (рис. 10,а и б):

· -апериодический УСЧ на VT1 с ОЭ (ОИ);

· -одноконтурный УСЧ на VT2 с ОБ (ОЗ);

· -связь между транзисторами непосредственная;

· -питание выходных цепей двух транзисторов последовательное.

– Сопоставление свойств с предыдущим каскадом

· Сложнее схема, т.к. предусмотрен дополнительно усилитель на VT с ОЭ (ОИ)

· Обеспечивает большее усиление сигнала по мощности.

 

· Каскодная схема обеспечивает большее входное сопротивление

 

· Входная цепь обеспечивает больший коэффициент избирательности

 

· Устойчивость работы каскодной схемы каскада с ОБ одинаковая:

а. -усилитель на VT1 работает устойчиво, т.к. ;

б. -усилитель на VT2 работает устойчиво, т.к. VT с ОБ (ОЗ).

· Каскодная схема улучшает соотношение сигнал/шум, т.к. обеспечивает большее усиление сигнала и ВЦ имеет узкую полосу пропускания.

 

– Применение. В РПУ с повышенной реальной чувствительностью.

 

АЛГОРТМ РАСЧЕТА УСЧ

Исходные условия. Дано: принципиальная схема и основные показатели каскада, типовые параметры выходной цепи высокочастотного транзистора УСЧ и параметры входного сопротивления смесителя, полярность и номинал напряжения источника питания.

Результаты расчета. Определены значения и выбраны по ГОСТ параметры элементов каскада.

Последовательность логических операций.

– Определяют значения параметров ПФ, повторив П 3.1-3.7 алгоритма расчета ВЦ.

– Рассчитывают значение эквивалентной проводимости ПФ.

– Выбирают тип транзистора по крутизне характеристики, исходя из коэффициента усиления по напряжению, без инерционной работы, малой проходной емкости и мало коэффициента шума.

– Рассчитывают необходимый коэффициент включения контура из условия устойчивости работы.

– Определяют коэффициент включения , исходя из условия согласования.

– Рассчитывают добротность ненагруженного контура и сопоставляют его значение с реально осуществимой. Если не удовлетворяет этому критерию, то уменьшают коэффициенты включения и , сохраняя режим согласования.

– Вычисляют фактические показатели УСЧ и сопоставляют их значения с заданными.

– Определяют значения параметров вспомогательных элементов каскада по методике, приведенной в технической литературе, и выбирают их по номиналу ГОСТа.

– Заносят в таблицу спецификации информацию по рассчитанным параметрам элементов.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекцій з дисципліни приймання та оброблення сигналів

Криворізький коледж.. національного авіаційного університету.. конспект лекцій з дисципліни приймання та оброблення сигналів..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Усилители сигнальной частоты (УСЧ)

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Радиоприемник супергетеродинного типа
Структурная схема (рис. 2.1)   Рис. 2.1 Структурная схема супергетеродинного приемника АМС – Ее архитектура соответствует обобщенной структурной схеме: РК, Д, УМС, В

Сигналы и помехи при радиоприеме
Достоверность информации в процессе обработки сигнала зависти от его усиления и искажений в РПУ, а также от соотношения уровня сигнала/помеха. Помеха – электрическое колебание, вызывающее

Алгоритм проектирования структурной схемы РПУ
Исходные условия. Дано: назначение, электрические показатели и режим эксплуатации РПУ. Результат расчета. Исполняется структурная схема РПУ. Последовательность логических операций

План лекции
3.1 Показатели и характеристики РПУ. 3.2 Техническая эксплуатация радиоприемника 3.3 Проверка технического состояния радиоприемника (РП) в лабораторных условиях 3.4 Алгор

Алгоритм поиска отказавшего каскада в супергетеродинном радиоприемнике
– Исходные условия: РП в состоянии отказа: , , , , , , . – Последовательность операций (рисунок 3 таблица 1) ТСЧ( )→да →нет→ВЦ( )→

Входные цепи (ВЦ)
Входная цепь – четырехполюсник. Назначение. Обеспечивает преимущественное усиление радиосигнала на несущей частоте передатчика . Критерий функционирования: Решаемые задач

Усилители промежуточной частоты (УПЧ)
УПЧ-четырехполюсник Назначение. Преимущественное усиление РС на промежуточной частоте. Критерий функционирования: . Решаемые задачи: качественное усиление РС на промежуто

Радиоканал с многократным преобразованием частоты
Выбор промежуточной частоты. – Основные - показатели супергетеродина при неизменном количеству каскадов, зависят от значения выбранной промежуточной частоты. – Если промежуточную

Ручные регуляторы усиления - РРУ
Место подключения - РК. Решаемая задача. Позволяет восстановить работоспособность РПУ по реальной чувствительности, если она не удовлетворяет нормативному требованию. Варианты.

Характеристика радиоприемника
Для реализации преимуществ однополосной связи необходимо решить в РПУ четыре основные задачи: – обеспечить высокие электрические показатели при узкой полосе пропускания; – восстан

Характеристика радиоприемника
(Сопоставление с РПУ АМС) Особенности условий работы. – Обрабатывает ЧМС: · необходимо обеспечить высокие электрические показатели, особенно помехозащищенность по внутрен

Характеристика аналогового приемника панорамной РЛС
Особенности радиосигнала. РПУ обрабатывает импульсные РС прямоугольных импульсов, отраженных от наземных и воздушных объектов. Информация о типе, физических своиствах объектов отображается в законо

Расчет основных показателей радиоприемника ИС
Реальная чувствительность   – Постоянная Больцмана К=1.38*10-23 Вт/˚СГц – Шумовая полоса радиоприемника Пш-1.1

Причини внедрения цифровой обработки сигналов в технику радиоприема
Возросшие требования к качеству приема информации при тенденции к ухудшению ЭМО вынуждают применять такие сложные алгоритмы, как оптимальное сложение разнесенных сигналов, известных с ограниченной

Цифровой радиоприем
Стремительное развитие микроэлектронной цифровой и аналого-цифровой элементной базы и появление новых компонентов позволяет выполнить высококачественный приёмник на основе цифровых принципов обрабо

Формирование сигналов
В большинстве приведенных ситуаций (связанных с использованием DSP-технологий), необходимы как АЦП, так и ЦАП. Тем не менее, в ряде случаев требуется только ЦАП, когда аналоговые сигналы могут быть

Методы и технологии обработки сигналов
Сигналы могут быть обработаны с использованием аналоговых методов (аналоговой обработки сигналов, или ASP), цифровых методов (цифровой обработки сигналов, или DSP) или комбинации аналоговых и цифро

Обработка аналоговых и цифровых сигналов
  Рис. 13.3 Способы обработки сигналов. Поскольку АЦП перемещен ближе к датчику, большая часть обработки аналогового сигнала теперь производится АЦП. Увеличение возможностей

Стереофоническое вещание
Одним из радикальных методов улучшения звучания РПУ является переход к стереофоническому вещанию, дающему представление о пространственном местонахождении источника звука и его перемещении. Достато

Назначение и структурные схемы
Радиолокационные приемники (РЛП) являются составной частью радиолокационных станций (РЛС), предназначенных для обнаружения, определения координат и параметров движения удаленных объектов (целей) пу

Структура телевизионного приемника
Функциональная схема приемников черно-белого и цветного изображений приведена на рис. 16.3.   Рис. 16.3 Структурная схема телевизионного приемника   Те

Принципы построения авиационных радиостанций
Авиационные радиостанции выполняются, как правило, по трансиверной схеме, при которой ряд блоков РС используется как в режиме приема, так и в режиме передачи. Типовая структурная схема РС приведена

Особенности построения приемников радиостанций
Радиоприемник обеспечивает прием и обработку модулированных сигналов в диапазоне рабочих частот радиостанции. Используются приемники супергетеродинного типа с однократным, двухкратным или трехкратн

Синтезаторы частот
При разработке синтезаторов частот часто используют метод косвенного когерентного синтеза с применением генератора управляемого напряжением (ГУН) и петли частотной автоматической подстройки частоты

Приемник спутниковой радионавигационной системы
В качестве примера реализации приемника рассмотрим приемник системы ГЛОНАСС с двойным преобразованием частоты (рис. 18.1) На входе приемника имеется общий смеситель, на который поступают с

Коррелятор
Один из вариантов коррелятора для канала изображен на рис. 18.3. Функционирование коррелятора осуществляется следующим образом. На вход коррелятора (умножители 1,2) поступают из приемника

Демодуляция навигационных сообщений спутников ГЛОНАСС
Производится в результате вторичной обработки навигационных сигналов. Как отмечалось ранее навигационный сигнал ГЛОНАСС формируется путем преобразования информационных символов в относительный код

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги