Малошумливі параметричні підсилювачі радіосигналів

Малошумливі підсилювачі

Малошумливі підсилювачі (МШП) використовуються в РПрП для зниження коефіцієнта шуму, еквівалентної шумової температури й підвищення тим самим чутливості прийомного пристрою.

Основні технічні вимоги, пропоновані до МШП:

- ширина смуги робочих частот може досягати 15...20% середньої робочої частоти;

- шумова температура МШП повинна бути мінімальною;

- коефіцієнт підсилення МШП по потужності;

- лінійність амплітудної характеристики.

Серед різноманіття типів МШП найбільш широке застосування отримали широкосмугові малошумливі підсилювачі на транзисторах і напівпровідникові параметричні.

Зупинимося коротко на параметричних малошумливих підсилювачах.

В основі роботи параметричного МШП [5] лежить фізичний процес перетворення енергії джерела високочастотного коливання (так званого генератора «накачування») в енергію вихідного коливання. Обмін енергії здійснюється за допомогою реактивного елемента – ємності або індуктивності, величини яких або змінюються як функції часу завдяки керуванню генератором «накачування». Параметричні підсилювачі радіочастоти поряд з посиленням високочастотного сигналу можуть здійснювати також перетворення його частоти.

Покажемо на прикладі (рис. 3.22), що відповідна зміна ємності приводить до ефекту посилення сигналу в коливальному контурі.

Рисунок 3.22

Відомо, що напруга , заряд і ємність конденсатора зв'язані співвідношенням або .

Диференціюючи ліву й праву частини виразу по відповідним змінним і , знаходимо

або .

Для приростів і можна вважати, що й . Тоді . Таким чином, зміни ємності контуру на величину приводить до зміни напруги на конденсаторі: для одержуємо .

Фізично сутність посилення сигналу в параметричному підсилювачі полягає в цілеспрямованому відборі енергії від джерела (генератора «накачування»), керуючого ємністю . Ця енергія, що запасається в конденсаторі, потім передається в контур, що приводить до регенерації втрат контуру й збільшення рівня сигналу на його виході. Таким чином, за допомогою генератора «накачування» у контур як би нагнітається («накачується») енергія від допоміжного джерела.

Найпростішим параметричним підсилювачем (ПП) є одноконтурний підсилювач (рис. 3.23).

Рисунок 3.23 - Одноконтурний параметричний підсилювач

Як змінна ємність використовується напівпровідниковий діод (наприклад варикап). Напруга на діоді складається з постійної напруги зсуву й змінної напруги накачування . Ємність діода змінюється із частотою генератора накачування.

Корисний сигнал через фільтр , настроєний на частоту накачування, надходить у контур. Цей фільтр забезпечує розв'язку джерела накачування. Фільтр настроєний на частоту сигналу й послабляє шунтуючу дію генератора накачування. Фільтр , настроєний на частоту накачування, послабляє шунтуючу дія опору навантаження на генератор накачування.

Двоконтурний ПП представлений схемою (рис. 3.24)

Рисунок 3.24 - Двоконтурний параметричний підсилювач

Тут контур з , - сигнальний. Контур з , - холостий контур.

Частота генератора накачування може бути взята як .

Усильний сигнал знімається із сигнального контуру. Такий підсилювач називається двоконтурним регенеративним підсилювачем. Якщо посилений сигнал знімається з холостого контуру, то підсилювач називається регенеративним перетворювачем.

Ефективна шумова температура двоконтурного ПП визначається виразом

,

де - температура навколишнього середовища;

- частота настроювання холостого контуру.

Звідси виходить, що для зменшення потужності шумів ПП (підвищення чутливості РПрП) необхідно збільшувати частоту коливань генератора накачування й зменшувати температуру навколишнього середовища.

Дата добавления: 2014-01-07