HF-Verstärker für mittelhohe Frequenzen. Hochfrequenz-Hochfrequenzverstärker. Hauptfunktionen der Steuereinheit

Hochfrequenzverstärker (UHF) werden verwendet, um die Empfindlichkeit von Radioempfangsgeräten – Radios, Fernsehern, Radiosendern – zu erhöhen. Solche UHF-Schaltkreise werden zwischen der Empfangsantenne und dem Eingang des Radio- oder Fernsehempfängers platziert und verstärken das von der Antenne kommende Signal (Antennenverstärker).

Der Einsatz solcher Verstärker ermöglicht es, den Radius des zuverlässigen Funkempfangs zu vergrößern; bei Radiosendern (Empfangs-Sende-Geräten – Transceivern) kann entweder die Reichweite erhöht oder bei gleichbleibender Reichweite die Strahlungsleistung verringert werden des Funksenders.

Abbildung 1 zeigt Beispiele für UHF-Schaltungen, die häufig zur Erhöhung der Funkempfindlichkeit verwendet werden. Die Werte der verwendeten Elemente hängen von bestimmten Bedingungen ab: von den Frequenzen (untere und obere) des Funkbereichs, von der Antenne, von den Parametern der nachfolgenden Stufe, von der Versorgungsspannung usw.

Abbildung 1 (a) zeigt Breitband-UHF-Schaltung entsprechend der gemeinsamen Emitterschaltung(OE). Abhängig vom verwendeten Transistor kann diese Schaltung bis zu Frequenzen von mehreren Hundert Megahertz erfolgreich eingesetzt werden.

Es muss daran erinnert werden, dass die Referenzdaten für Transistoren maximale Frequenzparameter angeben. Es ist bekannt, dass es bei der Beurteilung der Frequenzfähigkeit eines Transistors für einen Generator ausreicht, sich auf den Grenzwert der Betriebsfrequenz zu konzentrieren, der mindestens zwei- bis dreimal niedriger sein sollte als die im Pass angegebene Grenzfrequenz. Bei einem nach der OE-Schaltung angeschlossenen HF-Verstärker muss die maximale Typenschildfrequenz jedoch um mindestens eine Größenordnung oder mehr reduziert werden.

Abb.1. Beispiele für Schaltungen einfacher Hochfrequenzverstärker (UHF) mit Transistoren.

Funkelemente für die Schaltung in Abb. 1 (a):

R1=51k (für Siliziumtransistoren), R2=470, R3=100, R4=30-100;
C1=10-20, C2= 10-50, C3= 10-20, C4=500-Zn;

Für UKW-Frequenzen werden Kondensatorwerte angegeben. Kondensatoren wie KLS, KM, KD usw.

Bekanntermaßen liefern Transistorstufen, die in einer gemeinsamen Emitterschaltung (CE) verbunden sind, eine relativ hohe Verstärkung, ihre Frequenzeigenschaften sind jedoch relativ niedrig.

Transistorstufen, die nach einer Basisschaltung (CB) verbunden sind, haben eine geringere Verstärkung als Transistorschaltungen mit OE, aber ihre Frequenzeigenschaften sind besser. Dadurch können die gleichen Transistoren wie in OE-Schaltungen verwendet werden, jedoch bei höheren Frequenzen.

Abbildung 1 (b) zeigt Breitband-Hochfrequenzverstärkerschaltung (UHF) an einem Transistor eingeschaltet nach einem gemeinsamen Basisschema. Der LC-Kreis ist in den Kollektorkreis (Last) eingebunden. Abhängig vom verwendeten Transistor kann diese Schaltung bis zu Frequenzen von mehreren Hundert Megahertz erfolgreich eingesetzt werden.

Funkelemente für die Schaltung in Abb. 1 (b):

R1=1k, R2=10k. R3=15k, R4=51 (für Versorgungsspannung ZV-5V). R4=500-3 k (für Versorgungsspannung 6V-15V);
C1=10-20, C2=10-20, C3=1n, C4=1n-3n;
T1 – zum Beispiel Silizium- oder Germanium-HF-Transistoren. KT315. KT3102, KT368, KT325, GT311 usw.

Für VHF-Frequenzen werden Kondensator- und Schaltungswerte angegeben. Kondensatoren wie KLS, KM, KD usw.

Spule L1 enthält 6-8 Windungen PEV 0,51-Draht, 8 mm lange Messingkerne mit M3-Gewinde, 1/3 der Windungen sind entleert.

Abbildung 1 (c) zeigt eine weitere Breitbandschaltung UHF auf einem Transistor, inbegriffen nach einem gemeinsamen Basisschema. Im Kollektorkreis ist eine HF-Drossel enthalten. Abhängig vom verwendeten Transistor kann diese Schaltung bis zu Frequenzen von mehreren Hundert Megahertz erfolgreich eingesetzt werden.

Radioelemente:

R1=1k, R2=33k, R3=20k, R4=2k (für Versorgungsspannung 6V);
C1=1n, C2=1n, C3=10n, C4=10n-33n;
T1 – Silizium- oder Germanium-HF-Transistoren, zum Beispiel KT315, KT3102, KT368, KT325, GT311 usw.

Die Werte von Kondensatoren und Schaltung sind für Frequenzen des MF- und HF-Bereichs angegeben. Für höhere Frequenzen, beispielsweise für den UKW-Bereich, sollten die Kapazitätswerte reduziert werden. In diesem Fall können D01-Drosseln verwendet werden.

Kondensatoren wie KLS, KM, KD usw.

L1-Spulen sind Drosseln; für den CB-Bereich können dies Spulen auf Ringen 600NN-8-K7x4x2, 300 Windungen aus PEL 0,1-Draht sein.

Höherer Verstärkungswert kann durch Verwendung erhalten werden Mehrtransistorschaltungen. Dies können verschiedene Schaltungen sein, die beispielsweise auf der Basis eines OK-OB-Kaskodenverstärkers unter Verwendung von Transistoren unterschiedlicher Struktur mit serieller Stromversorgung hergestellt werden. Eine der Varianten eines solchen UHF-Schemas ist in Abb. 1 (d) dargestellt.

Diese UHF-Schaltung hat eine beträchtliche Verstärkung (zehn- oder sogar hundertfach), Kaskodenverstärker können jedoch bei hohen Frequenzen keine nennenswerte Verstärkung liefern. Solche Schemata werden normalerweise bei Frequenzen im LW- und SV-Bereich verwendet. Mit der Verwendung von Ultrahochfrequenztransistoren und einem sorgfältigen Design können solche Schaltungen jedoch erfolgreich bis zu Frequenzen von mehreren zehn Megahertz eingesetzt werden.

Radioelemente:

R1=33k, R2=33k, R3=39k, R4=1k, R5=91, R6=2,2k;
C1=10n, C2=100, C3=10n, C4=10n-33n. C5=10n;
T1 -GT311, KT315, KT3102, KT368, KT325 usw.
T2 -GT313, KT361, KT3107 usw.

Die Kondensator- und Schaltungswerte sind für Frequenzen im CB-Bereich angegeben. Für höhere Frequenzen, etwa das HF-Band, müssen Kapazitätswerte und Schleifeninduktivität (Anzahl der Windungen) entsprechend reduziert werden.

Kondensatoren wie KLS, KM, KD usw. Spule L1 – für den CB-Bereich enthält 150 Windungen PELSHO 0,1-Draht auf 7-mm-Rahmen, Trimmer M600NN-3-SS2,8x12.

Beim Aufbau der Schaltung in Abb. 1 (d) ist es notwendig, die Widerstände R1, R3 so zu wählen, dass die Spannungen zwischen Emitter und Kollektor der Transistoren gleich werden und bei einer Schaltungsversorgungsspannung von 9 V 3 V betragen.

Der Einsatz von UHF-Transistoren ermöglicht die Verstärkung von Funksignalen. von Antennen kommend, in Fernsehbändern - Meter- und Dezimeterwellen. In diesem Fall werden am häufigsten Antennenverstärkerschaltungen verwendet, die auf der Grundlage der Schaltung 1(a) aufgebaut sind.

Beispiel für eine Antennenverstärkerschaltung für Frequenzbereich 150-210 MHz ist in Abb. 2 (a) dargestellt.

Abb.2.2. MV-Antennenverstärkerschaltung.

Radioelemente:

R1=47k, R2=470, R3=110, R4=47k, R5=470, R6=110. R7=47k, R8=470, R9=110, R10=75;
C1=15, C2=1n, C3=15, C4=22, C5=15, C6=22, C7=15, C8=22;
T1, T2, TZ - 1T311(D,L), GT311D, GT341 oder ähnlich.

Kondensatoren wie KM, KD usw. Durch eine entsprechende Erhöhung der in der Schaltung enthaltenen Kapazitäten kann das Frequenzband dieses Antennenverstärkers im Niederfrequenzbereich erweitert werden.

Funkelemente für die Option Antennenverstärker für den Bereich 50-210 MHz:

R1=47k, R2=470, R3=110, R4=47k, R5=470, R6=110. R7=47k, R8=470. R9=110, R10=75;
C 1=47, C2= 1n, C3=47, C4=68, C5=47, C6=68, C7=47, C8=68;
T1, T2, TZ - GT311A, GT341 oder ähnlich.

Kondensatoren wie KM, KD usw. Bei Wiederholung dieses Gerätes müssen alle Voraussetzungen erfüllt sein. Anforderungen an die Installation von HF-Strukturen: Mindestlängen der Anschlussleiter, Abschirmung usw.

Ein Antennenverstärker, der für den Einsatz im Fernsehsignalbereich (und höheren Frequenzen) ausgelegt ist, kann mit Signalen von leistungsstarken CB-, HF- und UKW-Radiosendern überlastet werden. Daher ist ein breites Frequenzband möglicherweise nicht optimal, weil Dies kann den normalen Betrieb des Verstärkers beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere im unteren Bereich des Arbeitsbereichs des Verstärkers.

Für die Schaltung des jeweiligen Antennenverstärkers kann dies von Bedeutung sein, denn Die Steigung des Verstärkungsabfalls im unteren Teil des Bereichs ist relativ gering.

Mit können Sie die Steilheit des Amplitudenfrequenzgangs (AFC) dieses Antennenverstärkers erhöhen Hochpassfilter 3. Ordnung. Hierzu kann am Eingang des angegebenen Verstärkers eine zusätzliche LC-Schaltung eingesetzt werden.

Das Anschlussschema für einen zusätzlichen LC-Hochpassfilter zum Antennenverstärker ist in Abb. dargestellt. 2(b).

Zusätzliche Filterparameter (indikativ):

C=5-10;
L - 3-5 Umdrehungen PEV-2 0,6. Wickeldurchmesser 4 mm.

Es empfiehlt sich, das Frequenzband und die Form des Frequenzgangs entsprechend anzupassen Messgeräte(Schwingfrequenzgenerator usw.). Die Form des Frequenzgangs kann durch Ändern der Werte der Kondensatoren C, C1, Ändern der Tonhöhe zwischen den Windungen L1 und der Anzahl der Windungen angepasst werden.

Mit den beschriebenen Schaltungslösungen und modernen Hochfrequenztransistoren (Ultrahochfrequenztransistoren – Mikrowellentransistoren) können Sie einen Antennenverstärker für den UHF-Bereich bauen. Dieser Verstärker kann entweder mit einem UHF-Funkempfänger verwendet werden eines UKW-Radiosenders oder in Verbindung mit einem Fernseher.

Abbildung 3 zeigt UHF-Antennenverstärkerschaltung.

Abb. 3. Schaltung und Anschlussplan des UHF-Antennenverstärkers.

Hauptparameter des UHF-Bereichsverstärkers:

Frequenzband 470-790 MHz,
Verstärkung - 30 dB,
Geräuschzahl -3 dB,
Eingangs- und Ausgangsimpedanz - 75 Ohm,
Stromverbrauch - 12 mA.

Eines der Merkmale dieser Schaltung ist die Versorgung der Antennenverstärkerschaltung mit Versorgungsspannung über das Ausgangskabel, über das das Ausgangssignal vom Antennenverstärker an den Funksignalempfänger – beispielsweise einen VHF-Funkempfänger, einen VHF – geliefert wird Radioempfänger oder Fernseher.

Der Antennenverstärker besteht aus zwei Transistorstufen, die in einer Schaltung mit einem gemeinsamen Emitter verbunden sind. Am Eingang des Antennenverstärkers ist ein Hochpassfilter 3. Ordnung vorgesehen, der den Bereich der Betriebsfrequenzen nach unten begrenzt. Dies erhöht die Störfestigkeit des Antennenverstärkers.

Radioelemente:

R1 = 150k, R2=1k, R3=75k, R4=680;
C1=3,3, C10=10, C3=100, C4=6800, C5=100;
T1, T2 - KT3101A-2, KT3115A-2, KT3132A-2.
Die Kondensatoren C1, C2 sind vom Typ KD-1, der Rest vom Typ KM-5 oder K10-17v.
L1 - PEV-2 0,8 mm, 2,5 Windungen, Wickeldurchmesser 4 mm.
L2 – HF-Drossel, 25 µH.

Abbildung 3 (b) zeigt ein Diagramm zum Anschließen des Antennenverstärkers an die Antennenbuchse des TV-Empfängers (an den UHF-Wähler) und an eine entfernte 12-V-Stromquelle. In diesem Fall ist, wie aus dem Diagramm ersichtlich, Strom vorhanden über das verwendete Koaxialkabel in den Stromkreis eingespeist und zur Übertragung eines verstärkten UHF-Funksignals von einem Antennenverstärker an einen Empfänger – ein UKW-Radio oder an einen Fernseher.

Funkverbindungselemente, Abb. 3 (b):

C5=100;
L3 – HF-Drossel, 100 µH.

Die Installation erfolgt klappbar auf doppelseitigem Fiberglas SF-2, die Länge der Leiter und die Fläche der Kontaktpads sind minimal, es ist auf eine sorgfältige Abschirmung des Gerätes zu achten.

Beim Einrichten des Verstärkers kommt es auf die Einstellung der Kollektorströme der Transistoren an, die mit R1 und R₀ geregelt werden, T1 – 3,5 mA, T2 – 8 mA; Die Form des Frequenzgangs kann angepasst werden, indem C2 im Bereich von 3–10 pF ausgewählt und die Tonhöhe zwischen den Windungen von L1 geändert wird.

Literatur: Rudomedov E.A., Rudometov V.E – Elektronik und Spionageleidenschaften-3.

Stromverbrauch - 46 mA. Die Vorspannung V bjas bestimmt den Ausgangsleistungspegel (Verstärkung) des Verstärkers

Abb. 33.11. Interne Struktur und Pinbelegung der Mikroschaltungen TSH690, TSH691

Reis. 33.12. Typische Einbindung der Mikroschaltungen TSH690, TSH691 als Verstärker im Frequenzband 300-7000 MHz

und kann im Bereich von 0-5,5 (6,0) V eingestellt werden. Der Übertragungskoeffizient der Mikroschaltung TSH690 (TSH691) bei einer Vorspannung V Bias = 2,7 V und einem Lastwiderstand von 50 Ohm in einem Frequenzband bis 450 MHz beträgt 23 ( 43) dB, bis 900(950) MHz - 17(23) dB.

Die praktische Einbindung der Mikroschaltungen TSH690 und TSH691 ist in Abb. dargestellt. 33.12. Empfohlene Elementwerte: C1=C5=100-1000 pF; C2=C4=1000 pF; C3=0,01 µF; L1 150 nH; L2 56 nH für Frequenzen nicht über 450 MHz und 10 nH für Frequenzen bis 900 MHz. Der Widerstand R1 kann zur Regulierung des Ausgangsleistungspegels verwendet werden (kann für ein automatisches Ausgangsleistungskontrollsystem verwendet werden).

Der breitbandige INA50311 (Abb. 33.13) von Hewlett Packard ist für den Einsatz in Mobilkommunikationsgeräten sowie in Geräten der Unterhaltungselektronik vorgesehen, beispielsweise als Antennenverstärker oder Hochfrequenzverstärker. Der Arbeitsbereich des Verstärkers beträgt 50-2500 MHz. Versorgungsspannung - 5 V mit Stromaufnahme bis 17 mA. Durchschnittlicher Gewinn

Reis. 33.13. Interne Struktur Mikroschaltungen ΙΝΑ50311

10 dB. Die maximale Signalleistung, die dem Eingang bei einer Frequenz von 900 MHz zugeführt wird, beträgt nicht mehr als 10 mW. Geräuschzahl 3,4 dB.

Ein typischer Anschluss der Mikroschaltung ΙΝΑ50311 bei Stromversorgung durch einen Spannungsstabilisator 78LO05 ist in Abb. dargestellt. 33.14.

Reis. 33.14. Breitbandverstärker auf dem INA50311-Chip

Shustov M. A., Schaltung. 500 Geräte auf analogen Chips. - St. Petersburg: Wissenschaft und Technologie, 2013. -352 S.

HF-Verstärkerähnlich wie bei anderen Verstärkern. Sie unterscheiden sich hauptsächlich im Betriebsfrequenzbereich, der den Bereich von 10 bis 30 Megahertz einnimmt. Es gibt zwei Klassen von Hochfrequenzverstärkern: abstimmbare und nicht abstimmbare. Die Hauptfunktion eines nicht abstimmbaren Verstärkers ist die Verstärkung, und sein Amplituden-Frequenzgang sollte den größtmöglichen Bereich von Funkfrequenzen abdecken. Bei einem abstimmbaren Verstärker muss eine hohe Verstärkung in einem schmalen Frequenzbereich oder bei einer einzelnen Frequenz erreicht werden. Wenn von Hochfrequenzverstärkern die Rede ist, ist in der Regel abstimmbar gemeint, sofern nicht anders angegeben.

In Funkempfangsgeräten werden Hochfrequenzverstärker verwendet, um das Signal zu verstärken und das der Frequenz entsprechende Signal zu isolieren. In Sendegeräten werden Hochfrequenzverstärker verwendet, um das Signal auf einer bestimmten Frequenz zu verstärken, bevor es an die Antenne gesendet wird. Meistens, HF-Empfangsverstärker sind Spannungsverstärker und HF-Sendeverstärker sind Leistungsverstärker.

In Empfangsschaltungen muss der Hochfrequenzverstärker für eine ausreichende Verstärkung des Empfangssignals sorgen, ein geringes Eigenrauschen aufweisen, eine gute Selektivität bieten und bei ausgewählten Frequenzen einen flachen Amplituden-Frequenzgang aufweisen.

Die Abbildung zeigt einen Hochfrequenzverstärker, der in einem Amplitudenmodulationsradio verwendet wird.

Die Kondensatoren C 1 und C 4 stimmen die Antenne und den Ausgangstransformator T 1 auf die gleiche Frequenz ab. Das Eingangssignal wird über induktive Kopplung an die Basis des Transistors Q 1 angelegt. Der Transistor Q 1 arbeitet als Verstärker der Klasse A. Der Kondensator C 4 und der Transformator T 1 sorgen für eine hohe Spannungsverstärkung bei der Resonanzfrequenz für den Kollektorlastkreis. Der Transformator ist angezapft, um eine gute Impedanzanpassung an den Transistor zu gewährleisten.

HF-Verstärker, verwendet in einem Fernseh-Hochfrequenztuner.

Die Schaltung wird durch Induktivitäten L 1A abgestimmt; L 1B und L 1C. Wenn Sie den Kanalwahlknopf drehen, wird der Stromkreis eingeschaltet neues Set Spulen Dies sorgt für den erforderlichen Bandbreitengewinn für jeden Kanal. Das Eingangssignal gelangt in einen abstimmbaren Schaltkreis bestehend aus L 1A, C 1 und C 2. Der Transistor Q 1 arbeitet als Klasse-A-Verstärker. Die Ausgangskollektorschaltung ist ein doppelt abstimmbarer Transformator. Spule L 1B wird durch Kondensator C 4 abgestimmt, und Spule L 1C wird durch Kondensator C 7 abgestimmt. Widerstand R 2 und Kondensator C 6 bilden einen Entkopplungsfilter, der verhindert, dass Funkfrequenzen in die Stromversorgung gelangen und mit anderen Schaltkreisen interagieren.

Bei Amplitudenmodulationsradios wird das Eingangsradiosignal in ein konstantes Zwischenfrequenzsignal umgewandelt. Danach wird es verwendet Verstärker mit fester Zwischenfrequenz um den Signalpegel auf den erforderlichen Wert zu erhöhen. Ein Zwischenfrequenzverstärker ist ein Einzelfrequenzverstärker (Schmalbandverstärker).. Normalerweise, um das Signal zu verstärken Benötigtes Level Es werden zwei oder drei Zwischenfrequenzverstärkungsstufen verwendet. Die Empfindlichkeit des Empfängers wird durch die Verstärkung des Zwischenfrequenzverstärkers bestimmt. Je höher die Verstärkung, desto höher die Empfindlichkeit. Die Abbildung zeigt einen typischen Zwischenfrequenzverstärker für einen amplitudenmodulierten Funkempfänger.

Die Zwischenfrequenz beträgt 455.000 Hertz.

Die Abbildung zeigt einen Zwischenfrequenzverstärker für einen Fernsehempfänger.

Die Tabelle vergleicht die Frequenzen von Radio- und Fernsehempfängern.

Die Verstärkung der empfangenen Funksignale im Empfangsgerät erfolgt in dessen Vorselektor, d.h. bei Hochfrequenz und nach dem Frequenzumrichter - bei Zwischenfrequenz. Dementsprechend wird zwischen Hochfrequenzverstärkern (RFA) und Zwischenfrequenzverstärkern (IFA) unterschieden. Bei diesen Verstärkern muss neben der Verstärkung auch die Frequenzselektivität des Empfängers gewährleistet sein. Zu diesem Zweck enthalten Verstärker Resonanzkreise: einzelne Schwingkreise, Filter auf gekoppelten Kreisen, verschiedene Arten konzentrierter Selektivitätsfilter. HF-Verstärker mit variabler Abstimmung werden normalerweise mit einem selektiven System hergestellt, das dem im Eingangskreis des Empfängers verwendeten ähnelt. Meistens handelt es sich dabei um selektive Schaltkreise mit einem Schaltkreis.

Sie werden in Zwischenfrequenzverstärkern eingesetzt komplexe Typen Wahlsysteme mit nahezu rechteckigem Frequenzgang, wie z. B. elektromechanische Filter ( EMF ), Quarzfilter (QF), Filter auf Basis akustischer Oberflächenwellen (Massenwellen) (SAW, SAW) usw.

Die meisten modernen Receiver verwenden einstufige Verstärker. In selteneren Fällen können AMPs bei hohen Anforderungen an Selektivität und Rauschzahl bis zu drei Stufen enthalten.

Zu den wichtigsten elektrischen Eigenschaften von Verstärkern gehören:

1.Resonanzspannungsverstärkung .

Bei ultrahohen Frequenzen (Mikrowellen) wird häufiger das Konzept der Leistungsverstärkung verwendet
, Wo
- aktive Komponente der Eingangsleitfähigkeit des Verstärkers;
- aktive Komponente der Lastleitfähigkeit.

2.Frequenzselektivität des Verstärkers zeigt die relative Verstärkungsreduzierung bei einer gegebenen Verstimmung
.

Manchmal wird Selektivität durch einen Quadratheitskoeffizienten charakterisiert, zum Beispiel
.

3. Rauschzahl bestimmt die Rauscheigenschaften des Verstärkers.

4. Signalverzerrung im Verstärker: Amplitude-Frequenz, Phase, nichtlinear.

5. Stabilität des Verstärkers wird durch seine Fähigkeit bestimmt, grundlegende Eigenschaften während des Betriebs beizubehalten (normalerweise K o und Frequenzgang) sowie das Fehlen einer Tendenz zur Selbsterregung.

Die Abbildungen 1-3 zeigen die Hauptschaltungen des Verstärkers und Abbildung 4 zeigt die Schaltung des Verstärkers mit einem Selektivitätskonzentrationsfilter (FSI) in Form eines elektromechanischen Filters.

Abb.1. URCH auf einem Feldeffekttransistor

Abb.2. URCH auf einem Bipolartransistor

Abb. 3. URCH mit induktiver Ankopplung an das Wahlsystem

Abb.4. Verstärker mit konzentriertem Selektivitätsfilter

Bei Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzverstärkern werden hauptsächlich zwei Möglichkeiten zum Anschluss eines Verstärkungsgeräts verwendet: mit einem gemeinsamen Emitter (gemeinsame Quelle) und einer Kaskodenschaltung zum Anschluss von Transistoren.

Abbildung 1 zeigt eine Schaltung eines Verstärkers auf Basis eines Feldeffekttransistors mit gemeinsamer Source. Im Drain-Kreis ist ein Schwingkreis enthalten L ZU MIT ZU . Die Schaltung wird durch den Kondensator C angepasst ZU(kann zur Konfiguration einer Varicap- oder Varicap-Matrix-Schaltung verwendet werden).

Der Verstärker nutzt serielle Drain-Leistung über einen Filter R3 C3 . Gate-Vorspannung VT1 wird durch den Spannungsabfall des Quellenstroms am Widerstand bestimmt R2 . Widerstand R1 ist der Leckwiderstand des Transistors VT1 und dient dazu, eine Vorspannung an das Gate des Transistors zu übertragen.

In Abb. Abbildung 2 zeigt eine ähnliche Schaltung des HF-Verstärkers auf Basis eines Bipolartransistors. Hier doppelte unvollständige Einbeziehung der Schaltung mit den Transistoren VT1, VT2, Dies ermöglicht die erforderliche Umgehung der Schaltung von der Ausgangsseite des Transistors VT1 und von der Eingangsseite des Transistors VT2 . Die Versorgungsspannung wird dem Transistorkollektor über den Filter R4C4 und zugeführt Teil der Schaltung Spulenwindungen L ZU . Modus von Gleichstrom und die Temperaturstabilisierung wird durch die Widerstände R1, R2 und R3 gewährleistet. Kapazität C2 eliminiert negative AC-Rückkopplungen.

In Abb. Abbildung 3 zeigt eine Schaltung mit einer Transformatorverbindung der Schaltung zum Transistorkollektor und einer Spartransformatorverbindung zum Eingang der nächsten Stufe. In der Regel wird in diesem Fall eine „erweiterte“ Schaltungseinstellung verwendet (siehe Laborarbeit Nr. 1).

In Abb. Abbildung 4 zeigt ein Diagramm einer Verstärkerkaskade mit FSI, hergestellt auf einem 265 UVZ-Chip . Die Mikroschaltung ist ein Kaskodenverstärker OE - OB.

Zwischenfrequenzverstärker sorgen für die Hauptverstärkung und Nachbarkanalselektivität des Empfängers. Ihr wichtiges Merkmal besteht darin, dass sie mit einer festen Zwischenfrequenz arbeiten und eine große Verstärkung in der Größenordnung von haben
.

Beim Einsatz verschiedener FSI-Typen wird die erforderliche Verstärkerverstärkung durch den Einsatz breitbandiger Kaskaden erreicht.

Allen Systemen gemeinsam ist die doppelte unvollständige Einbeziehung des Wahlsystems. (Vollständige Inklusion kann als Sonderfall betrachtet werden, wenn die Transformationskoeffizienten m und n gleich eins sind). Daher können Sie zur Analyse ein verallgemeinertes Ersatzschaltbild des Verstärkers verwenden (siehe Abb. 5).

Abb.5. Verallgemeinertes Ersatzschaltbild eines Resonanzverstärkers

Im Diagramm ist der Transistor auf der Ausgangsseite durch einen äquivalenten Stromgenerator mit den Parametern ersetzt
,
und Stromschlag
und von der Eingangsseite der nächsten Stufe die Leitfähigkeit
,
. Ableitwiderstand R4 (Abb. 1) oder Teiler
(Abb. 2) werden durch Leitfähigkeit ersetzt
(
oder
).

Normalerweise die Summe der Leitfähigkeiten
als Lastleitfähigkeit betrachtet GN, d.h.

Durch die Analyse des Ersatzschaltbildes erhalten wir alle berechneten Beziehungen zur Bestimmung der Eigenschaften der Kaskade.

Somit wird die komplexe Verstärkung der Kaskade durch den Ausdruck bestimmt

, Wo -

äquivalente Resonanzleitfähigkeit des Stromkreises;

Generalisierte Konturverstimmung.

Aus dieser Beziehung lässt sich leicht der Koeffizientenmodul bestimmen

gewinnen

und Resonanzverstärkung der HF-Verstärkerkaskade

Die Resonanzverstärkung erreicht ihren Maximalwert bei gleicher Überbrückung des Stromkreises von der Ausgangsseite des aktiven Geräts und von der Lastseite (Eingang der nächsten Stufe), d.h. Wann

Die angegebenen Beziehungen ermöglichen es uns, die Gleichung der Resonanzkurve des Verstärkers zu erhalten. Also, mit kleinen Verstimmungen,
. Von dort aus geht die Bandbreite des URCH weiter Pegel 0,707 (- 3 dB) entspricht

Die Resonanzverstärkung der Einkreis-Verstärkerkaskade ist die gleiche wie die des Einkreis-Verstärkers

Bei einem Verstärker mit einem Zweikreis-Bandpassfilter wird die Resonanzverstärkung der Kaskade durch den Ausdruck bestimmt

Wo
- Faktor der Verbindung zwischen Stromkreisen und - Kopplungskoeffizient zwischen Stromkreisen.

Die Verstärkung (Spannung) eines Verstärkers mit beliebigem FSI bei Anpassung der Filter am Ein- und Ausgang kann mit der Formel berechnet werden

Hier
,
- charakteristische (Wellen-)Impedanzen des FSI am Eingang bzw. Ausgang;

- Transmissionskoeffizient des Filters im Transparenzband (Transmissionsband).

Für den Fall, dass die Dämpfung des Filters im Transparenzband bekannt ist V Dezibel also

Inklusionsfaktoren M Und N werden aus der Filterübereinstimmungsbedingung am Ein- und Ausgang berechnet

,
.

Die Resonanzcharakteristik der Verstärkerkaskade mit FSI wird vollständig durch die Änderungskurve des Übertragungskoeffizienten bestimmt FSI aus der Frequenz. Einzelne Punkte der Resonanzkurve FSI sind in Nachschlagewerken angegeben.

Die Verstärkung des selektiven Verstärkers sollte den Wert der stabilen Verstärkung nicht überschreiten
. Allgemein,
kann aus dem Ausdruck geschätzt werden

Wenn als Verstärkungselement eine Kaskodenschaltung verwendet wird, ist es erforderlich, die entsprechenden Leitwerte für die Kaskodenschaltung, beispielsweise für die OE-OB-Schaltung, zu ersetzen

Bei der Verwendung von Feldeffekttransistoren kann der aktive Anteil der Leitfähigkeit vernachlässigt werden

Um die Empfindlichkeit und tatsächliche Selektivität eines Heterodynempfängers zu erhöhen, muss die Eingangsschaltung einen Leistungsübertragungskoeffizienten nahe Eins im Betriebsfrequenzbereich und die größtmögliche Dämpfung von Außerbandsignalen bieten. All dies sind Eigenschaften eines idealen Bandpassfilters, daher muss die Eingangsschaltung in Form eines Filters ausgelegt sein.

Die häufig verwendete einkreisige Eingangsschaltung ist für die Erfüllung der Anforderungen am wenigsten geeignet. Um die Selektivität zu erhöhen, ist es notwendig, den Belastungsqualitätsfaktor der Schaltung zu erhöhen und ihre Verbindung mit der Antenne und dem Mischer oder Verstärker zu schwächen.

Dann wird aber fast die gesamte Leistung des empfangenen Signals im Stromkreis verbraucht und nur ein kleiner Teil davon gelangt in den Mischer oder Verstärker. Der Kraftübertragungskoeffizient wird niedrig sein. Wenn Sie den Stromkreis fest mit der Antenne und dem Mischer verbinden, sinkt die Belastungsgüte des Stromkreises und die Signale benachbarter Sender werden kaum gedämpft.

Neben den Amateurfunksendern operieren aber auch sehr leistungsstarke Radiosender.

In den einfachsten Überlagerungsempfängern kann in niederfrequenten HF-Bändern, in denen die Signalpegel recht hoch sind, eine einzelne Eingangsschaltung als Vorselektor verwendet werden. Die Verbindung mit der Antenne sollte einstellbar sein und die Schaltung selbst abstimmbar sein, wie in Abb. 1.

Bei Störungen durch leistungsstarke Sender können Sie die Verbindung zur Antenne schwächen, indem Sie die Kapazität des Kondensators C1 verringern, wodurch die Selektivität des Stromkreises erhöht und gleichzeitig die Verluste darin erhöht werden, was dem Einschalten des Dämpfungsglieds gleichkommt . Die Gesamtkapazität der Kondensatoren C2 und SZ beträgt ca. 300...700 pF, diese Spulen sind abhängig vom Bereich.

Abb.1. Einkreisiger Eingangskreis.

Deutlich bessere Ergebnisse werden durch über Ein- und Ausgang abgestimmte Bandpassfilter erzielt. IN letzten Jahren Selbst am Eingang professioneller Kommunikationsempfänger mit großer Reichweite besteht die Tendenz, umschaltbare Bandpassfilter zu verwenden. Es werden Oktav- (selten), Halboktav- und Vierteloktavfilter verwendet.

Das Verhältnis der oberen Frequenz ihres Durchlassbereichs zur unteren beträgt jeweils 2; 1,41 (Wurzel von 2) und 1,19 (vierte Wurzel von 2). Natürlich ist die Störfestigkeit des Weitbereichsempfängers umso höher, je schmaler die Eingangsfilter sind, allerdings erhöht sich die Anzahl der umschaltbaren Filter deutlich.

Bei Empfängern, die nur für Amateurbänder ausgelegt sind, entspricht die Anzahl der Eingangsfilter der Anzahl der Bänder und ihre Bandbreite wird gleich der Bandbreite ausgewählt, normalerweise mit einem Spielraum von 10 bis 30 %.

Bei Transceivern empfiehlt es sich, zwischen der Antenne und dem Sende-/Empfangsschalter der Antenne Bandpassfilter zu installieren. Wenn der Leistungsverstärker des Transceivers eine recht große Bandbreite hat, wie es bei einem Transistorverstärker der Fall ist, kann sein Ausgangssignal viele Oberwellen und andere Out-of-Band-Signale enthalten. Ein Bandpassfilter hilft, sie zu unterdrücken.

In diesem Fall ist die Anforderung eines Filterleistungsübertragungskoeffizienten nahe Eins besonders wichtig. Die Filterelemente müssen einer Blindleistung standhalten, die um ein Vielfaches höher ist als die Nennleistung des Transceiver-Senders.

Es empfiehlt sich, den Wellenwiderstand aller Bandfilter gleich und gleich dem Wellenwiderstand der Zuleitung von 50 bzw. 75 Ohm zu wählen.

Abb.2. Bandpassfilter: a - L-förmig; b - U-förmig

Die klassische Schaltung eines L-förmigen Bandpassfilters ist in Abb. 2, a. Seine Berechnung ist äußerst einfach. Zunächst wird der äquivalente Qualitätsfaktor Q = fo/2Df bestimmt, wobei fo die durchschnittliche Frequenz des Bereichs und 2Df die Filterbandbreite ist. Die Induktivität und Kapazität des Filters werden nach den Formeln ermittelt:

wobei R der charakteristische Widerstand des Filters ist.

Am Ein- und Ausgang muss das Filter mit Widerständen gleich dem charakteristischen Widerstand belastet werden, dies können der Eingangswiderstand des Empfängers (bzw. Ausgangs des Senders) und der Antennenwiderstand sein.

Eine Nichtübereinstimmung von bis zu 10...20 % hat praktisch kaum Auswirkungen auf die Eigenschaften des Filters, aber die Differenz zwischen dem Lastwiderstand und dem charakteristischen Widerstand um ein Vielfaches verzerrt die Selektivitätskurve, hauptsächlich im Durchlassbereich, stark.

Wenn der Lastwiderstand kleiner als der charakteristische Wert ist, kann er über einen Spartransformator an den Abgriff der L2-Spule angeschlossen werden. Der Widerstand verringert sich um den Faktor k2, wobei k der Schaltfaktor ist, der dem Verhältnis der Anzahl der Windungen von der Anzapfung zum gemeinsamen Draht zur Gesamtzahl der Windungen der L2-Spule entspricht.

Die Selektivität einer L-förmigen Verbindung reicht möglicherweise nicht aus, dann werden zwei Verbindungen in Reihe geschaltet. Die Verbindungen können entweder durch parallele Zweige oder durch sequentielle Zweige miteinander verbunden sein. Im ersten Fall erhält man einen T-förmigen Filter, im zweiten einen U-förmigen.

Die L- und C-Elemente der verbundenen Zweige werden zusammengefasst. Als Beispiel zeigt Abb. 2b einen U-förmigen Bandpassfilter. Die Elemente L2C2 blieben gleich und die Elemente der Längszweige wurden zu Induktivität 2L und Kapazität C1/2 zusammengefasst. Es ist leicht zu erkennen, dass die Abstimmfrequenz der resultierenden Reihenschaltung (wie auch der übrigen Filterschaltungen) gleich blieb und der Durchschnittsfrequenz des Bereichs entsprach.

Bei der Berechnung von Schmalbandfiltern stellt sich häufig heraus, dass die Kapazität des Längszweigs C1/2 zu klein und die Induktivität zu groß ist. In diesem Fall kann der Längszweig mit den Anzapfungen der L2-Spulen verbunden werden, wodurch die Kapazität um das 1/k2-fache erhöht und die Induktivität um den gleichen Betrag verringert wird.

Abb. 3. Zweikreisfilter.

In Hochspannungsfiltern ist es zweckmäßig, nur parallele Schwingkreise zu verwenden, die über einen Anschluss an einen gemeinsamen Draht angeschlossen sind.

Die Schaltung eines Zweikreisfilters mit externer kapazitiver Kopplung ist in Abb. 3 dargestellt. Die Induktivität und Kapazität von Parallelschaltungen werden mithilfe der Formeln (1) für L2 und C2 berechnet, und die Kapazität des Kopplungskondensators sollte C3=C2/Q betragen.

Die Schaltkoeffizienten der Filterausgänge hängen vom erforderlichen Eingangswiderstand Rin und dem charakteristischen Widerstand des Filters R ab: k2=Rin/R. Die Schaltkoeffizienten auf beiden Seiten des Filters können unterschiedlich sein, um eine Abstimmung mit der Antenne und dem Empfängereingang bzw. Senderausgang zu gewährleisten.

Um die Selektivität zu erhöhen, können drei oder mehr identische Schaltkreise gemäß dem Diagramm in Abb. 3 verbunden werden, wodurch sich die Kapazität der SZ-Koppelkondensatoren um das 1,4-fache verringert.

Abb.4. Selektivität eines Dreikreisfilters.

Die theoretische Selektivitätskurve eines Dreikreisfilters ist in Abb. 4 dargestellt. Horizontal ist die relative Verstimmung x=2DfQ/fo aufgetragen, vertikal ist die durch den Filter eingebrachte Dämpfung aufgetragen.

Im Transparenzband (x<1) ослабление равно нулю, а коэффициент передачи мощности - единице. Это понятно, если учесть, что теоретическая кривая построена для элементов без потерь, имеющих бесконечную конструктивную добротность.

Ein echter Filter führt auch zu einer gewissen Dämpfung im Durchlassbereich, die mit Verlusten in den Filterelementen, hauptsächlich in den Spulen, verbunden ist. Die Verluste im Filter nehmen mit zunehmendem Designgütefaktor der Q0-Spulen ab. Beispielsweise überschreiten bei Q0 = 20Q die Verluste selbst in einem dreikreisigen Filter nicht mehr als 1 dB.

Die Dämpfung außerhalb des Durchlassbereichs steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der Filterschleifen. Bei einem Zweikreisfilter beträgt die Dämpfung 2/3 der in Abb. 4 und bei einem Einkreis-Eingangskreis 1/3. Für den U-förmigen Filter Abb. 3, b ist die Selektivitätskurve Abb. 4 ohne Korrektur geeignet.

Abb.5. Dreikreisfilter - praktische Schaltung.

Die praktische Schaltung eines Dreikreisfilters mit einem Durchlassbereich von 7,0...7,5 MHz und seine experimentell gemessenen Eigenschaften sind in Abb. 5 bzw. 6 dargestellt.

Der Filter wurde nach der beschriebenen Methode für einen Widerstand von R = 1,3 kOhm berechnet, jedoch auf den Eingangswiderstand des Heterodyn-Empfängermischers von 2 kOhm geladen. Die Selektivität nahm leicht zu, es traten jedoch Spitzen und Einbrüche im Durchlassbereich auf.

Die Filterspulen sind Windung für Windung auf Rahmen mit einem Durchmesser von 10 mm aus PEL 0,8-Draht gewickelt und enthalten 10 Windungen. Der Abgriff der Spule L1 zur Anpassung an den Antennenzuleitungswiderstand von 75 Ohm erfolgt ab der zweiten Windung.

Alle drei Spulen sind in separaten Schirmen (zylindrische „Aluminiumbecher“ aus neunpoligen Lampenplatten) eingeschlossen. Das Einrichten des Filters ist einfach und besteht darin, die Schaltkreise mithilfe von Spulentrimmern auf Resonanz einzustellen.

Abb.6. Gemessene Selektivitätskurve eines Dreikreisfilters.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Frage der Erzielung des maximalen Designqualitätsfaktors von Filterspulen gelegt werden. Eine besondere Miniaturisierung sollte nicht angestrebt werden, da der Gütefaktor mit zunehmenden geometrischen Abmessungen der Spule zunimmt.

Aus dem gleichen Grund ist es nicht ratsam, einen zu dünnen Draht zu verwenden. Das Versilbern des Drahtes ergibt nur bei hohen Frequenzen einen spürbaren Effekt. KB-Bänder und weiter UKW wenn der Konstruktionsgütefaktor der Spule mehr als 100 beträgt. Es wird empfohlen, Litzendraht nur zum Wickeln von Spulen im Bereich von 160 und 80 m zu verwenden.

Geringere Verluste bei versilbertem Draht und Litzendraht sind darauf zurückzuführen, dass hochfrequente Ströme nicht in die Dicke des Metalls eindringen, sondern nur in einer dünnen Oberflächenschicht des Drahtes fließen (der sogenannte Skin-Effekt).

Eine ideal leitende Abschirmung mindert nicht die Güte der Spule und verhindert außerdem Energieverluste in die Spule umgebenden Objekten. Echte Siebe führen zu gewissen Verlusten, daher ist es ratsam, den Siebdurchmesser so zu wählen, dass er mindestens 2-3 Spulendurchmessern entspricht.

Der Schirm sollte aus hochleitfähigem Material bestehen(Kupfer, etwas schlechter als Aluminium). Das Bemalen oder Verzinnen der Innenflächen des Bildschirms ist nicht gestattet.

Die aufgeführten Maßnahmen gewährleisten eine außergewöhnlich hohe Güte der Spulen, die beispielsweise bei Spiralresonatoren realisiert wird.

Im 144-MHz-Bereich können 700...1000 erreicht werden. Abbildung 7 zeigt den Aufbau eines 144-MHz-Bandpassfilters mit zwei Resonatoren, der für den Einbau in eine 75-Ohm-Zuleitung ausgelegt ist.

Die Resonatoren sind in rechteckigen Schirmen mit den Maßen 25 x 25 x 50 mm montiert, die aus Kupferblech, Messing oder doppelseitigen Glasfaserfolienplatten gelötet sind.

Die innere Trennwand verfügt über ein Verbindungsloch mit den Maßen 6X12,5 mm. An einer der Stirnwände sind Lufttuning-Kondensatoren montiert, deren Rotoren mit dem Schirm verbunden sind.

Die Resonatorspulen sind rahmenlos. Sie bestehen aus versilbertem Draht mit einem Durchmesser von 1,5...2 mm und haben 6 Windungen mit einem Durchmesser von 15 mm, gleichmäßig gedehnt auf eine Länge von ca. 35 mm. Ein Anschluss der Spule ist mit dem Stator des Trimmerkondensators verlötet, der andere mit dem Schirm.

Die Abzweigungen zum Filtereinlass und -auslass bestehen aus 0,5 Windungen jeder Spule. Die Bandbreite des abgestimmten Filters beträgt etwas mehr als 2 MHz, die Einfügungsdämpfung wird in Zehntel-Dezibel berechnet. Die Filterbandbreite kann durch Ändern der Größe des Kopplungslochs und Auswahl der Position der Spulenabgriffe angepasst werden.

Abb.7. Filtern Sie nach Spiralresonatoren.

Bei höherfrequenten VHF-Bändern empfiehlt es sich, die Spule durch ein gerades Stück Draht oder Rohr zu ersetzen, dann verwandelt sich der Spiralresonator in einen koaxialen, mit Kapazität beladenen Viertelwellenresonator.

Die Länge des Resonators kann um 1/8 gewählt werden, die fehlende Länge bis zu einem Viertel der Wellenlänge wird durch eine Abstimmkapazität ausgeglichen.

Bei besonders schwierigen Empfangsbedingungen auf den HF-Bändern wird die Eingangsschaltung bzw. das Filter des Überlagerungsempfängers schmalbandig und abstimmbar ausgelegt. Um einen hohen Qualitätsfaktor und ein schmales Band zu erhalten, wird die Verbindung mit der Antenne und zwischen den Schaltkreisen minimal gewählt, und um die erhöhten Verluste auszugleichen, wird ein Verstärker auf einem Feldeffekttransistor verwendet.

Seine Gate-Schaltung überbrückt die Schaltung kaum und verringert ihren Qualitätsfaktor nahezu nicht. Vom Einbau von Bipolartransistoren im URF ist aufgrund ihres geringen Eingangswiderstandes und der deutlich höheren Nichtlinearität abzuraten.

URCH-Schema

Die Schaltung des Hochfrequenzverstärkers (RFA) ist in Abb. 8 dargestellt. Ein abstimmbarer Zweikreis-Bandpassfilter an seinem Eingang sorgt für die erforderliche Selektivität. Daher ist ein nicht abstimmbarer Low-Q-Kreis L3C9, der durch den Widerstand R3 überbrückt wird, im Drain-Kreis des Transistors enthalten.

Dieser Widerstand wird verwendet, um die Verstärkung der Kaskade auszuwählen. Aufgrund der geringen Verstärkung ist eine Neutralisierung der Transistordurchgangskapazität nicht erforderlich.

Abb.8. Hochfrequenzverstärker.

Die Schaltung im Drain-Kreis kann auch verwendet werden, um zusätzliche Selektivität zu erzielen, wenn der Shunt-Widerstand entfällt, und um die Verstärkung zu reduzieren, wird der Drain des Transistors mit dem Abgriff der Schleifenspule verbunden.

Das Diagramm eines solchen AMP für den 10-m-Bereich ist in Abb. 9 dargestellt. Er bietet eine Empfängerempfindlichkeit von besser als 0,25 µV. Der Verstärker kann Dual-Gate-Transistoren KP306, KP350 und KP326 verwenden, die eine niedrige Durchgangskapazität haben, was zur Stabilität des Betriebs des HF-Verstärkers bei einer Resonanzlast beiträgt .

Abb.9. URCH auf einem Zwei-Gate-Transistor.

Der Transistormodus wird durch Auswahl der Widerstände R1 und R3 so eingestellt, dass der von der Stromquelle verbrauchte Strom 4 ... 7 mA beträgt. Die Verstärkung wird durch Verschieben des Abgriffs der Spule L3 eingestellt und erreicht bei voll aufgedrehter Spule 20 dB.

Die Konturspulen L2 und L3 sind auf K10X6X4-Ringe aus 30HF-Ferrit gewickelt und haben 16 Windungen aus PELSHO 0,25-Draht. Die Kommunikationsspulen mit Antenne und Mischer enthalten jeweils 3-5 Windungen des gleichen Drahtes. Es ist einfach, ein AGC-Signal in den Verstärker einzuführen, indem man es an das zweite Gate des Transistors anlegt. Wenn das Potential des zweiten Gates auf Null reduziert wird, verringert sich die Verstärkung um 40...50 dB.

Literatur: V.T. Polyakov. Funkamateure über Direktumwandlungstechnik. M. 1990