Схемотехника радиоприёмников.Практическое пособие
         

Данные и факты


В этой главе содержится “всякая всячина”, т. е. самые общеупотребительные сведения и определения, необходимые для лучшей интерпретации всего изложенного выше.

Выбор критичных по ВЧ конструктивных элементов, особенно тех, которые определяют частотные свойства и качественный уровень схем, должен всегда основываться на самых последних данных производителей; коммерческий уровень выпускаемых компонентов постоянно изменяется. Что касается подробных и. строгих математических определений, то их можно найти в специальной литературе; их, конечно, можно использовать только на основе достаточно обширных инженерных и научных знаний.

14.1. Конденсаторы

Общий обзор различных типов, применений и свойств конденсаторов представлен в табл. 14.1. Для ВЧ-применений следует предпочесть пленочные и керамические конденсаторы (третий и четвертый горизонтальные блоки таблицы).

В табл. 14.2 объясняется способ маркировки пленочных и керамических конденсаторов и, кроме того, дается обзор керамических конденсаторов с нормированным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), используемых для температурной компенсации, Наконец, в табл. 14.3 указаны основные свойства подстроечных конденсаторов.

Добавим, что величина, обратная коэффициенту потерь tg d , есть не что иное, как коэффициент добротности Q; таким образом, Q = 1/tg d или tg d = 1/Q. Для расчета схем с конденсаторами используются следующие формулы (где С-емкость конденсатора): 

14.2. Катушки

На рис. 14.1 представлена диаграмма для расчета бескаркасных катушек и катушек, намотанных на индуктивно нейтральных каркасах. Наивысшие значения добротности ненагруженной катушки получаются, когда отношение длины обмотки к ее диаметру приближенно равно 1:2. Для обеспечения оптимальной добротности экраны и другие металлические элементы следует располагать на достаточном расстоянии от катушки - во всяком случае не меньшем половины диаметра обмотки.

В табл. 14.4 собраны данные по наиболее широко используемым кольцевым сердечникам из карбонильного железа (известная ТТ-серия), а в табл. 14.5-соответствующая информация по ферритовым кольцевым сердечникам (RT-серия); эти конструктивные элементы выпускаются, например, фирмами Amidon и Micrometals, другие производители используют несколько иные обозначения.
В табл. 14. 6 приведены данные по максимальному числу витков обмоток, размещаемых на данных сердечниках.






Общая конструкция чашеобразных (горшковых) ферритовых сердечников показана на рис. 14.2, а в табл. 14.7 приведены основные характеристики наиболее употребимых сердечников этого типа. Они выпускаются, например, фирмами Ferroxcube, Siemens и Valvo. С помощью рис. 14.3 можно определить максимальное число витков для обмоток, размещаемых на чашеобразных сердечниках.


И наконец, в табл. 14.8 содержится вся основная информация о медных проводах различного типа.

Для высокодобротных колебательных контуров лучше всего подходят кольцевые сердечники из карбонильного железа. При использовании сердечников Т-37-хх, Т-50-хх и Т-68-хх можно, например, в спектральном диапазоне 1.. .50 МГц получить добротности (для ненагруженной катушки) 180, 240 и 280 соответственно. Ферритовые сердечники следует применять только в трансформаторах. В критических случаях рекомендуются предварительные измерения и исследования в отношении интермодуляционных характеристик катушек; ферритовые сердечники зачастую здесь “терпят” полную неудачу.
Для расчета схем, содержащих индуктивности, используются следующие формулы: 

14.3. Аттенюаторы
Платы аттенюаторов выполняются в виде П- и Т-образных конфигураций, причем обычно нужны симметричные аттенюаторы с одинаковыми значениями входных и выходных сопротивлений. Номиналы их элементов в расчете на 50-омное значение входного и выходного сопротивлений и aj < 60 дБ приведены в табл. 14.9.

Для рассматриваемых в данной книге малосигнальных применений оптимальным является выбор металлопленочных резисторов с сопротивлениями 50... 250 Ом и мощностью рассеяния 0,3... 0,5 Вт. Реактивные составляющие элементов аттенюатора нужно учитывать, как правило, на частотах свыше 30 МГц. В высокочастотной области необходимо избегать применения аттенюаторов с затуханием > 20 дБ, а большие значения затухания следует обеспечивать с помощью каскадного соединения нескольких звеньев; сопротивления < 50 Ом и > 250 Ом рекомендуется “набирать” путем соединения (параллельного или последовательного соответственно) нескольких резисторов с номиналами (желательно различными), попадающими в область оптимальных значений.


Для расчета симметричных аттенюаторов можно использовать следующие формулы: 

14.4. Способы модуляции ВЧ-сигналов и виды связи
В табл. 14.10 дается обзор трех способов модуляции ВЧ-сигналов-амплитудной, частотной и импульсной, а также различных способов передачи информации для каждого вида модуляции с их отличительными признаками. Наряду с этим указаны кодовые обозначения всех видов связи как в старой, но еще довольно часто встречающейся форме, так и согласно новой официальной схеме в соответствии с WARC'79.
14.5. Сокращения
Ниже приведена расшифровка английских сокращений, наиболее часто встречающихся в литературе по приемной технике, и некоторых немецких сокращений, используемых автором в данной книге.
AF Audio Frequency: звуковая частота AFC Automatic Frequency Control: автоматическая подстройка частоты (АПЧ) AFSK Audio Frequency Shift Keying: тональная манипуляция (при радиотелетайпной связи) AGC Automatic Gain Control: автоматическая регулировка усиления (АРУ) AM Amplituden-Modulation: амплитудная модуляция ANL Automatic Noise Limiter: автоматический ограничитель шумов AVC Automatic Volume Control: автоматическая регулировка громкости (АРГ) ВС Broadcast: радиовещание BCI Broadcast Interference: помеха от радиовещательной станции BFO Beat Frequency Oscillator: генератор биений (генератор несущей в SSB- и CW- приемниках и SSB-передатчиках) CCW Coherent Code Work: когерентная телеграфия (специальный способ передачи телеграфных сообщений) CW Code-Work: телеграфия DAFC Digital Automatic Frequency Control: цифровая АПЧ DM Down Mixer: смеситель с преобразованием частоты “вниз” (fz < fc) DMO Down Mixer Oscillator: специальный генератор в синтезаторах частоты DP Desensibilisations-Punkt: точка потери чувствительности (за счет нтермо- дуляционных искажений) DR Dynamic Range: Dynamic-Bereich (DB): динамический диапазон (в тексте DB) DSB Double SideBand: две боковые полосы EHF Extremly High Frequency: крайне высокая частота (КВЧ); область частот 30... 300 ГГц; миллиметровые волны ERP Effective Radiated Power; эффективная излучаемая мощность FAX Факсимиле, фототелеграф, способ передачи неподвижных изображений FM Frequenz-Modulation: частотная модуляция FSK Frequency Shift Keying: частотная манипуляция (при телетайпной связи) HF High Frequency: высокая частота; область частот 3... 30 МГц; короткие волны (KB) IMA InterModulations-Abstand: интервал, отделяющий уровень мощности основного сигнала от уровня мощности интермодуляционных составляющих IMD InterModulation Distortion: интермодуляционные искажения IMP InterModulations-Produkte: интермодуляционные составляющие IP Intercept-Punkt: точка пересечения КР Kompressions-Punkt: точка компрессии LF Low Frequency: низкая частота; диапазон частот 30... 300 кГц; длинные волны (ДВ) LSB Lower SideBand: нижняя боковая полоса MF Medium Frequency: средняя частота (СЧ); диапазон частот 300... 3000 кГц; средние волны (СВ) NB Noise Blanker: устройство подавления помех NF Noise Floor, Noise Figure: уровень шума или коэффициент шума OVVO OVen controlled Variable Oscillator: термостатированный перестраиваемый генератор OVXO OVen controlled X-tal Oscillator: термостатированный кварцевый генератор PEP Peak Envelope Power: максимальное значение мощности огибающей PEV Peak Envelope Voltage: максимальное значение напряжения огибающей PLL Phase Locked Loop: петля регулирования фазы (в синтезаторах частоты) РМ Phasen-Modulation, Puls-Modulation: фазовая модуляция или импульсная модуляция РТТ Push To Talk: разговорный клапан (например, микрофона) RF Radio-Frequency: радиочастота (РЧ), высокая частота (ВЧ) (имеются в виду передаваемые и принимаемые частоты) RIT Receiver Incremental Tuning: малая расстройка приемника в трансиверах (от частоты передатчика) RF RauschFlur: уровень шума RTTY Radio TeleTYpe: радиотелетайп RX Empfanger: приемник SHF Super High Frequency: сверхвысокая частота (СВЧ); область частот 3... 30 ГГц; сантиметровые волны SNR Signal to Noise Ratio: отношение сигнал/шум SSB Single SideBand: одна боковая полоса SWR Standing Wave Ratio: коэффициент стоячей волны (КСВ) TRCV TRansCeiVer: трансивер, приемник и передатчик как одно устройство TTY TeleTYpe: телетайп TV Television: телевидение TVI Television Interference: телевизионные помехи от других передатчиков ТХ Sender: передатчик UHF Ultra High Frequency: ультравысокая частота (УВЧ); область частот 300... 3000 МГц; дециметровые волны (ДМВ) USB Upper SideBand: верхняя боковая полоса UM Up Mixer: смеситель с преобразованием частоты “вверх” (fz > fe) VCO Voltage Controlled Oscillator: генератор, управляемый напряжением (ГУН) VCXO Voltage Controlled X-tal Oscillator: кварцевый генератор, управляемый напряжением VHP Very High Frequency: очень высокая частота (ОВЧ); область частот 30... 300 МГц; ультракороткие волны (УКВ) VFO Variable Frequency Oscillator: генератор, перестраиваемый по частоте VLF Very Low Frequency: очень низкая частота (ОНЧ); область частот 3... 300 кГц; сверхдлинные волны VXO Variable X-tal Oscillator: кварцевый генератор, перестраиваемый (в опре деленных пределах) по частоте XTAL Schwingquarz: кварцевый резонатор 14.6.


ВЧ-номограмма
Приведенная на рис. 14. 5 номограмма позволяет быстро оценить реактивные сопротивления конденсаторов и катушек в зависимости от частоты, а также значения резонансных частот контуров в зависимости от С и L.

Взаимосвязи между указанными параметрами описываются следующими формулами: 

14.7. Относительные значения U, I и Р в дБ
Они представлены в табл. 14.11. При умножении относительных величин связанных друг с другом параметров их относительные значения, выраженные в дБ, складываются (с учетом знака).

Для количественных оценок можно использовать следующие формулы: 

14.8. Взаимосвязи величин РдБм, РВт, иэфф/500м, идБмкВ, S
Диаграмма, представленная на рис. 14.6, позволяет быстро оценить “разномасштабные” количественные характеристики сигнала.
Для этого можно также использовать следующие точные формулы и определения:

В технике связи широко используются величины, выраженные в дБм: это не зависящая от импедансов и численно удобно выражаемая характеристика. Кроме того, если уровень сигнала задан в дБм, то к исходному значению этого уровня можно непосредственно прибавлять величину его относительного изменения в дБ, получая конечное значение уровня, также выраженное в дБм. Не нужно только забывать ставить знак + или — перед числом, определяющим уровень сигнала в дБм, для уровней выше и ниже 1 мВт соответственно.
Литература:
  1. Blinchikoff H. J., Zverev A. I. Filtering in the Time and Frequency Domains, John Wiley and Sons, New York.
  2. Carson A. High Frequency Amplifiers, John Wiley and Sons, New York.
  3. Gerzelka G.E. Funkfernverkehrssysteme in Design und Schaltungstechnik, Franzis-Verlag, Munchen.
  4. Kovacs F. Hochfrequenzanwendungen von Halbleiter-Bauelementen, Franzis-Verlag, Munchen.
  5. Lancaster D. Das Aktiv-Filter-Kochbuch, IWT Verlag, Vaterstellen.
  6. Nuhrmann D. Das gro?e Werkbuch Eleklronik, Franzis-Verlag, Munchen. - Das kleine Werkbuch Eleklronik, Franzis-Verlag, Munchen.
  7. Orr W.I. Radio Handbook, Howard and Sams, Indianapolis.
  8. Osinga u.


    Maaskant. Handbuch der electronischen Me?gerate, Franzis-Verlag, Munchen.
  9. Rint C. (Hrgs.) Handbuch fur Hochfrequenz- und Eleklro-Techniker, 5 Bande, Pflaum-Verlag, Munchen.
  10. Rohde L. Digital PLL Frequency Synlhesizers, Prentice Hall, Englewood Cliffs.
  11. Rose G. Grosse Elektronik-Formelsammlung, Franzis-Verlag, Munchen.
  12. Saal R. Handbook of Filter Design, Dr. A. Huthig-Verlag, Heidelberg.
  13. Zverev A. I. Handbook of Filter Synlhesis, John Wiley und Sons, New York.
Содержание раздела