Александр Кульский - КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

«А»:Вы, Спец, всю жизнь занимались разработками. Поэтому — Вам и карты в руки! Какой же радиотехнический тракт вы предлагаете принять за основу?

«С»:Да вот, примерно, такой (см. рис. 10.1)!

«Н»:А почему цепи первой АРУ даны пунктиром?

«С»:Да потому, что мы должны еще выяснить такой вопрос. Будет ли аттенюатор R иметь плавную регулировку? В этом случае необходима цепь первой АРУ.

Или же аттенюатор R будет иметь некоторое фиксирование значение ослабления, которое будет задействовано,' если входной сигнал приемника превысит некоторое значение?

«А»:Аттенюатор применяется для сохранения высокого динамического диапазона приемника?

«С»:Да, именно для этого! В связи с чем, ослабление при малом сигнале должно быть равно НУЛЮ, а при большом сигнале иметь такое значение, чтобы не допустить перегрузки усилителя ВЧ, который обозначен на структурной схеме, как А 1.

«А»:АРУ-1 может строиться только как обратная АРУ?

«С»:Нет, АРУ-1 может быть и прямого и смешанного типа также!

«А»:А какое значение чувствительности приемника мы примем в качестве исходного для нашего реального случая? И вообще, не кажется ли Вам, что следует более подробно остановиться на шумах?

«С»:Действительно!.. Этот вопрос мы до сих пор как-то обходили!

Так вот, шумы бывают не только внешними, но и внутренними. Внутренние шумы возникают как в пассивных элементах радиоприемных устройств — резисторах, фильтрах, линиях передач; так и в активных приборах — работа которых независимо от того, что они собой представляют (радиолампы или транзисторы) связана с наличием управляемых потоков носителей заряда.

Поскольку любой ток, как известно, имеет составляющую хаотического перемещения заряда под действием теплового возмущения. Это ведет и к появлению некоторой хаотической составляющей тока, следствием которой является появление хаотической составляющей напряжения, когда этот ток проходит через резистор.

«А»:Именно это явление и называют ТЕПЛОВЫМИ ШУМАМИ?

«С»:Верно! Значит, любой резистор R является… источником теплового шума!

Но… средние значения шумового тока и напряжения равны нулю!

«А»:Так как ВСЕ направления случайных перемещений элементарных носителей зарядов — РАВНОВЕРОЯТНЫ!

«С»:Спектр тепловых шумов ограничен и обусловлен средней длительностью импульса, создаваемого перемещением элементарного носителя заряда.

«А»:Но ведь эта длительность должна быть исключительно мала!

«С»:Ну, конечно! Поэтому энергетический спектр равномерен во всем радиотехническом диапазоне. Вплоть до частот порядка 10 11— 10 12Гц!

Формулы Найквиста и определяют среднеквадратичные шумовой ток и напряжение:

где k — постоянная Больцмана, равная 1,38х10 -23Дж/К; Т — температура в град. Кельвина; Δ f = f 1— f 2— диапазон частот, Гц.

Шумы транзисторов и диодов рассмотрим далее. Поскольку для активных приборов характерен не только тепловой, но и дробовый шум!

«А»:А как рассчитывают чувствительность радиоприемного устройства?

«С»:Будем считать требуемое отношение сигнал/шум на выходе линейной части приемника заданным. В единицах напряжения чувствительность приемника составляет:

где отношение сигнала к шуму на выходе линейного тракта приемника, т. е. на входе детектора; r А— сопротивление антенны; П ш— шумовая полоса; Т 0— комнатная температура; t A— относительная шумовая температура; Ш пр— коэффициент шума приемника.

t Aопределяется по формуле:

t A= T A/ T 0

здесь Т А— эквивалентная шумовая температура антенны; Т 0— 293 град. Кельвина.

«Н»:Что, все это надо считать?…

«С»:Если необходимо, то да! Кстати замечу, что радиотехнические расчеты весьма и весьма громоздки! А что касается Ш пр, то в практических случаях можно ограничиться следующим:

Ш пр= L вх[ Ш ву+ ( Ш усч - 1)/ K р. ву+ ( Ш см— 1)/ К р. вуК р. усч+…] ~= L вхШ ву,

здесь: L вх— коэффициент потерь входного тракта; Ш ву— коэффициент шума входного устройства.

Но практика показала, что t A= 1 и формулы приобретают вполне удобоваримый вид:

Р АС(чувствительность) = kТ 0П шШ прγ 2.

«А»:А какой величиной чувствительности следует задаваться?

«С»:Шумы приемника, используя доступную компонентную базу, вполне реально довести до величины порядка ОДНОГО микровольта и меньше!

Окончательно мы все решим, когда от структурной перейдем к принципиальной электрической схеме. Поскольку ее роль в этом деле — ведущая!

«А»:А как мы поступим с вопросом о ГПД? Будет ли это все-таки синтезатор, или есть возможность ограничиться обычным гетеродином?

«С»:Учитывая тот факт, что в наш приемник мы не вводим SSB — тракта (хотя это вовсе не значит, что мы отказываемся от этой идеи в перспективе), в качестве гетеродина мы используем ГПД. Хороший, спектрально чистый ГПД, выполненный на основе LC — генератора!

У меня есть на примете подходящая схемотехника!

«А»:Усилитель А 1применим двухтактный?

«С»:Возможно и это. Хотя в данный исторический период есть решения и получше!

«А»:Смеситель U 1проблем у нас не вызывает?

«С»:Я полагаю — никаких!

«А»:Ну, фильтр Z 2проходим также без проблем?

«С»:А вот здесь я неуверен! Вопрос о том, удастся ли достать узкополосный кварцевый фильтр и какой именно! Поскольку фильтр Z 2держит в неопределенности расчет исходных значений частот гетеродинов и коэффициентов перекрытий диапазонов!

«Н»:Уважаемый Спец! А если нам не повезет и вопрос с Z 2— зависнет? Как быть тогда?

«С»:Посыпать голову пеплом не придется и в этом случае! Просто мы воспользуемся альтернативными решениями.

«А»:Но от преобразования «вверх» мы не отказываемся?