Радиоприемные устройства

1. Радиоприемные устройства

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И
ЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ
РАДИОТЕХНОЛОГИЙ
Радиоприемные устройства
Слайд-шоу для цикла лекций по дисциплине РПрУ
Доцент кафедры ИРТ , к.т.н.
КУРОЧКИН АЛЕКСАНДР ЕВДОКИМОВИЧ
[email protected]

2. Часть 4. Усилители радиосигналов

3. УРС диапазона умеренно высоких частот

ВЦ
УРЧ
К≈10
ПЧ
УПЧ
Д
УНЧ
ВП
К≈104-105
Классификация
1. По месту расположения в тракте приёма:
- УРЧ (усилитель сигналов радиочастоты);
- УПЧ (усилитель сигналов промежуточной частоты).
2. По характеру нагрузки:
- резонансные УРС;
- слабоселективные;
- апериодические.
3. По характеру распределения селективности:
- с распределённой селективностью;
- с сосредоточенной селективностью.

4. Классификация УРС

4. По конструктивному исполнению:
- с сосредоточенными параметрами;
- с распределёнными параметрами.
5. По типу усилительного элемента (УЭ):
- на электронных лампах;
- на транзисторах;
- на диодах;
- на интегральных схемах.
5. По схеме включения УЭ:
- ОЭ, ОБ, ОК (ОИ, ОЗ, ОС);
6. По способу подачи питания на УЭ:
- с последовательным питанием;
- с параллельным питанием.
6. По диапазону частот (аналогично РПрУ в целом).
7. По способу настройки:
- с переменной настройкой;
- с постоянной настройкой.

5. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

1. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
2. Фазо-частотная характеристика (ФЧХ)
3. Линейные искажения
4. Рабочая полоса частот
5. Коэффициент передачи по мощности
6. Коэффициент полезного действия
7. Коэффициент передачи по напряжению
8. Площадь усиления
9. Входное сопротивление
10. Выходное сопротивление
11. Коэффициент устойчивого усиления
12. Коэффициент шума
13. Нелинейные искажения (IIP2, IIP3)
14. Динамический диапазон

6. Определения

ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Полное сопротивление – импеданс (impedance от лат. Impedioпрепятствовать, О. Хевисайд в 1886 год)
Действительная часть полного сопротивления – резистанс
(resistance пер. как сопротивление)
Мнимая часть полного сопротивления – реактанс (reactance от
лат. reactio - противодействие)
Полная проводимость – адмитанс (admittance доступ или
разрешение на вход)
Действительная часть полной проводимости – кондактанс
(conductance)
Мнимая часть полной проводимости – сусептанс (susceptance
податливость или восприимчивость)
Обобщённый термин для понятий импеданс и адмитанс иммитанс (immittans IMpedance + adMITTANCE, Хендрик Ваде
Боде в 1945 г.)

7. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УРС

Источник
сигнала
СЦ1
Активный
элемент
СЦ2
Активные элементы:
- электронные лампы;
- транзисторы (биполярные, полевые);
- диоды (туннельные, варакторные
параметрические; ЛПД, Ганна);
- интегральные микросхемы.
Нагрузка

8. Биполярный транзистор

Обеднённый слой базы
++++++++++++++
+
+ + + + +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
+
+
+
+
+
+ −++−+ −++−+ −++−+−++−+−++−+−++−
−++
−++
− ++
− ++
−+
−+
−+
− +
− +
−
− − − − − − − − − − − − − − − −
−−
− −+−+
−+
+−+− +− −+−+− −+−+− +− −+−+− −+−
− − − − − − − − − − − − − − − −
p−
Эмиттер
Uбэ =
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
n
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Коллектор
База
<0,5
0,7
0,55
0,60
0,65В
+
−
Uкэ
+
Ширина слоя базы увеличена условно ! Электроны не
должны успевать рекомбинировать с дырками базы
bi + polar = двухполярный
TRANsfer + reSISTOR

9. Полевой транзистор

Затвор
p+
n+
n+
Исток
Сток
n канал
p+
−
+
Uзи
С управляющим p-n переходом:
Junction-Field-Effect-Transistor
Затвор
−
+
Uси

10. Эквивалентные схемы АЭ

1. Моделирующие (физические или математические)
Для биполярных транзисторов:
Гуммеля-Пуна;
Эберса-Молла;
Джиаколетто;
Для полевых транзисторов:
Куртиса;
Шихмана-Ходжеса;
Рэйтеона;
TriQuint (TriQuint Semiconductor Inc.,
сейчас Qorvo Inc., США);
Статические модели;
Динамические модели;
Т-образные модели;
П-образные модели;

11. Модель Гуммеля-Пуна

H. K. Gummel, H. C. Poon, 1970 г.

12. Модель Эберса-Молла

Дж. Д. Эберс и Дж. Л. Молл, 1954 г

13. Модель полевого транзистора

Shichman H., Hodges D.A., 1968 г.

14. Т-образная модель биполярного транзистора

bi + polar = двухполярный
TRANsfer + reSISTOR
Схемы включения транзисторов:
1. С общей базой;
2. С общим эмиттером;
3. С общим коллектором
ОБ
ОЭ

15. Сигнальный граф модели биполярного транзистора

β
1
Iб
1/rб
1
Uб
Путь 1
Iэ
База
U б U б
Путь 2
−1
Путь 3
1
Эмиттер
Путь 4
−Rк
* Коллектор
rк
1
U бк
Uн
1
rэ
U б
Iк
−1
Путь 5
Путь 6
Путь 7

16. Расчёт коэффициента передачи

rэ Rк
Rк
rб
rб rк
Uн
Rк
Rк
К
U б 1 rэ rэ Rк rэ rэ Rк rб rэ (1 )
rэ
rб rб
rк rк rб rк
Расчет входного адмитанса
r
1
R
(1 э к )
I
rб
rк rк
1
1
yвх б
U б 1 rэ rэ rэ Rк rэ Rк rб rэ rэ rб rэ (1 )
rб rб rк rк rб rк

17. Расчет выходного адмитанса

1 rэ
1
1
rб rэ
rк rб
Iк
rк
yвых
U н 1 rэ rэ rэ r r r rб rэ
б
э
э
rб rб rк
rк
1
rк
1
1
rб rэ
rк (rб rэ ) rэrк rб rэ
r
r
r
r
э
к
б
э
rэ
rк 1
rк
rб rэ
r
(
r
r
)
к б
э
1
rб rэ
1
1
rб rэ (1 ) rб rэ / rк
rэ (1 )
rк
rк
rб rэ
rб rэ

18. Эквивалентные схемы АЭ

2. Схемы замещения:
- АЭ представляется в виде четырехполюсника.
Ic
I1
I2
1
2
Yc U1
1
Y
U2
2
I1 y11
I y
2 21
y12 U1
U1
Y
y22 U 2
U 2
U1 h11
I h
2 21
h12 I1
I1
H
h22 U 2
U 2
Yн

19. ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Например для полевого транзистора:
y11 =gвх +j (C зи +Сзс ) (1)
y12 =j Сзс (2)
y 21 =
-S
1 j
y
21
j С зс (3)
y22 =g22 +j (Сзс Сси ) (4)
y11 +yc
y22 +yн
y21
U1
y12
U2

20. 1. Коэффициент прямой передачи

ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ
1. Коэффициент прямой передачи
U
y 21
Ко = 2 =
U1 y 22 + y н (1)
U1
n1=1; n2=1
y21 /(y22 +yн)
U2
y12 /(y11 +yc)
U2
y 21n12
К о =
=
(2)
2
2
U1 y 22 n1 + goе + y н n2
n1≠1; n2 ≠ 1
U
y 21n1n2
Ко = н =
= y 21n1n2 Rэ
2
2
U1 y 22 n1 + g oе + y н n2
Комплексный коэффициент передачи:
(3)
U2 n2
Uн =
n1
Uн y 21n1n2 R э
К=
=
U1
1+ jξ
(4)

21. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ

2. Коэффициент обратной передачи
U1
y21 /(y22 +yн)
U2
y12 /(y11 +yc)
U1
y12
U 2 y11 yс
(1)
U1
y12
n1
(2)
U н y11 yс n2

22. 3. Сквозной коэффициент передачи

ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ
3. Сквозной коэффициент передачи
y11 +yc
eс
y22 +yн
y21
yc
U1
y12
U2
eс yc/(y11+yc) U1
y21 /(y22 +yн)
y12 /(y11 +yc)
yc
y21
K вц K o
yc y11 y22 yн
U2
К
y12
eс 1 y21
1 Ko
y22 yн y11 yc
U2

23. 4. Входная проводимость

ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ
4. Входная проводимость
y11 +yг
I1
y22 +yн
y21
1
U1
y12
U1
Z вх
I1 1
I1
1/(y11+yг) U1 y21 /(y22 +yн)
U2
y12 /(y11 +yг)
yг =0
1/( y11 yг )
1
y12 y21
y12 y21
y11
( y11 yг )( y22 yн )
( y22 yн )
y12 y21
1
yвх
y11
Z вх
( y22 yн )
(2)
(1)
U2

24. 5. Выходная проводимость

ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ
5. Выходная проводимость
y11 +yс
y22 +yг
y21
1
U2
U1
I2
U1 y /(y +y )
21
22
г
1/(y22+yг)
U2
y12 /(y11 +yс)
y12
U2
1/( y22 yг )
1
Z вых
y12 y21
y12 y21
I2 1
y22
( y11 yс )( y22 yг )
( y11 yс )
y12 y21
yвых
y22
Z вых
( y11 yс )
1
(2)
(1)
I2

25. УРС НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПИТАНИЕМ

Входная
Источник
согласующая
сигнала
цепь
Ср1
Lк
Cк
I д + Iб
Ср2
Uк
Uб
Rб1
Нагрузка
Iк
VT
Cк
Lк
Uэ
Rэ
Сф
Сэ
Rф
Rг
Сб
Анимация
Rб2
УсилительныйВыходная
элемент с
+Еп
цепями
питания
и
согласующая
Фильтр
цепь
источника стабилизации режима
работы
питания
Rн

26. РАСЧЁТ ВЫХОДНОЙ ЦЕПИ СОГЛАСОВАНИЯ

n1
Ср1
VT
Lк
Rг
Cк
Cк
Сб
n2 Ср2
Lк
Rб1
Rэ Сэ
Rб2
Cк задано:
Сф
Rн
1
Lк 2
о С э
Rф
+Еп
/
g22
= g н/
g22 n12 = g н n22
S
Qэ
K оmax =
(1 )
Qo
2 g 22 g н
Cк не задано:
goe Qo
n1 =
(
-1)
2g22 Qэ
n1 =1
goe Qo
n2 =
(
-1)
2g н Qэ
2g 22
Сэ =
=
о ( 1 - 1 )
о
Qэ Qo
n2 = g22 / gн
1

27. СТРУКТУРА КАСКАДА УРС

Сквозная передача К
Усилительное звено
Прямая передача Ко
Входная СЦ
Ко =
nс
Rс
Cк
Lк
y 21
y12
n21
=
n 2
/
y
+yн n2
22 +y
y11
c n 2
1
ес
Обратная передача β
Ко =
K вц K o
К=
1- K o
y 21
n 22
y 22 +yн 2
n1
R гэ
R нэ
Выходная СЦ
n1
Lк
n2
Cк
y12
n1
=
/
y11 +y c n 2
Rн

28. КОЭФФИЦИЕНТ УСТОЙЧИВОГО УСИЛЕНИЯ

Kвц Ko
U2
К
0, 2 0, 4
Ko
eс
1 Ko
y12
n1 y21n1n 2
2
2
=
=
y
R
n
y
R
n
12 гэ c 21 нэ 1
y11 +y с n 2 y 22 +y н
1
y
1
c
R нэ =
R гэ =
y c = 2
2
2
2
y 22 n1 +y н n 2
y11n c +y c
nc
= e
j( 12 + гэ + 21 + нэ )
12 гэ 21 нэ 0
/
/
= y12 R гэ
y21R нэ
90 гэ 180 нэ 0
о
о

29. АЧХ и ФЧХ одиночного контура

K/Ko
1
Rэ
Rэ
Rэ
Z
1 1
2
1 2
0,7
fo
f
/2
Частота
генерации
гэ = нэ +45о
2
гэ c
/4
f
- /4
- /2
2
y
R
n
1
= y12 R гэ n c2 y 21R нэ n12 21 нэ 22 =
2
y 21R нэ n 2
2
о уст
y12 R n K
=
2
2
y21R нэ n 2
K о уст
2 y21 Rнэ n2
y12 Rгэ
nc

30. Коэффициент устойчивого усиления

Сифоров В.И., Шапиро Д.Н.
K о уст
2(1 k уст ) y21
y12
Kо уст
(0,18 0,32) y21
y12
k уст 1 K 1
S
K о уст 0,42
Сбк
k уст 0,9
S[мСм]
K о уст 6,3
f [МГц]Сбк [пФ]
???
0,125
Показать ответ

31. Коэффициент устойчивого усиления

2 y21Rнэ n2
Ko Ko уст
K0 y21Rнэ n1n2
;
y12 Rгэ nc
2
1
n1
;
y21 y12 Rнэ Rгэ nc
2
2
2
2
g э g22n1.new gое gн n2 g22n1.old gое gнn2
gш g22n1.2old g22n1.2 new
Rш.н
1
gшн
1
g 22 n1.2 old g 22 n1.2 new

32. Фактор устойчивости Роллетта

12
Фактор устойчивости Роллетта
Усилитель абсолютно устойчив, если Re(Yвх)>0
Y12 Y21
Yвх gвх jb вх Y11
;
Y22 Yн
Y11 g11 jb11; Y22 g22 jb22 ; Yн gн jbн
Y12 Y21 Re(Y12 Y21 ) jIm(Y12 Y21 ) Y12 Y21 e j
Re(Y12 Y21 ) jIm(Y12 Y21 )
Yвх g11 jb11
g22 jb 22 + gн jb н
[Re(Y12 Y21 ) jIm(Y12 Y21 )](g22 gн j[b 22 b н ])
= g11 jb11
(g22 gн ) 2 (b 22 b н ) 2

33. Фактор устойчивости Роллетта

Re(Y12Y21 )(g22 gн ) Im(Y12Y21 )(b 22 b н )
Re(Yвх ) gвх g11
2
2
(g22 gн ) (b 22 bн )
Re(Y12Y21 )(g22 gн ) Im(Y12Y21 )(b 22 b н )
(g22 gн ) (b22 bн )
g11
g11
=
2
2
[(g22 gн ) (b 22 bн ) ]/ g11
2
2
N
D
D 0
N 0 ???

34. Фактор РОЛЛЕТТА

Так как
D 0
то анализируем числитель:
2 Re(Y12 Y21 )(g22 gн ) 2 Im(Y12 Y21 )(b 22 bн )
N (g22 gн ) (b 22 bн )
2g11
2g11
2
2
Re(Y12 Y21 ) 2
Im(Y12 Y21 ) 2
[gн g22
] [bн b22
]
2g11
2g11
[Re(Y12 Y21 )]2 [Im(Y12 Y21 )]2
2
4g11
Im(Y12 Y21 )
Для наихудшего случая: gн 0 и bн (b 22
)
2g11
Re(Y12 Y21 ) 2 [Re(Y12 Y21 )]2 [Im(Y12 Y21 )]2
)
Тогда: N мин (g22
2
2g11
4g11

35. Фактор РОЛЛЕТТА

Nмин>0 если:
Re(Y12 Y21 ) 2 [Re(Y12 Y21 )] [Im(Y12 Y21 )]
(g22
)
2
2g11
4g11
Re(Y12 Y21 ) Y12 Y21
или g22
2g11
2g11
2
критерий безусловной
устойчивости линейного
четырехполюсника:
Другая форма записи
(критерий устойчивости
Роллетта):
2
2g11g22 Re(Y12Y21 ) Y12Y21
2g11g22 Re(Y12 Y21 )
kу =
>1
Y12 Y21
-1 k у

36. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ПО МОЩНОСТИ

2
2
U 2 4gн gc U 2 4gн gc 2
Рн U g
=4gн gc
=
Кр =
= 2 K
= 2
yc
yc ec
Р со I
ec yc
4gc
2
2 н
2
c
yc
y 21
yc +y11 y 22 +yн
yc y 21
U2
К=
=
=
eс 1 y 21 y12
(yc +y11 )(y 22 +yн ) y12 y 21
y 22 +yн y11 +yc

37. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ПО МОЩНОСТИ

Номинальный:
2
21
2
21
4gнgc y
4gнgc y
Кp =
=
=
2
2
[ yc +y11 yн +у 22 -у12 у 21 ] [ y c +y11 y н +у вых ]
2
4gнgc y21
=
[ yc +yвх yн +у 22 ]2
При Y12=0 и согласовании на входе (gc=g11) и выходе (gн=g22):
2
21
y
K pmax =
4g11g22

38. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ПО МОЩНОСТИ

Двухстороннее согласовании при Y12>0:
*
вых
*
вх
К р
Re(yн )
0;
Yc =Y
Yн =Y
К р
К р
Im(yн )
0;
Re(yc )
0;
К р
Im(y c )
Оптимальная проводимость источника сигнала:
1
2
2
gсо
[2g11g22 Re(y12 y 21 )] y12 y 21 ,
2g22
Im(y12 y 21 )
b со b11
,
2g22
0.

39. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ПО МОЩНОСТИ

Оптимальная проводимость нагрузки:
1
2
2
gно
[2g11g22 Re(y12 y 21 )] y12 y 21 ,
2g11
Im(y12 y 21 )
b но b 22
.
2g11
2g11gно 2g22gcо [2g11g22 Re(y12 y21 )] y12 y21 ,
2
y21
2
K pмакс
(kу kу 1)
y12
Максимальное
устойчивое
усиление при
ky=1
2

40. ЦЕПЬ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

Rнейтр
ЦЕПЬ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
y12 y12 yнейтр 0
Снейтр
ООС
VT1
ПОС
Lк
Ск
L св
Проверяем баланс фаз!!!
Условие:
12 + нейтр + гэ + 21 + нэ = + 90о 90о + гэ 180о + нэ = 0
о
+
=
180
Так максимальное значение
гэ
нэ
выполняется только на нулевой частоте, то возбуждение в
рабочем диапазоне частот наблюдаться не будет

41. СОГЛАСОВАНИЕ В УРС

eш
I'c
g'c
I'шк
g'
g11
iш
ЧП
Согласование по мощности:
gс/ опт = gвх
bс/ опт + bвх 0
Согласование по шумам:
Gш
2
gс опт = g +
2gвх gкор - bкор
Rш
2
вх
bcопт = - (bкор +bвх )

42. КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА УРС

I'c
g'c
I'шк
g'
g11
iш
eш
ЧП
2
Pш Iш
Kш
2
Pшс
Iшс
2
2
2
2
2
2
2
Iш (I c ) (I шк ) Iш eш Y 2eш
Re(YкорY * )
4kTg 'c f эф 4kTg ' f эф 4kTgш f эф 4kTR ш f эф g 2 2Re(gкорg )
2g корRш g' c + g' + g11
g' + gш Rш g' c + g' + g11
К ш =1+
+
+
g' c
g' c
g' c
2

43. КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА УРС

eш
I'c
g'c
I'шк
g'
g11
ЧП
iш
g' + gш Rш g'c + g' + g11 2g корRш g' c + g' + g11
К ш =1+
+
+
g'c
g'c
g' c
2
g'c опт = g + g11 1+
n1опт
+
2
Rш g + g11
g + g11
=
1+
gc
g + gш
g + gш
Rш g + g11
2
2gкор
g + g11
+
2g кор
g + g11
2
= gc n1опт

44. МИНИМАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ШУМА УРС

eш
I'c
g'c
I'шк
g'
g11
iш
ЧП
g' + gш Rш g'c опт + g' + g11 2g корRш g' c опт + g' + g11
К ш мин =1+
+
+
g'c опт
g'c опт
g'c опт
2
если g / = 0 и g11 = 0, то
Кш мин =1+ 2 Rш gш + Rш gкор
gш iш
при g' c опт =
Rш eш

45. УРС НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПИТАНИЕМ

Ср2
VT
Ср1
Lк
Rг
Ск
Rи Си
Rc
Lк
Ск
Rф
Сф
+Еп
Rн

46. УРС НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПИТАНИЕМ

Ср2
Cк
VT
Lк
Ср1
Cк
Lк
Rб1
Rэ
Сэ
Rг
Rф
Сб
Rб2
+Еп
Программа
Сф
Rн

47. СХЕМА С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

13
СХЕМА С ОБЩЕЙ БАЗОЙ
VT
Ср2
Ср1
Cк
Cк
Lк
Lк
Rб1
Rг
Rэ
Сэ
Rб2
Rн
Сб
Сф
Rф
+Еп

48. ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

y11
y12
у21
у22
Y
у 11 у 12
у21 у22
y11
у21
у11
у21
у12
у22
у12
у22
б
э
б
y11
y12
( y11 y12 )
Y к
у21
у22
( у21 y22 )
э ( у 11 y21 ) ( у 12 y22 ) ( у11 y12 y21 y22 )
к
YОБ к
э
к
э
у22
( у21 y22 )
( у 12 y22 ) ( у11 y12 y21 y22 )
y22 ОБ
y12 ОБ
y11ОБ y11 y12 y21 y22 y21
y21ОБ y21 y22 y21
y12 ОБ y12 y22 y12
y22 ОБ y22
y21ОБ
y11ОБ

49. КОЭФФИЦИЕНТ УСТОЙЧИВОГО УСИЛЕНИЯ В СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

Схема ОБ:
Схема ОЭ:
y12ОЭ
y12ОЭ
y12 ОБ
y21ОБ
y12 ОБ
y21ОЭ
К0
К0
yc y11ОЭ y22ОЭ yн yc y11ОЭ
yc y11ОБ y22 ОБ yн yc y11ОБ
При согласовании по мощности на входе каскада:
y12ОЭ
К о уст
2 y11ОЭ
2 у11ОЭ
К о уст
у12ОЭ
y12ОБ
2 y11ОБ
К ОБ уст
2 у11ОБ 2 у21ОЭ
КОБ уст
у12ОБ
у12 ОЭ
К ОБ уст К ОЭ уст

50. КАСКОДНАЯ СХЕМА УРС

Ср2
VT2
VT1
Rб4
Ср1
Rб3
Rэ
Rг
Сб1
Rб1
Сэ
Rб2
y21
y21
K о1
1
y22 y11ОБ
y22 у21
y 21ОБ
y 21
Kо2 =
=
>1
y 22ОБ + g н y 22 + g н
Rн
Сб2
Сф
Rф
+Еп
2
K01
g н y 21
K p1 =
>>1
gг
gг
2
K02
gн
y 21
2 gн
K p2 =
=(
)
>>1
gг
y 22 + g н y 22

51. ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ КАСКОДНОЙ СХЕМЫ УРС

у12 у21
у12 у21
у11ОЭОБ у11
у11
y11
у22 у11ОБ
у22 у21
y22+y11 ОБ
у22 ОЭОБ у22ОБ
у12 ОБ у21ОБ
у22 у11ОБ
у22
у12 у21
у22 у21
y22
y21
y21 ОБ
у12ОБ у12
у12ОБ у12
у12
у12 ОЭОБ
y12 ОБ y12 ОБ
у22 у11ОБ у22 у21
у21
K oустОЭ ОБ K oустОБ
у21 у21ОБ
у21 у21
у21ОЭ ОБ
y21
у22 у11ОБ у22 у21
y22+y11 ОБ
y12
y12 ОБ

52. МНОГОКАСКАДНЫЕ УРС

ВЦ
Kp<1
УРЧ
Kp~10
ПЧ
УПЧ
Д
Kp~1
Kp~1051012
Kp~1
Классификация многокаскадных УРС:
- с одиночными настроенными контурами;
- с одиночными попарно-расстроенными контурами;
- с двухконтурными фильтрами;
- с фильтрами сосредоточенной селекции (ФСС) или избирательности (ФСИ)
- бесконтурные:
- с пассивными RС фильтрами;
- c активными фильтрами.

53. 1. УРС с одиночными настроенными контурами

МНОГОКАСКАДНЫЕ УРС
1. УРС с одиночными настроенными контурами
fo
УЭ1
fo
УЭ2
УЭ3
K
K пр
F
F0.707
;
F0,707
F
fo
f

54. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ПРЯМОУГОЛЬНОСТИ

n
1. Коэффициент передачи n каскадов
2. Определение некоторого уровня
3. Определение обобщенной
расстройки
SR
э
Kn
2
1
n
SR
э
n
2
K n f 1
1
Kn f0
( SRэ ) n
1 2
2/ n 1
0.707 0, 707 2/ n 1 n 2 1
fо
F
F
4. Определение полосы: Qэ
fо
Qэ
f
F0.707 0.707 о 0.707 Fк0.707
Qэ
2/ n 1
5. Определение коэффициента прямоугольности:
K пр
n
0.707
2 1

55. 1. УРС с одиночными настроенными контурами

МНОГОКАСКАДНЫЕ УРС
1. УРС с одиночными настроенными контурами
Kпр
2 / n 1
K пр
n
0.707
2 1
0, 01
3,61
n

56. Коэффициент передачи УРС с одиночными настроенными контурами

n
n
S
S 2 1
S
Kn
2 C Fк 0,707 2 C F0.707 2 C F0.707
n
n
F0.707 0.707
n
2 1
n
K1n 1 n
fо
0.707 Fк0.707
Qэ
Суммарная передачаа
10
8
К1=4К1=4
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
Число каскадов
7
8
9
10

57. Коэффициент передачи УРС с попарно расстроенными контурами

K
K1
К2
SRэ
1
SRэ
2
1
Δξ=1
,
Δξ>1
2
К К1К 2
К
S 2 Rэ 2
[1 ][1 ]
2
2
0
S 2 Rэ 2
4 2 2 1 2 (1 ) 2

58. Коэффициент передачи УРС с попарно расстроенными контурами

К
4 3 4 (1 2 )
4
0
2
2
2
2 1 (1 )
4 ( 1 )
2
2
4 2 2 1 2 (1 )
1 0;
2,3 2 1;
1.
К
2
S Rэ
2
4 4
0;
2

59. УРС С ПОПАРНО-РАССТРОЕННЫМИ КОНТУРАМИ

Коэффициент прямоугольности n каскадов
Kпр
К пр 4
n
4 1
n
4 1
0, 01
2 4 n 4 1
0,707 2
4 n
4 1
1,9
n
Коэффициент передачи n каскадов (m=n/2 пар)
S
S Qэ
Кn
2 C F
2
0,707
n
n
4 n
4 1
n
К1n 2 (n)

60. УРС С ДВУХКОНТУРНЫМИ ФИЛЬТРАМИ

K
S Roe1 Roe 2 n1n2
(1 ) 4
2
2 2
2
.
kсв Qк1Qк2
2
0,707 2
К пр 4
n
2
4 n
1
Выход
Rб1
kсв M / Lк1Lк 2
SRэ
K
1
4 4
4 n
+Еп
Ср
Lк1
VT
Вход
Ск1
Rб2
Lк2
Сэ
Rэ
2 1
Ск2
Rос
Rф
Сф
2 1
n
2 1
n
n
2 4 n
S
SR э
S Qэ
n
Кn =
=
=
2-1
=К
1 3 (n)
2
2
2 C F0,707 2
n
n

61. Нелинейные характеристики многокаскадного УРС

УЗ 1
K 01
U1
IP
УЗ 2
Селективная цепь
UСЦ
UСЦ
IP 1
Для помех:
K 02
U2
SПП
SПЗ
U1K 01
U2
S
S
пп пз
IP 2

62. Графическое представление НИ

Слайд-лекции по дисциплине Радиоприемные устройства
Графическое представление НИ
U вых ,
дБмкВ
Точка
Точка пересечения
пересечения
3-го
2-гокомпрессии
порядка
порядка
Точка
Анимация ДД
Анимация IP3
C
B
Уровень ограничения
Анимация IP2
A
Анимация CP
ΔU=1 дБ
K 1U c
В относительных
единицах:
1 дел = 20 дБ
K 2U 2
I MA3
K 3U 3
I MA2
ДД2
IMP2
71,5 о
ДД3
IMP3
45 о
Uш
U вх.min
Программа
60 о
U ДД2
U ДД3 U cp
В относительных единицах: 1 дел = 20 дБ
U IP3
U IP2 U с,U п
дБмкВ

63. Графическое представление НИ

Слайд-лекции по дисциплине Радиоприемные устройства
Графическое представление НИ
Интермодуляция 3-го
порядка:
Интермодуляция 2-го
порядка:
С
а
С
б
U IPN Î Á
IMPN Î Ä/
О/
А/
Д/
А
Б/
О/
А/
Д/
А Д
Б/
U1 Î Ä
IMAN Î / A /
О
(1) Î Á Î Ä Î À À Á
/
(2)
/
/
/ /
À / Á/ Î / À / /(N 1)
Д
Б
О
1
N
) Î Ä/ Î / À /
N 1
N 1
N 1
U IPN IMPN IMAN
N
(3) Î Á Î Ä/ Î / À / (1
(2) в (1)
(4)
Б

64. Нелинейные характеристики многокаскадного УРС

N→порядок интермодуляции
IMP→InterModulation Product -продукт интермодуляции
IMА→ InterModulation Attenuate - затухание продукта интермодуляции
IPN→Intersept Point – точка пересечения для продукта интермодуляции
порядка N
Из треугольников рисунка следует, что:
Sпп
IMPN IMPN1 IMPN 2
(1) IPN→UIPN = IMAN∙N/(N-1)+IMPN [дБ] (2)
K 01
IMAN U1 IMPN [дБ] (3) (3) в (2 IMPN= N U1 - UIPN(N-1) [дБ] (4)
IMPN
U1N
N 1
N
N
UK
1
U
IMPN 2 N2 1 1 01
SппSпз U N 1
U IPN
IPN 2
2
(5)
U IPN
из (5)
1
N 1
UIPN
1
N 1
U IPN
IMPN
U1N
1
N 1
U IPN
1
(7) из (1)
N 1
K 01
N 1 N 1 N
U IPN
Sпп Sпз
2
(6)
N
N
UK
1
Sпп
U
IMPN N1 1 1 01
N 1
K 01
U IPN SппSпз U IPN
1
2
(9)
1
U 2IP3
1
2
U IP3
1
2
K 01
2
2 3
U IP3
Sпп
Sпз
2
(8)
(10)

65. БЕСКОНТУРНЫЕ УРС НА ОСНОВЕ ПАССИВНЫХ ФИЛЬТРОВ

14
БЕСКОНТУРНЫЕ УРС НА ОСНОВЕ
ПАССИВНЫХ ФИЛЬТРОВ
C1
К
ФНЧ
ФВЧ
Rc
C2
Rн
e
Формируемая АЧХ полосового
типа
f

66. ТИПЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

a11
a21
a12
a22
1
I1
2
y11
y21
1.Конверторы
y12
y22
a12 a21 0
U1 a11U 2 a12 I 2
I1 a21U 2 a22 I 2
Активный
элемент
U1
I2
U2
a11Z н a12
Z вх U1 I1
a21Z н a22
2. Инверторы
a11 a22 0
a11
a12 1
Z вх
Z вх
Zн
a21 Z н
a22
a12 a21 0
а) ИПС
а) КПС a11a22 0
a12 a21 0
б) ИОС
б) КОС a11a22 0
в) управляемые источники a12 a21 0
в) управляемые источники a11a22 0
ИНУТ a12 0
ИТУТ a11 0
г) ИОУ a11 0 a22 0
ИНУН a22 0
ИТУН a21 0

67. БЕСКОНТУРНЫЙ УРС НА ОСНОВЕ ИНУН

Eпит
Ko
R5
R1
С1
Вход
VT2
R3
А
R4
VT1
R7
R2
С2
Выход
С3
R6
K ( p)
1
K ( p)
2 2 2
Ko
p R C pRC (3 K 0 ) 1

68. АКТИВНЫЙ ФНЧ 2-ГО ПОРЯДКА

Активный фильтр
K ( p)
1
K ( p)
2 2 2
Ko
p R C pRC (3 K 0 ) 1
Пассивный LC-фильтр
Вход
r
L
Выход
C
LC R 2C 2
rC RC (3 K0 )
Lэкв R 2C
rэкв R(3 K0 )
1
K ( p) 2
p LC prC 1
Lэкв
1
C
Qэкв = =
=
r R(3 - K 0 ) 3 - K 0

69. Формирование АЧХ АФ

K
2
R1
А
R2
С1
90
0
45
0
f0
f
С2
1
1
f
о
3
45
0
90
0
2
f
ПОС

70. БЕСКОНТУРНЫЙ УРС НА ОСНОВЕ КОС

R
R
КОС
R
КОС
C
1
R j C R
Z вх R
R R 2 j C R j R 2C j Lэ
1
R
R
j C

71. Реализация КОС

U1 a11U 2 a12 I 2
I1 a21U 2 a22 I 2
КОСН
I1
КОСТ
I1
VT1 I2=-I1
I2=I1
VT1
VT2
U1
R
R
U2= -U1
VT2
U1
U2=U1
R
1 0
А
0
1
a11a22 0
R
1 0
А
0
1

72. БЕСКОНТУРНЫЙ УРС НА ОСНОВЕ ИПС

Гираторный УРС
0 a21
y11 y12
1 a22 - a
=
= 1
-y21 -y 22 a12 1 -a11
a12
y12 y21 S
+Еп
0
Вход
Выход
VT1
VT2
y12 y21
R1
VT3
VT4
R3
R4
R2
-S
VD1
VD2
S
Cн
a12Cн
a12
Z вх
j
j Lэ
a21Z н
a21
Настройка
-Еп

73. УЗКОПОЛОСНЫЕ УРС

1. На основе многоконтурных LC-фильтров
2. На основе кварцевых фильтров
3. На основе пьезокерамических фильтров
4. На основе фильтров на поверхностноакустических волнах
5. На основе электромеханических фильтров

74. УЗКОПОЛОСНЫЙ УРС С КВАРЦЕВЫМ ФИЛЬТРОМ

L
r
yвх
Cпосл
Cсоб
Cвн
fпосл
ZQ
fпар
f
y
ωС
Lк
Lсв
Cк
С
f посл fпар
f
fс2
f
Uвых
fс1

75. УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

15
УРС СВЧ ДИАПАЗОНА
Ucо+hс
c
Zc
eс
U1п
U20
1
ρ
2
1
н
ρ
|S|
c
Uсп
Uнп
н
2
U10
Zн
U2п
Uн0
Внутренние S-параметры (матрица рассеяния):
U10 S11U1п S12U 2 п
U 20 S21U1п S22U 2 п
U1o
S11
U 1п Г 0
н
U1o
S12
U 2 п Г 0
с
U 2o
S 21
U 1п Г 0
н
U 2o
S 22
U 2 п Г 0
с

76. СВЯЗЬ S- И Y-ПАРАМЕТРОВ

y22 +go
y11 +go
y21
U1п
U2о
y12
y22 +go
y11 +go
y21
U1о
U2п
y12
g0 yвх
у12 у21
S11
; увх у11
g0 yвх
у22 g0
y12
U1o
y11 g0
S12
y12 y21
U 2п 1
y11 gо y22 g0
g0 yвых
у12 у21
S 22
; увых у22
g0 yвых
у11 g0
y21
U 2o
y22 g0
S 21
y12 y21
U1п 1
y11 gо y22 g0

77. Взаимный пересчёт S- и Y-параметров

78. Взаимный пересчёт S- и Y-параметров

79. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

hc
1
Ucо
1
U1п
S21
S11
Гc
1
Ucп
U2о
Uнп
Гн
S22
1
S12
U1о
1
U2п
Uно
1. КОЭФФИЦИЕНТ ПРЯМОЙ ПЕРЕДАЧИ
(Гс=0)
S 21
K
1 Г н S 22
2. КОЭФФИЦИЕНТ ОБРАТНОЙ ПЕРЕДАЧИ
(Гн=0)
S12
1 Г с S11

80. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

3. ОБЩИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ
S21
K
1 Гс S11 1 Г н S22 Гс Г н S12 S21
4. ВХОДНОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ
U10
S12 S 21 Г н
Г1
S11
U1п
1 Г н S 22
Ucо
1
U1п
S11
Гc
1
Ucп
S21
U2о
Uнп
Гн
S22
Ucо
U2п
1
U1п
Г1
Гc
1
S12
U1о
1
( Г с 0)
1
Uно
Анимация
Ucп
U1о

81. ВХОДНОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ

U10
S12 S 21 Г н
Г1
S11
U1п
1 Г н S 22
Ucо
1
U1п
S11
Гc
1
Ucп
S21
U2о
Uнп
Гн
S22
Ucо
U2п
1
U1п
Г1
Гc
1
S12
U1о
1
( Г с 0)
1
Uно
Вторая часть выражения – это путь из узла U1п в
Выражение
для входного
коэффициента
Перваяв соответствии
часть
выражения
– это путь
В узел
результате
с
аналитическим
U1о , состоящий из последовательного
отражения
характеризует
передачу
из
из узла
U1п
в узел
U1оиз, содержащий
выражением
фрагмент
графа
двух
путей
соединения векторов S21, Гн, S12 и имеющийможет
один
узла
U
в
узел
U
.
одну
ветвь1оS11
1п
быть только
заменён
одной
контур
ГнS22 ветвью
Ucп
U1о
Анимация

82. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

5. ВЫХОДНОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ
Анимация
U 20
S12 S 21 Г с
Г2
S22
U 2п
1 Г с S11
Ucо
1
U1п
S11
Гc
1
Ucп
S21
U2о
Uнп
Гн
S22
U2о
U2п
1
Uнп
Гн
Г2
1
S12
U1о
1
( Г н 0)
1
Uно
U2п
Uно

83. ВЫХОДНОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ

U 20
S12 S 21 Г с
Г2
S22
U 2п
1 Г с S11
Ucо
1
U1п
S11
Гc
1
Ucп
S21
U2о
Uнп
Гн
S22
U2о
U2п
1
Uнп
Гн
Г2
1
S12
U1о
1
( Г н 0)
1
Uно
U2п
Вторая часть выражения – это путь из узла U2п в
Перваяв часть
выражения
– это путь
для
выходного
В результате
соответствии
с аналитическим
узел U2о,Выражение
состоящий
из последовательного
из узла
U2п вотражения
узел
U , содержащий
коэффициента
характеризует
выражением
фрагмент
графа
двух
путей может
соединения
векторов
S12, Гс2о,изS21
и имеющий
один
одну
S22 U2о .
передачу
из
узла
Uветвь
вветвью
узел
2п
быть только
заменён
одной
контур
Г
S
с 11
Uно
Анимация

84. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

6. НОМИНАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ
ПО МОЩНОСТИ
S212 1 Г н2 1 Г c2
Рн
Kp
K 2 1 Г н2 1 Г c2
2
Рс 0
1 Г с S11 1 Г н S22 Г н Г с S12 S21
Демонстрация
согласования
выходной цепи
Демонстрация
согласования от
Agilent
2
2
2
1
Г
S
1
Г
c 21 н
1 S11 Г с 1 Г 2 Г н
2
2
2
2
1
Г
S
1
Г
c 21 н
1 Г1 Г с 1 S 22 Г н
2
Максимальный односторонний коэффициент
передачи:
*
*
Г
S
,
Г н S 22 и S12= 0 получаем :
При с
11
2
S21
K p макс
2
1 S112 1 S22

85. Приведение к комплексно- сопряжённому значению. Первый шаг

Приведение к комплексносопряжённому значению. Первый шаг
Введение емкости
50 Ом
Zвых
*
Zн 50 Ом Zвых

86. Приведение к комплексно-сопряжённому значению. Второй шаг

Приведение к комплексносопряжённому значению. Второй шаг
Введение
индуктивности
50 Ом
Zвых
*
Zн 50Ом Zвых

87. Приведение к сопротивлению линии. Первый шаг

Введение
индуктивности
Zвых
50 Ом
*
Zвых Zн 50 Ом

88. Приведение к сопротивлению линии. Второй шаг

Введение емкости
Zвых
50 Ом
*
Zвых Zн 50 Ом

89. Двухстороннее согласование

При наличии S12 получаем условия согласования:
S12 S21 Г н
Г Г1 S11
1 S22 Г н
S12 S21 Г c
*
Г н Г 2 S22
1 S11 Г c
*
c
Подставим
S S Г
Гн ( Г ) Г S
1 S Г
* *
н
*
2
*
22
2
*
12
*
21
*
11
*
с
*
с
2
2
Г (S S22 ) Г1 (1 S22 S11 s ) S11 S s 0
2
1
*
11
*
s
Г c Г1 b1 c1 0
2 *
1 1
*
22

90. Двухстороннее согласование

Для входного сечения:
Г1
b1 b 4 c1
2
1
*
1
2c
2
2
c1
2 c1
2
b1 1 S22 S11 s
Согласующий импеданс равен:
2
2
[b1 b 4 c1 ]
2
2
1
c1 S11 S s
*
22
1 Г1
Z Zо
1 Г1
*
г

91. Двухстороннее согласование

Для выходного сечения:
Г2
b2 b 4 c2
2
2
2c2
2
2
c2
*
2 c2
2
b2 1 S11 S22 s
Согласующий импеданс равен:
2
2
[b2 b 4 c2 ]
2
2
2
c2 S 22 S s
*
11
1 Г2
Z Zо
1 Г2
*
н

92. Какую ошибку даёт пренебрежение обратной передачей

Ошибка оценивается отношением двухстороннего
реального коэффициента передачи к максимальному
одностороннему, т.е. при условии:
Гс S
*
11
gU
Кр
К ро
1
1 U
2
и
где
Гн S
U
*
22
S11 S12 S21 S22
(1 S11 )(1 S22 )
2
Если U превышает значение 0,1 (ошибка 1 дБ), то
имеет место двухсторонняя передача.
2

93. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ УРС СВЧ ДИАПАЗОНА

7. КОЭФФИЦИЕНТ УСТОЙЧИВОГО УСИЛЕНИЯ
Анализируем подкоренное выражение, должно
выполняться условие физической реализуемости
b12 4 c1 0
2
2
2
*
1 S
S11 s 4 S11 S 22 s
22
2
2
* 2
s 22
S11 S
Применяя тождество
2
получаем
или
kу
1 s
Вывод:
одновременное
согласование
возможно для
абсолютно
устойчивого
усилителя
2
S12 S21 (1 S22 )( S11 s )
2
2
2
2
2
2
1 S22 S11 s 2 S12 S21
S11 S 22
2 S12 S 21
2
2
2
1
Это фактор
устойчивости
Роллетта
S21
K p макс
(k у k у2 1)
S12
Максимальное
S21
устойчивое
K 0 уст
усиление
S12

94. Окружность неустойчивости

Для наихудшего случая (Г1=1):
S12 S21 Г н
S11 s Г н
s S11S22 S12 S21
Г1 S11
1
1 S22 Г н
1 S22 Г н
*
(1 S22 Г н )(1 S22
Г н* ) ( S11 s Г н )( S11* *s Г н* )
S S
Г н
S
*
s 11
2
22
Координаты центра круга
*
*s S11 S22
Сн
S 2 2
s
22
*
22
2
s
2
S12 S21
* S S 22
Гн
2
2
2 2
S s
S22 s
*
s 11
2
22
Радиус круга
н
н
Rн
S
S12 S 21
2
22
s
2

95. Области устойчивости

Для устойчивой работы надо: Г1<1 и Г2<1
2
2
Ã
C
R
2
2
2
ñ
ñ
c
1 Ã2 (ï î ñëå ï ðåî áðàçî âàí èÿ )
S11 s 0
2
1 S Ã
11 ñ
2
2
Ã
C
R
2
2
2
í
í
í
S22 s 0
1 Ã1 (ï î ñëå ï ðåî áðàçî âàí èÿ )
2
1 S Ã
22 í
S
S
Если:
2
11
22
2
0
0
s
s
То:
2
Г с Cс Rс или Cс Rс 1
2
Г н Cн Rн или Cн Rн 1

96. Абсолютно устойчивое усиление

ImГн
Область
устойчивости
S11 1
S22 1
Область
неустойчивости
ReГн
Диаграмма
Смита
Если разность расстояния до центра
области неустойчивости и её
радиуса больше единицы, то имеет
место безусловная устойчивость:
Сн
Rн
S 22 s S11* S12 S 21
S 22 s
2
2
1

97. Абсолютно устойчивое усиление

ImГн
Если областью охвачен нулевой
коэффициент отражения, то также
имеет место безусловная
устойчивость:
Область
устойчивости
ReГн
Если
S
S
2
11
Диаграмма
Смита
то
2
22
0
0
s
2
2
s
Г с Cс Rс или Rс Cс 1
Г н Cн Rн или Rн Cн 1

98. Области устойчивости

неустойчив
неустойчив
устойчив
устойчив
Условно
устойчивые
усилители
неустойчив
устойчив
устойчив
неустойчив
Безусловно
устойчивые
усилители

99. Потенциально неустойчивый усилитель

Im(Г)
Окружность
неустойчивости
Окружность активного
При уменьшении сопротивления
сопротивления 10 Ом является
мы попадаем внутрь окружности
граничной для данной окружности
неустойчивости
неустойчивости
Область
устойчивости
Re(Г)
R=10
Z/=10+Z
Z
Пошаговая анимация
Включая дополнительный резистор 10 Ом
последовательно с комплексным
сопротивлением нагрузки, можно ограничить
значения сопротивлений нагрузки только
устойчивой областью даже при КЗ

100. Потенциально неустойчивый усилитель

Im(Г)
Область
устойчивости
Окружность
неустойчивости
Окружность активной
При уменьшении
проводимости
нагрузки
проводимости
или
0,002 См (для
увеличении
параллельного
сопротивления
сопротивлениянагрузки
500 Ом)
мы
попадаем
внутрь
является граничной для
окружности
данной
окружности
неустойчивости
неустойчивости
Re(Г)
Y/=Y+0,002
500 Ом
Y
Пошаговая
анимация
Включая дополнительный
резистор 500 Ом параллельно с
комплексным сопротивлением
нагрузки, можно также ограничить
возможные значения проводимости
нагрузки только устойчивой
областью даже при ХХ

101. Окружности равного коэффициента шума

g o Yñ
Ãñ
g o Yñ
Rш
2
K ш K ш мин
Yc Yc опт
gc
K ш K ш мин
4rш Гc опт Гс
1 Гc опт
N
Обозначим
Г c опт Г с
Тогда
1 Гс
2
2
1 Г
Гс
где
2
с
1 Г c опт
2
1
Rø
rø
; Zî
go
Zî
К К
ш
ш мин
4rш
2
N
2
После преобразований получим уравнение
окружности:
Гс опт
N+1
N N 1 Гc опт
2
2
(N 1)
2
2

102. Окружности равного коэффициента шума

Гс c r
2
Координаты
центра:
с
Гс опт К
шмин
N+1
2
Радиус:
Окружности равного
коэффициента шума при
различном рассогласовании
r
N N 1 Гc опт
2
N 1
2

103. Окружности равного усиления

Номинальный коэффициент передачи при согласовании на входе:
1 Г
2
К рс
н
2
g2
Гн
2
1 S22 Г н 1 Г1
2
(1- Гн )
2
2
1-S22 Гн (1- Г1 )
2
2
S21 g2 S21
2
2
(1- Гн )
1-S22 Гн - S11 s Гн
2
2
*
2
1-g 2 (1- S11 )
g 2C2
g 2C
*
Гн
Гн
1 g 2D2
1 g 2D2
1 g 2D 2
C2 S22 s S ;
*
11
*
2
g 2C
c
1 g 2D2
r
2
D2 S 22 s
2
2
2
Гн c r 2
2
g S12S21 2 g 2 k у S12S21 1
2
2
1 g 2D2

104. Окружности равного усиления

Номинальный коэффициент передачи при согласовании на выходе:
1 Г
2
К рн
с
1 S11 Г с
2
Гс
2
S21 g1 S21
2
2
2
g1
1 Г
2
2
(1- Гс )
2
2
1-S11Гс (1- Г2 )
2
(1- Гс )
1-S11Гс - S22 s Гс
2
2
*
1
1-g1 (1- S22 )
g1C1
g1C
*
Гс
Гс
1 g1D1
1 g1D1
1 g1D1
C1 S11 s S ;
*
22
*
1
g1C
c
1 g1D1
r
2
D1 S11 s
2
2
2
Гс c r 2
2
g S12S21 2 g1 k у S12S21 1
2
1
1 g1D1

105. Окружности равного усиления

Область
неустойчивости для
нагрузки
Окружности равного
усиления при различном
рассогласовании нагрузки
Согласованный источник
сигнала

106. Окружности равного коэффициента шума и усиления

Анализ позволяет
ввести допустимое
рассогласование!!!
К шмин
Окружности равного
коэффициента шума при
различном рассогласовании
Согласованная
нагрузка
Область
неустойчивости для
источника сигнала
Окружности равного
усиления при различном
рассогласовании источника
сигнала

107. Усилители СВЧ на биполярных транзисторах

+3 В
C2 0,1
R2 91
C3 0,1
R1 30 к
R3 10
L1 15 нГ
C4 10
L2 3,3 нГ
C5 1,5 пФ
C1 10
Вход
VT1
C6 0,5 пФ
Выход

108. Взаимный пересчёт S- и Y-параметров

yij
Yij
Yo

109. S-параметры схемы ОБ

110. S- параметры схемы ОЭ

111. КОНСТРУКЦИЯ УСИЛИТЕЛЯ СВЧ

112. МОНТАЖ СВЧ ТРАНЗИСТОРА

113. БАЛАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СВЧ

50 Ом
Вход
НО1
НО2
Выход
50 Ом

114. Усилители СВЧ на полевых транзисторах (ЕРНЕМТ)

C4 10
Вход
C1 2,2 пФ
L1
4,7 нГ
VT1
L2
4,7 нГ
Выход
L3*
L4
5,6 нГ
C5 8,2 пФ
C2 8,2 пФ
C3 0,1
R1 47
R3 300
R2 10к
R4 1300
R5 32
C6 0,1
+5В

115. УРС СВЧ ДИАПАЗОНА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

16
УРС СВЧ ДИАПАЗОНА С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ
СОПРОТИВЛЕНИЕМ
Г
g0 - g
Г=
g0 + g
Область
устойчивого
усиления
1
-1
gо
g
1
-1
g/go

116. УРС СВЧ ДИАПАЗОНА ПРОХОДНОГО ТИПА

L
Ic
gое
C
-g
gн
gc
F0,707
1
K pо
; g э g g
2
2
Qэ
fо
g c/ g oе g н g g g
1
1
/
1
1
4g н g c
Qc
Qн
/
K po
gн н
gс c
2
F0,707
K p F0,707 2 f 0 н с
f
o
4g н g c/
4g н g c/

117. УРС СВЧ ДИАПАЗОНА ОТРАЖАТЕЛЬНОГО ТИПА

a1
gое
L
b1
C
g o
-g
L
gое
C
-g
go
2
g'0 - g oе + g g'0 + g
Кр = Г =
g'
+
g
g
g'
g
oе
o
0
2
2
2g
Кр =
gэ
2
при н с
g
2
g = go
2g f0
2g
Kp =
=
F0,707 F 0,707
f0
K p F0,707 = 2f0 g
для проходной структуры
K p F0,707 = f0 g

118. УРС НА ТУННЕЛЬНОИ ДИОДЕ

I
g
r
L
1
C
-g
Скорп
1
1
2
R
X
R
U
g
кр
1 R
кр
1
r
о
X
r-R
o
1 R
1
L
1
R
R
Zвх = r + j L+
=r + j (L ) = R( )+ jX( )
2 2
2 2
-g + j C
1+
1+

119. УРС НА ТУННЕЛЬНОИ ДИОДЕ

Uс(t)
Lк
Uн(t)
VD
Ск
-U
Сбл
R0
7
1
4
2
5
Rст
3
Eп
2
g
Kp
( С F 0,707 ) 2
8
6

120. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

f1
G1
fo
U1
ПЭ
Uвых
f2(f3)
Uo
Go
1. Резистивные перемножители.
2. Реактивные перемножители: емкостные и индуктивные.
3. Комбинированные перемножители.

121. ЕМКОСТНЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

Uвх
U q/C
t
С
q
dC
dU 2 dC U
C
C
U
t
t

122. ДВУХКОНТУРНЫЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

f1
f2
f0
P0 0
P P1 Po P2 W1 f1 Wo f o W2 f 2 0
P1 0
Регенеративный усилитель
P2 0
f0=f1+f2
P1 P0
f f 0
1
0
P2 P0 0
f2 f0
W1f1+ Wо(f1+f2) + W2f2=0
f1 (W1 + Wо)+ f2 (W2 + Wо )=0
W1 W0 0
W2 W0 0

123. Нерегенеративный повышающий усилитель-преобразователь

f0 = f2-f1
W1 f1 W2 f 2 W0 f 2 f1 0
W1 W0 0
W2 W0 0
f1 W1 W0 f 2 W2 W0 0
Kp
P2
f
2
P1
f1
f1
Ср
f1
P0 0
f0
VD
Выход 2
Есм
f0
f1
Вход
f0
Выход 1
P0
P1
0
f
f0
1
P2 P0 0
f0
f2
f1
Lдр
f2
P1 0
P2 0

124. Двухконтурный параметрический усилитель отражательного типа

1
3
λс/2
2
6
А
Go
4
А
5
f1
Eсм
Cбл
f2
7

125. Одноконтурный параметрический усилитель

1
4
3
2
6
Go
5
Eсм
7
C бл
T
U1(t)
f1
L1 С1 Сбл
L2
VD
Uо(t)
fо
+E
R1
R2

126. Одноконтурный параметрический усилитель

I вх U вхY
Y
Iвх
Uвх
o 2 1 f0=2f1
2
Uоп
1
Y j 1[C0 C1 (e j ( o t o ) e j ( o t o ) ]
2
U1 j ( 1t 1 )
U вх
e
e j ( 1t 1 )
2
U1e j ( 1t 1 )
j (2 1t 2 1 ) U1
1 e
1 e j (2 1t 2 1 )
2
2
I вх
1
C1 j ( o 2 1 )t j ( o 2 1 )
Yвх
j
[Co
e
e
] g вх jbвх
U1
2
2
1C1
g вх
sin[( o 2 1 )t o 2 1 ]
4

127. УРС диапазона умеренно высоких частот

11
УРС диапазона умеренно высоких частот
Вопросы:
1. Классификация УРС и основные
определения
2. Структурная схема УРС
3. Моделирующие эквивалентные схемы
активных элементов
4. Т-образная модель и расчет параметров
транзистора
5. Схемы замещения активных элементов
6. Внутренние параметры активного
элемента как четырёхполюсника
7. Внешние параметры активного элемента
как четырёхполюсника
1. Классификация УРС и
2.Структурная
схема
основные
определения
3. Моделирующие
4.
Т-образная
модель
и
УРС
6.Внутренние
эквивалентные
схемы
5.
Схемы
замещения
расчет
параметров
7.активных
Внешние
параметры
параметры
активного
элементов
активных
элементов
транзистора
активного
элемента
элемента
как
какчетырёхполюсника
четырёхполюсника

128. УРС диапазона умеренно высоких частот

11
УРС диапазона умеренно высоких частот
Вопросы:
1. Классификация УРС и основные определения
2. Структурная схема УРС
3. Моделирующие эквивалентные схемы активных
элементов
4. Схемы замещения активных элементов
5. Внутренние и внешние параметры
четырёхполюсника