Регулировка усиления

Напряжение полезного сигнала на входе радиоприемника изменяется вследствие явления замирания радиоволн, приема сигналов радиостанций, расположенных на различных расстояниях от радиоприемника и имеющих различную мощность и т.п. напряжение входного сигнала может изменяться в очень больших пределах, от 100 – 120 дБ (10⁵ – 10⁶ раз). Для обеспечения нормальной работы оконечных устройств и защиты от перегрузки в радиоприемниках применяются ручные и автоматические регулировки усиления (АРУ), поддерживающие приблизительно постоянство уровня выходного напряжения.

Ручные регулировки усиления позволяют обеспечить нормальную работу приемника лишь при очень медленных изменениях уровня входного сигнала, например, при переходе от приема одной станции к другой.

При более высоких скоростях изменения уровня сигнала, например за счет замираний, необходимо использовать АРУ.

Рассмотрим способы осуществления регулировки усиления каскадов. В общем случае, коэффициенты усиления каскадов УРЧ и УПЧ пропорциональны крутизне усилительного прибора S, коэффициентам включения m₁ и m₂, а также эквивалентному сопротивлению избирательной цепи :

резонансный коэффициент усиления по напряжению одноконтурного УРЧ

,

где - характеристическое сопротивление контура;

- эквивалентная добротность контура усилителя с учетом шунтирующего действия выходной проводимости усилительного прибора и входной проводимости следующего каскада на частоте ;

- частота, на которой определяется резонансный коэффициент усиления ;

- индуктивность контура;

- емкость контура.

Следовательно, усиление каскада можно изменять воздействием на величины , , и . В соответствии с этим в приемнике могут быть применены следующие виды регулировки усиления:

- изменением режима питания усилительных приборов по постоянному току, что приведет к изменению их крутизны – режимные регулировки;

- изменением эквивалентной добротности контуров избирательных цепей;

- изменением коэффициента передачи управляемых высокочастотных делителей напряжений (аттенюаторов);

- изменением величины отрицательной обратной связи.

Рассмотрим их подробнее.

Режимные регулировки. Регулировка усиления обеспечивается в этом случае изменением крутизны усилительного прибора за счет изменения его режима по постоянному току. Эту регулировку можно осуществить в достаточно больших пределах изменением напряжения или тока в цепи любого электрода усилительного прибора. Однако для регулировки приходится использовать нелинейный участок характеристики усилительного прибора, что может привести к ухудшению линейности и шумовых свойств усилителя. Кроме того, необходимо учитывать, что в процессе режимной регулировки происходит изменение входной и выходной проводимостей усилительного прибора. Эти изменения могут привести к расстройке избирательных цепей, а также к расширению или сужению полосы пропускания. Наиболее широко распространена регулировка изменением напряжения в цепи управляющего электрода.

Регулировка изменением эквивалентной добротности контуров. Осуществляется она путем шунтирования контуров переменными сопротивлениями, в качестве которых используются диоды и варисторы. Регулирование сопровождается изменением полосы пропускания каскада и ухудшением избирательных свойств приемника. Поэтому такой способ используется очень редко.

Регулировка с помощью управляемых высокочастотных делителей. Осуществляется путем введения между каскадами тракта приема специальных элементов регулировки усиления, которые представляют собой высокочастотные делители напряжений с переменными коэффициентами деления и . При таком способе режим усилительных приборов по постоянному току в процессе регулирования не изменяется. Это позволяет получить более линейный режим каскада и меньший уровень шума.

Регулировка изменением величины отрицательной обратной связи.. Коэффициент усиления каскада, охваченного отрицательной обратной связью, существенно зависит от коэффициента обратной связи b. Изменяя величину b, например, шунтированием сопротивления обратной связи с помощью диода, сопротивление которого изменяется под воздействием управляющего напряжения, можно регулировать усиление каскада. Необходимо учитывать, что при увеличении коэффициента обратной связи увеличивается входное сопротивление регулируемого каскада, а следовательно, увеличивается усиление предыдущего каскада и пределы регулировки уменьшаются. Этот вид регулировки можно рекомендовать для первых каскадов приемника, так как с увеличением глубины обратной связи при увеличении уровня принимаемого сигнала улучшается линейность регулируемого каскада. Однако надо учесть, что коэффициент шума каскада при увеличении глубины отрицательной обратной связи увеличивается.

В каких же каскадах приемника целесообразно осуществлять регулировку усиления и где ее применение нежелательно? Прежде всего, желательно было бы осуществлять регулировку усиления первого каскада приемника, чтобы предотвратить перегрузку последующих каскадов. Однако этому препятствует требование сохранения линейности и малых шумов приемника, так как первый каскад в значительной степени определяет в значительной степени определяет нелинейные свойства всего приемника для помех с относительно большими расстройками. Регулировка усиления последнего каскада УПЧ также применяется редко, потому что напряжение сигнала на его входе достигает больших велчин и регулировка будет сопровождаться большими нелинейными искажениями. Регулировка в преобразователях частоты также нежелательна, так как может ухудшиться стабильность частоты гетеродина.