Усилитель промежуточной частоты - УПЧ

Усилитель промежуточной частоты (линейно-логарифмический) предназначен для основного усиления сигналов частоты 30МГц в большом динамическом диапазоне и их детектирования.

 

УПЧ обеспечивает основное усиление принятого сигнала, обеспечивающего высокую чувствительность приемника. Коэффициент его усиления изменяется с изменением уровня принимаемого сигнала, минимальное его значение, соответствующее сильным сигналам, составляет 2500, а полоса пропускания от 1,8 до 2,0МГц.

 

Широкая полоса пропускания необходима для усиления импульсов малой длительности без искажения и для обеспечения устойчивого приема при применении  автоматической подстройке частоты.

 

Амплитудная характеристика УПЧ — логарифмическая (рис. 2.16, б), начальный участок ее линеен. Такая форма амплитудной характеристики обеспечивает сжатие динамического диапазона амплитуд выходных напряжений УПЧ, что необходимо для приближения его к динамическому диапазону амплитуд управляющих напряжений ЭЛТ.

 

Достигается логарифмический закон изменения усиления за счет мгновенно действующей автоматической регулировки усиления (АРУ) в каскадных усилителях и применением суммирующей схемы для видеосигналов. При помощи АРУ усиление сильных сигналов уменьшается в соответствии с логарифмической амплитудной характеристикой.

 

Динамический диапазон входных напряжений радиолокационного приемника К_дин.вх. ≈10⁴, а управляющих напряжений ЭЛТ к К_{дин.элт}≈ 12.

 

Для того чтобы принятые сигналы можно было использовать для управления яркостью электронного луча (для его модуляции), необходимо динамический диапазон амплитуд принятых сигналов сжать, т. е. максимально приблизить к динамическому диапазону управляющих напряжений ЭЛТ.

 

Такое сжатие динамического диапазона амплитуд сигнала осуществляется в УПЧ, благодаря мгновенно действующей автоматической регулировке усиления (МАРУ) в каскодных усилителях. За счет МАРУ усиление сильных сигналов уменьшается в соответствии с логарифмической амплитудной характеристикой (JIAX).

 

 

УПЧ содержит (рис. 2.16, а):

 

1. Линейный каскад, собранного по схеме с общим эмиттером на транзисторе ПП1;

2. Четырех каскадов усиления, собранных по схеме "общий эмиттер-общая база" на транзисторах ПП2-ППЗ, ПП5-ПП6, ПП8-ПП9 и    П11-ПП12;

3. Видеодетектор на транзисторе ПП14;

4. Суммирующий усилитель с четырьмя входами ПП4, ПП7, ПП10, ПП13 и с общей нагрузкой R52, R41;

5. Инвентирующийвидеоусилитель ПП15;

6. Выходной эмиттерный повторитель ПП16.

 

 

Первый каскад — это линейный усилитель, собранный по схеме с общим эмиттеромна транзисторе ПП1.

 

Остальные четыре каскада выполнены покаскодной схеме, которая обеспечивает устойчивую работу без применения нейтрализации внутренней обратной связи.

 

При слабых сигналах весь УПЧ работает как линейный усилитель. При этом на инверторный каскад поступает детектированное напряжение практически только с детектора, выполненного на транзисторе ПП14. Нагрузкой коллекторной цепи транзистора ПП14 служат резисторы R47, R52.

 

При увеличении силы принимаемого сигнала усилители, собранные по каскодной схеме, из линейного режима переходят в режим детектирования.

Первым в режим детектирования переходит последний каскад УПЧ, так как на его базу подается сигнал с наибольшей амплитудой.

 

ИТАК, при увеличении входного сигнала, начиная с определенного уровня последний усилительный каскад ПП11-ПП12 переходит в нелинейный режим, и на его резисторе R36 появляется напряжение огибающей радиоимпульса, получаемое за счет детектирования на эмиттерном переходе транзистора ПП11. Это напряжение сдвигает рабочую точку каскада в область меньшего усиления. При этом угол наклона амплитудной характеристики каскада ПП11-ПП12 уменьшается и становится зависимым от амплитуды входного сигнала.

 

Рабочая точка на входной характеристике транзистора ПП11       (рис. 2.16, в) выбрана так, что при слабых сигналах усиление оказывается линейным, а при сильных сигналах происходит отсечка, т. е. возникает детектирование.

 

Нагрузкой транзистора ПП11 в режиме детектирования служит резистор R36. С него видеоимпульс положительной полярности через делитель R33, R34 подается на базу транзистора ПП13 суммирующего усилителя и выделяется в его нагрузке в виде импульса отрицательной полярности. Одновременно отрицательное напряжение, полученное на резисторе R36, действует через элементы С26 и R32 на базу транзистора ПП11. Происходит мгновенное уменьшение усиления каскада на время действия импульса (т. е. действует МАРУ). При этом угол наклона амплитудной характеристики каскада (ПП11, ПП12) уменьшается и становится зависимым от амплитуды входного сигнала. При достаточно большой амплитуде входного сигнала напряжение МАРУ становится практически постоянным.

 

Еще большее возрастание амплитуды сигнала переводит в нелинейный режим каскад на транзисторах ПП8, ПП9 и т. д.

 

То есть, при достаточно большом входном сигнале происходит отсечка импульса тока каскада ПП11 – ПП12, и напряжение на резисторе R36 становится практически постоянным. При еще большем возрастании амплитуды входного сигнала в нелинейный режим вступает каскад ПП8-ПП9 и т.д.

Импульсные напряжения с выхода основного детектора ПП14 и с выхода суммирующего усилителя суммируются на общей нагрузке R52. При надлежащем выборе элементов схемы общая амплитудная характеристика УПЧ будет линейно-логарифмической. Необходимым условием для этого является строгая идентичность характеристик отдельных каскадов.

 

 Суммирующий усилитель выполнен в виде четырех каскадов линейного усиления. Их линейность обеспечивается за счет отрицательной обратной связи (OOC) по току. Подбор величин резисторов в цепях эмиттеров позволяет установить ООС, а значит, и коэффициент усиления каскадов так, чтобы точность логарифмирования сильных сигналов была не меньше 10—15%.

 

При сложении импульсов происходит незначительный сдвиг их по времени, который равен времени прохождения сигнала от одного каскада УПЧ к другому. Наибольшее время сдвига между импульсами второго каскада УПЧ и импульсами детектора не превышает 1 мкс. Этот сдвиг уменьшает крутизну фронтов и несколько увеличивает длительность выходных импульсов, что, исходя из основного назначения PJIC (метеорологический локатор), не играет существенной роли.

 

Выходные импульсы с нагрузки R52 в отрицательной полярности подаются на усилитель ПП15, а с его выхода в положительной полярности они поступают на эмиттерный повторитель ПП16, который согласует выход УПЧ с волновым сопротивлением кабеля, по которому сигналы подаются в блок индикатора ГР 4Н на вход видеоусилителя.

 

В первом каскаде резонансного усилителя предусмотрена регулировка усиления с помощью потенциометра R6, выведенного под шлиц. Усиленный в УПЧ и продетектированный сигнал подается через эмиттерный повторитель ПП16по кабельной связи в блок индикатора на видеоусилитель (ВУ) приемника.

 

Питание коллекторных и эмиттерных цепей усилителя производится через развязывающие цепи от стабилизированных источников -10 и +10В соответственно.