16.3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ

16.3.1. Применяемые схемы

На сверхвысоких частотах часто применяется балансная система, состоящая из двух смесителей или детекторов, которые питаются от гибридного соединения. В такой системе могут использоваться два барретера, в которые для повышения чувствительности вводится постоянная высокочастотная мощность смещения.

Рис. 16. 15. Работа балансного смесителя.

Для режекцни шумов местного гетеродина использован двойной волководный тройник.

Чаще всего применяется балансный смеситель в супергетеродинном приемнике для уменьшения шумов гетеродина. Его работа будет рассмотрена на примере двойного волноводного тройника, показанного на рис. 16.15.

В одном таком устройстве смесительные диоды, например, полупроводникового типа, были включены в плечи 1 и 2, а принимаемый сигнал и напряжение местного гетеродина подавались

соответственно в последовательное плечо 3 и параллельное плечо 4. Мощность сигнала делилась между двумя смесительными плечами с противоположными фазами, а мощность местного гетеродина и сопутствующие мощности шума делились в фазе. В этом случае сигналы промежуточной частоты будут появляться в противоположных фазах, и если оба выходных зажима будут присоединены к двухтактной схеме, то сигналы сохранятся, а шумовая модуляция гетеродина будет скомпенсирована. Подавление шума мало зависит от различия проводимостей диодов. В плечах сигнала и местного гетеродина будут происходить различныеотражения, но если все плечи достаточно хорошо согласованы, то перекрестная связь будет очень мала. В балансном смесителе вся мощность сигнала и местного гетеродина поступает к диодам. Другими его преимуществами являются снижение излучения мощности гетеродина через антенну приемника и уменьшение вдвое просачивающейся через переключатель мощности передатчика, воздействующей на каждый из диодов [201].

Относительная нестабильность генераторов в диапазоне сверхвысоких частот вынуждает широко использовать автоматическую подстройку частоты местного гетеродина (АПЧ). Иногда применяется система стабилизации с помощью стабильных источников колебаний, но в большинстве приемников используется метод управления, при котором разностная частота, получающаяся при смешении мощностей сигнала и местного гетеродина, поддерживается постоянной. Для схемы автоматической подстройки частоты обычно нужен отдельный смеситель, который питается от основной линии передачи генератора через секцию, вносящую затухание. Часто балансными смесителями снабжены как цепь сигнала, так и цепь АПЧ. При этом мощность гетеродина делится между ними с помощью третьего гибридного соединения. Выходной сигнал смесителя АПЧ через отдельный УПЧ подается на дискриминатор и в схему управления. Такие системы АПЧ [38,109, 287] включают дискриминаторы [66,67], которые могут работать с незатухающими колебаниями или с импульсами [90]. В широко применяемом дискриминаторе [74] между цепями используется индуктивная и емкостная связь; кривая выходного напряжения в зависимости от частоты имеет форму буквы 5. Управление частотой местного гетеродина [211] может осуществляться электронным или механическим [45] способом. Другие вспомогательные элементы приемника включают УПЧ и видеоусилители, АРУ [277], стабилизированные источники питания [18] и узкополосные усилители звуковой частоты. Электронные осциллоскопы с размонтированным цоколем способны записывать переходные процессы длительностью к быстродействующим отпаянным лампам [83, 132] относится лампа бегущей волны.

Оконечные детекторы в приемниках СВЧ часто не являются когерентными, так как сигналы на их выходе зависят от амплитуды, а не от фазы входного сигнала несущей частоты; примером может служить линейный диод с малой постоянной времени заряда и большой постоянной времени разряда конденсатора. Но было показано,

что, когда сигнал меньше шума, выгоднее применять когерентные детекторы [120, 248]. В таких детекторах опорное напряжение на несущей частоте смешивается с приходящим сигналом и при этом сигнал на выходе зависит от амплитуды сигнала и от фазового сдвига между сигналом несущей частоты и опорным напряжением.

Схема типичного фазочувствительного детектора показана на рис. 16.16, а.

Рис. 16. 16. Работа фазового детектора: а — схема ввода сигнала и опорного напряжения; б - сложение напряжения сигнала с опорным напряжением; в — выходной сигнал как функция разности фаз на входе.

К диодам напряжение синусоидального входного сигнала подводится по пушпульной схеме (в противофазе); одновременно к диодам подводится синфазно прямоугольное опорное напряжение, сформированное из синусоидального входного сигнала. На рис. 16.16, б показано, что если за опорную фазу принять фазу сигнала, подведенного к диоду А, то, когда сигнал и опорное напряжение находятся в фазе, в высокочастотный конденсатор, параллельный диоду А, заряд добавляется, а в конденсаторе, параллельном диоду В, уменьшается. На выходе получается напряжение одного знака, например положительного. Если сигнал и опорное напряжение находятся в квадратуре, то они не изменяют заряд ни в одном конденсаторе, так как эти заряды увеличиваются и уменьшаются в течение одинаковых отрезков времени. В случае противоположных фаз заряд конденсатора А будет уменьшаться, а конденсатора В — увеличиваться, и в результате получается отрицательное напряжение, равное по величине положительному напряжению для условий синфазности. Когда опорное напряжение велико по сравнению с напряжением сигнала, выходной сигнал детектора имеет синусоидальную зависимость от относительной фазы, как показано на рис. 16.16, в. Таким образом, когерентный детектор отвечает только на ту составляющую шумового напряжения, которая синфазна (или противофазна) с сигналом. Следовательно, среднестатистически поглощается

только половина номинальной мощности шума, что дает улучшение на 3 дб.

Однако статистическое среднее выходное напряжение детектора представляет только напряжение сигнала, так как все шумовые напряжения при усреднении по всем относительным фазам сводятся к нулю. Таким образом, если выходной сигнал когерентного детектора можно накапливать в течение достаточно длительного времени, то влияние шума становится пренебрежимо малым. Этот процесс эквивалентен сужению полосы последетекторных каскадов и может происходить в том случае, когда первоначальный сигнал немодулирован. Применение интегрирования с его преимуществами, конечно, не ограничивается системами, использующими когерентное детектирование.