Урч. Усилитель радиочастоты (УРЧ): назначение, принцип работы и основные характеристики

Что такое усилитель радиочастоты. Для чего он нужен в радиоприемном устройстве. Какие основные функции выполняет УРЧ. Как устроен типичный каскад УРЧ. Какими параметрами характеризуется усилитель радиочастоты.

Что такое усилитель радиочастоты и его назначение

Усилитель радиочастоты (УРЧ) — это один из важнейших функциональных узлов радиоприемного устройства. Его основное назначение — усиление слабых радиосигналов, принятых антенной, до уровня, достаточного для дальнейшей обработки в последующих каскадах приемника.

УРЧ обычно является первым каскадом радиоприемника, следующим непосредственно за антенной. Он выполняет следующие ключевые функции:

• Усиление принятого радиосигнала по напряжению и мощности
• Обеспечение частотной избирательности приемника
• Согласование входного сопротивления приемника с антенной
• Защита входных цепей от перегрузки сильными сигналами

Принцип работы усилителя радиочастоты

В основе работы УРЧ лежит принцип усиления электрических колебаний с помощью активных элементов — транзисторов или электронных ламп. Типичная схема каскада УРЧ включает в себя:

• Входную цепь для согласования с антенной
• Усилительный элемент (транзистор, лампу)
• Колебательный контур в качестве нагрузки
• Цепь обратной связи для повышения устойчивости
• Цепи питания и смещения

Принятый антенной слабый радиосигнал подается на вход усилительного элемента. За счет усиления в транзисторе или лампе амплитуда сигнала возрастает. Колебательный контур в цепи нагрузки обеспечивает частотную избирательность.

Основные характеристики УРЧ

Важнейшими параметрами, характеризующими работу усилителя радиочастоты, являются:

• Коэффициент усиления по напряжению и мощности
• Полоса пропускания
• Избирательность (селективность)
• Коэффициент шума
• Динамический диапазон
• Устойчивость работы

От этих характеристик во многом зависят такие параметры приемника в целом, как чувствительность, избирательность и помехоустойчивость.

Виды схем усилителей радиочастоты

Существует несколько основных схем построения каскадов УРЧ:

• С общим эмиттером (ОЭ)
• С общей базой (ОБ)
• С общим коллектором (ОК)
• Каскодная схема
• Дифференциальный каскад

Выбор конкретной схемы зависит от требуемых параметров усилителя и диапазона рабочих частот. Наиболее распространена схема с ОЭ, обеспечивающая хороший компромисс между усилением и устойчивостью.

Особенности УРЧ на различных частотах

Конструкция и параметры усилителей радиочастоты существенно зависят от диапазона рабочих частот:

• На низких частотах (до 30 МГц) используются LC-контуры
• На УКВ (30-300 МГц) применяются контуры с распределенными параметрами
• На СВЧ (выше 300 МГц) используются полосковые линии и объемные резонаторы

С ростом частоты усложняется обеспечение устойчивости работы УРЧ из-за паразитных обратных связей. Это требует применения специальных схемотехнических решений.

Методы повышения устойчивости УРЧ

Для обеспечения устойчивой работы усилителя радиочастоты применяются следующие основные методы:

• Нейтрализация внутренней обратной связи усилительного элемента
• Введение отрицательной обратной связи
• Каскодное включение транзисторов
• Применение высокочастотных транзисторов с малой проходной емкостью
• Экранирование отдельных каскадов и цепей

Правильный выбор метода стабилизации позволяет получить высокий коэффициент усиления при сохранении устойчивости работы УРЧ во всем диапазоне частот.

Современные тенденции в построении УРЧ

Основные направления развития усилителей радиочастоты на современном этапе:

• Применение интегральных микросхем и функциональных блоков
• Использование малошумящих транзисторов на основе GaAs и SiGe
• Внедрение цифровых методов обработки сигналов
• Применение адаптивных схем с автоматической регулировкой усиления
• Миниатюризация конструкции за счет применения SMD-компонентов

Это позволяет улучшить характеристики УРЧ, уменьшить габариты и снизить энергопотребление радиоприемных устройств.

Заключение

Усилитель радиочастоты играет ключевую роль в обеспечении высокой чувствительности и избирательности радиоприемника. Правильное проектирование УРЧ с учетом особенностей конкретного применения позволяет получить оптимальные параметры приемного тракта.

Усилители радиочастоты — Приём и обработка сигналов (Инженерия)

Усилители радиочастоты

К УРЧ относятся каскады, осуществляющие усиление сигнала на радиочастоте и обеспечивающие частотную избирательность. В состав УРЧ входит электронный прибор и избирательная система, как нагрузка электронного прибора. Связь избирательной системы с выходом усилительного прибора и входом следующего каскада выполняется с помощью цепей связи (и ).

Для повышения чувствительности приемника УРЧ должно обладать малыми собственными шумами и большим коэффициентом передачи по мощности. УРЧ совместно с входной цепью должны обеспечивать избирательность приемника по зеркальному каналу, каналу промежуточной частоты, а также по отношению к сильным помехам, вызывающим нелинейные эффекты. УРЧ должны также обеспечивать защиту антенны от проникновения в нее колебаний гетеродина, которые могут создавать помехи соседним РПУ. УРЧ характеризуется такими параметрами как:

— коэффициент усиления по напряжению и мощности,

— полоса пропускания,

— избирательность.

Искажения сигналов в усилителях вызваны характеристиками избирательных цепей и нелинейностью характеристик усилительных приборов. Устойчивость работы усилителя  — это способность его сохранять постоянство основных параметров при изменении условий эксплуатации. Принципиальная схема УРЧ с общим эмиттером и двойной автотрансформаторной связью приведена на рис. 1.

 Рис. 1 Принципиальная схема УРЧ с общим эмиттером и автотрансформаторной связью.

На заданную частоту колебательный контур настраивается конденсатором переменной емкости . Питание коллекторной цепи осуществляется от источника питания  по последовательной схеме питания.

Резонансный коэффициент усиления  равен:

S – крутизна проходной характеристики транзистора:

Из формулы (1) видно, что в пределах одного поддиапазона (L = const) резонансный коэффициент усиления пропорционален частоте настройки усилителя  и с увеличением частоты растет (рис. 2).

Рис. 2 Зависимость коэффициента усиления () УРЧ от частоты настройки

Небольшая нелинейность изменения коэффициента усиления объясняется нелинейностью зависимости добротности контура от частоты. При переключении поддиапазона индуктивность контура изменяется скачком, поэтому скачком изменяется и коэффициент усиления. Выровнять коэффициенты усиления при смене поддиапазонов можно, подобрав в каждом поддиапазоне коэффициент включения усилительного элемента в контур . Тогда коэффициенты усиления в начале каждого поддиапазона будут одинаковыми (сплошные линии на рис. 2).

Принципиальная схема УРЧ с трансформаторным включением контура в коллекторную цепь приведена на рис. 3.

Рис. 3 Принципиальная схема УРЧ с трансформаторной связью.

Физические процессы в схеме протекают аналогично процессам как в схеме с автотрансформаторной связью. Отличие в том, что переменный ток сигнала в выходной цепи протекает через катушку . В результате в катушке контура  наводится Э.Д.С. и на контуре создается усиленное напряжение входного сигнала. Эквивалентная схема усилительного каскада с трансформаторной связью представляет собой систему двух связанных контуров. Первый контур образован индуктивностью связи  и входной емкостью, включающей емкость монтажа и емкость катушки связи:

Второй контур состоит из индуктивности  и емкости , а также емкости монтажа и входной емкости следующего (второго) каскада:

 

Второй контур настраивается на рабочую частоту конденсатором . Значение и характер изменения коэффициента усиления каскада по диапазону зависят от собственной резонансной частоты  первого контура ( — ). В зависимости от соотношения частот этих двух контуров  и  возможны три режима работы усилителя (рис. 4): режим удлинения — 2, режим укорочения  – 1 и средний режим – 3.

Рис. 4 Зависимость резонансного коэффициента усиления УРЧ от частоты в пределах поддиапазона.

Когда резонансная частота первого контура меньше резонансной частоты второго контура, то второй контур имеет индуктивный характер. А когда частота первого контура выше резонансной частоты второго контура – то емкостный характер.

Зависимость резонансного коэффициента усиления УРЧ от частоты получается аналогичной как коэффициент передачи входной цепи с комбинированной связью (рис. 5).

 

Рис. 5 Характер реактивного сопротивления контура ( , ) в зависимости от частоты контура (, ).

В результате изменения внешних условий параметры усилительного прибора и других элементов схемы могут изменяться и вызывать изменения параметров усилителя в целом. Особенно сильное влияние на устойчивость работы усилителя оказывает положительная обратная связь. При выполнении условий баланса фаз и баланса амплитуд возникает самовозбуждение усилителя. В результате усилитель превращается в автогенератор, т.е. работает неустойчиво. Под устойчивой работой усилителя понимают такой режим его работы, при котором он не только не самовозбуждается, но и далек от самовозбуждения и сохраняет постоянство параметров в процессе эксплуатации. Обратные связи в усилителе создаются следующим образом:

1 – через внутреннюю обратную связь в усилительном приборе  (емкость коллектор-база).

2 – через общие источники питания.

3 – через индуктивные и емкостные связи отдельных каскадов.

Наличие внутренней проводимости () в усилительных приборах приводит к влиянию этой проводимости на параметры контура и вызывает изменения АЧХ усилителя. Степень изменения АЧХ усилителя и основных его параметров характеризуется коэффициентом устойчивости .

где , , П – соответственно эквивалентное резонансное сопротивление, добротность и полоса пропускания без учета влияния обратной связи, а , , П с учетом влияния обратной связи. Коэффициент устойчивости может быть от 0 до 1 и чем он ближе к 1, тем больше запас устойчивости и тем дальше усилитель от самовозбуждения. Обычно коэффициент устойчивости равен 0.8 – 0.9.

При этом изменение параметров усилителя будет составлять 10 – 20 %, что допустимо.

 Искажение формы АЧХ будут тем сильнее, чем больше коэффициент усиления УРЧ. Для нормальной работы усилителя необходимо уменьшить изменение АЧХ под действием внутренней обратной связи.

Поэтому следует определить максимальный устойчивый коэффициент усиления, при котором искажения будут допустимыми. Для одноконтурного усилителя:

Рекомендация для Вас — 19 Вопросы к практическим занятиям.

где,  – крутизна характеристики усилительного прибора, ω – рабочая частота,  – проходная емкость для транзистора.

Если рассчитанный коэффициент усиления по выражению  оказывается больше, чем , то его надо уменьшить, ослабив связь  контура усилителя с усилительным прибором. Условием устойчивости является выполнение неравенства .

Методы повышения устойчивости работы УРЧ:

1 – применение транзисторов с минимальной внутренней обратной связью или большим отношением .

2 – нейтрализация внутренней обратной связи или каскадное включение транзисторов.

3 – включение транзистора по схеме ОБ (с общей базой).

ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УРЧ РАДИОПРИЕМНИКОВ

 

схемы включения транзистора      если нет блока КПЕ     усилители ЗЧ     усилители РЧ    усилители ЗЧ на микросхемах    источники питания   применение цифровых микросхем в линейном режиме

        ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ УРЧ РАДИОПРИЕМНИКОВ

Существует великое множество различных схем усилителей РЧ .

На этой  страничке приведу три практические схемы усилителей РЧ приемников прямого усиления. Все усилители расчитаны для изготовления приемников, имеющих диапазоны ДВ, либо СВ.

Первая схема — самая простая содержит два каскада усиления и детектор.

 

На вход усилителя сигнал поступает с катушки связи контура магнитной антенны. Схема обладает усилением в диапазоне ДВ примерно 1-2 тысячи.

Оба каскада усилителя собраны по одинаковой схеме. Каскады охвачены отрицательной обратной связью, что несколько повышает температурную стабильность работы усилителя в целом. Детектор выполнен на диодах VD1 VD2 по схеме удвоения напряжения. Напряжение низкой частоты снимается с движка переменного резистора R5. Настройка усилителя сводится к подбору резисторов в базовых цепях транзисторов до получения коллекторных токов в пределах 0,8…1 миллиампера. На время настройки вход усилителя должен быть закорочен!

Вторая схема усилителя — более сложная, но она позволяет существенно повысить чувствительность приемника в целом. Данный усилитель может иметь коэффициент усиления до 10 тысяч (зависит от параметров примененных транзисторов). Если в этой схеме применить транзисторы с более низкой граничной частотой (например КТ315), то коэффициент усиления может упасть до 2-3 тысяч.

 

Схема собрана на трех транзисторах по так называемой схеме с динамической нагрузкой. Суть динамической нагрузки состоит в применении вместо нагрузочных резисторов в цепи коллектора активных элементов (в данном случае - другого транзистора). Такое включение нагрузки позволяет получить максимально возможное усиление. Детектор в данном усилителе собран на диодах VD1-VD3. Эти диоды дополнительно осуществляют ограничение сигнала на выходе усилителя, т.е. осуществляют автоматическую регулировку усиления. Данная схема при правильной сборке из заведомо исправных деталей практически налаживания не требует.

Следующая схема усилителя радиочастоты — с применением гибридной интегральной микросхемы. Микросхема содержит в своем составе усилитель с детектором и цепью АРУ. Микросхема предназначалась для построения усилителей ПЧ радиовещательных приемников, но как показала практика, она неплохо работает и в качестве УРЧ.

 

Схема не требует налаживания. Следует только откорректировать номинал резистора R1. Величина этого резистора указывается на корпусе микросхемы возле первого вывода. На вход усилителя сигнал с колебательного контура магнитной антенны подается через разделительную катушку (как во второй схеме). Коэффициент усиления данной схемы зависти от конкретного экземпляра микросхемы и может быть от 5 до 10 тысяч.

В дальнейшем мы с вами рассмотрим схему карманного радиоприемника на одной микросхеме, содержащей кроме УРЧ еще и усилитель ЗЧ.

 

Мурлыканье Определение и значение — Merriam-Webster

1 из 2

ˈpər 

: низкий вибрационный ропот, типичный для явно довольной или довольной кошки

мурлыканье

2 из 2

непереходный глагол

1

: издавать мурлыканье или звук, похожий на мурлыканье

машины урчат по шоссе

2

а

: говорить, напоминая мурлыканье

б

: говорить в злобной ехидной манере

мурлыкающий

ˈpər-iŋ-lē

наречие

Синонимы

Существительное

• заусенец
• гудение
• чирр
• чурр
• дрон
• гул
• через
• с
• жужжание
• свист
• свист
• увеличить

Просмотреть все синонимы и антонимы в тезаурусе 

Примеры предложений

Существительное мягкое мурлыканье автомобильного двигателя слушал успокаивающее мурлыканье двигателя автомобиля Глагол Коту было довольно мурлычет у меня на коленях. Машин мурлыкали по шоссе. «Ты выглядишь напряжённым. Позволь мне угостить тебя выпивкой, — промурлыкал он .

Последние примеры в Интернете

Основной движущей силой сюжета «Бэтмена» является Загадочник, таинственный серийный убийца, терроризирующий Готэм-сити и оставляющий Джеффри Райту загадочные сообщения, которые он может прочитать вслух в озадаченном, но знойном мурлыканье . — Стервятник , 18 апреля 2022 г. Но львы, тигры и ягуары не могут возбудить одинаковый стук; ученые не задокументировали кошек, которые могут одновременно мурлыкать и рычать. — Кэтрин Дж. Ву, 9 лет.0077 Атлантика , 7 сентября 2022 г. Вот множество подарков, которые можно сделать кошкам — и их владельцам — мурлыкать от радости. — Лоис Альтер Марк, Forbes , 10 ноября 2022 г. И услышать и увидеть его — поющего в своем несравненно выразительном мурлыканье , отбивающего одну из своих знаменитых сладких высоких «до» на трубе, посыпающего грязью с любезным знанием дела в телевизионном ток-шоу — означало любить его. — Стефани Захарек, 9 лет.0077 Время , 28 октября 2022 г. Для кошатников в вашей жизни эта книга — мурлыканье -идеальное. — Карен Цицеро, Good Housekeeping , 20 октября 2022 г. 6,4-литровый V-8 Durango мощностью 475 л.с. оживает, как лев, тогда как 3,0-литровый V-6 с турбонаддувом MDX мощностью 355 л. — Эрик Стаффорд, Автомобиль и водитель , 30 августа 2022 г. Симфонию звуков — рев, мурлыканье , клюшку — создает каждый двигатель. — Густаво Арельяно, Los Angeles Times , 26 августа 2022 г. Согласно Книге Гиннеса, Мерлин установил рекорд по самому громкому мурлыканью домашней кошки 2 апреля 2015 года, мурлыча на уровне 67,8 дБ (А), что соответствует громкости мотоцикла на высоких оборотах. — Салин Мартин, 9 лет.0077 США СЕГОДНЯ , 8 августа 2022 г.

Верь нам; это экологически чистый проект, так как существующие здания слишком протекают и хрипят, чтобы их можно было сделать эффективными, но новые будут мурлыканье зеленый вперед. — Обузданный , 26 января 2022 г. Но, увы: хотя кошки могут мурлыкать на частотах, которые перекрываются с частотами, используемыми в вибротерапии, ни одно из исследований по этим методам лечения на самом деле не касалось кошек. — Кэтрин Дж. Ву, The Atlantic , 7 сентября 2022 г. Как и более мелкие кошки, дымчатые леопарды не мурлыканье или рев. — Dallas News , 12 сентября 2021 г. Иностранные инвесторы и другие деловые люди, мистер Се промурлыкал , не имели причин для паники. — The Economist , 28 мая 2020 г. Мурлыканье длинное, мурлыканье короткое, и как бы работайте вместе. — Мэтью Эври, Outdoor Life , 1 мая 2020 г. Более 500 автомобилей, грузовиков и прочего, что едет врум (или мурлыканье , в случае с электромобилями), в том числе новый полностью электрический Ford Mustang Mach-E, а также классические автомобили, специальные мероприятия и развлечения для детей. — Крис Форан, Milwaukee Journal Sentinel , 19 февраля 2020 г. Какая бы ни была погода, последние выходные этого месяца обещают быть мурлыканья -идеальными. — Джон Делапп, Houston Chronicle , 3 января 2020 г. Надвигающаяся буря: в одном из самых неравноправных обществ в мире швейная машинка модельера мурлычет . — Бабак Тафреши, National Geographic , 14 апреля 2020 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «мурлыкать». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Этимология

Существительное

имитация

Первое известное употребление

Существительное

около 1616, в значении, определенном выше

Глагол

1620, в значении, определенном в смысле 1

Путешественник во времени

Первое известное использование мурлыканья было около 1616 г.

Другие слова того же года пурпуроксантин

мурлыкать

мурлыкать

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Мурр».

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/purr. По состоянию на 11 января 2023 года. сущ.

: тихое бормотание довольного кота

мурлыканье глагол

Еще от Merriam-Webster на

мурлыкать

Английский: перевод мурлыканья для говорящих на испанском языке

Последнее обновление: 4 января 2023 г. — Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

PURR — Исследовательский репозиторий Университета Пердью

Исследовательский репозиторий Университета Пердью (PURR) предоставляет онлайн-пространство для совместной работы и платформу для обмена данными для поддержки исследователей Пердью и их сотрудников.

Полный спектр поддержки от планирования до публикации

Plan

Удовлетворите требования спонсоров к данным с помощью наших полезных ресурсов и советов экспертов.

Совместная работа

Ваше собственное пространство для обмена файлами и лента обновлений упрощают совместную работу в команде.

Публикация

Публикуйте свои данные, получайте DOI и отслеживайте свое влияние. Оставьте архивирование нам.

Наши услуги

Экспертная помощь в планировании управления данными

PURR предлагает несколько уровней помощи в планировании управления данными, включая пошаговое руководство, шаблонный текст для вашего предложения, образцы планов и индивидуальные консультации.

Хранилище для всех ваших проектов

PURR измеряет объем памяти проекта, а не пользователя, поэтому у вас всегда есть место для чего-то нового. Все проекты начинаются со 100 ГБ дискового пространства. Финансируется ли ваш проект грантом? Сообщите нам, и мы бесплатно увеличим объем до 1 ТБ.

Получите признание за свои данные

Сделайте так, чтобы исследователям было легко находить и цитировать ваши данные, публикуя их в PURR. Каждый набор данных получает цифровой идентификатор объекта (DOI), который упрощает цитирование ваших данных и оценку ваших заслуг. PURR даже помогает отслеживать, когда ваш набор данных цитируется.

Измерение воздействия

Наиболее повторно используемый набор данных PURR был процитирован 99 раз с момента его публикации в 2015 году, включая более 50 статей в 25 журналах со средним импакт-фактором журнала 3,185.

Откройте для себя новые и интересные наборы данных

Изучите открытые данные, лежащие в основе исследований Purdue мирового уровня. PURR публикует и архивирует цифровые наборы данных от исследователей со всего кампуса и приветствует все виды открытых данных от изображений и видео до электронных таблиц и исходного кода.

Интертексты и влияние: исчерпывающая таблица интертекстов в художественной литературе Филипа Рота, 1952–2010 гг.

Жак Берлинерблау, Бетания Майкл, Хизер Уолтерс, Станислав Пейша

Предикаты движения: движение вперед. Инструмент для анализа субсобытийной структуры в движении…

Елена Э. Бенедикто

Перспективы сельскохозяйственных производителей в отношении принятия методов сохранения, качества воды и…

Аджай Сингх, Линда Сталкер Прокопи

База данных изображений для несложного метода обнаружения знаков и локализации текста для мобильных устройств…

Кэтрин Л. Боуман, Голназ Абдоллахян, Мирей Бутин, Эдвард Дж. Дельп

База данных Steel Bridge

Роберт Дж. Коннор

Ознакомьтесь с другими наборами данных

Есть вопрос?

Имя пользователя: необязательно Имя: Эл. адрес: Пожалуйста, оставьте это поле пустым.: Вопрос:

Рекомендуемый набор данных

Национальное исследование выборов латиноамериканских иммигрантов 2012 г.

Джеймс А. Макканн, Purdue
Майкл Джонс-Корреа, Корнелл

Оригинальный национальный опрос латиноамериканцев иностранного происхождения в США, которые были опрошены во время и/или сразу после национальных выборов 2012 года в США.