Полосовой усилитель четвертого порядка

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для усиления принимаемых сигналов в KB диапазоне. Техническим результатом является повышение динамического диапазона за счет снижения уровня шумов в избирательном усилителе высокой частоты путем повышения уровня сигнала в фильтре и применения обратной связи с выхода усилителя на вход фильтра. Технический результат достигается тем, что применен полосовой фильтр, состоящий из соединения двух LC-цепочек из последовательного соединения элементов индуктивности и емкости, что позволяет одновременно отфильтровать и повысить по уровню входной сигнал, тем самым достигнуть возможности снижения коэффициента усиления интегрального усилителя, а отрицательная обратная связь уменьшает уровень шумов для повышения динамического диапазона избирательного усилителя на входе радиоприемного устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для усиления принимаемых сигналов в КВ диапазоне.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона входных сигналов за счет снижения уровня собственных шумов.

Известен полосовой усилитель, содержащий широкополосный усилитель и полосовой LC-фильтр, состоящий из двух параллельных колебательных контуров с емкостной связью (фиг. 1) (см. Поляков В.Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. - М.: Патриот, 1990, стр. 113, рис. 52).

Недостатком такого устройства является низкий динамический диапазон, ограниченный снизу уровнем собственных шумов RLC-цепи (фильтра) и широкополосного усилителя.

Это объясняется тем, что полосовой фильтр, реализованный на связанных параллельных контурах (фиг. 1), имеет коэффициент передачи по напряжению в полосе пропускания h0=0,5 и требуемый коэффициент усиления всей цепи Н0, равный произведению коэффициента передачи LC-цепи h0 и коэффициента усиления интегрального усилителя K:

приводит к необходимости увеличения коэффициента усиления K. Увеличение коэффициента усиления K приводит к увеличению спектральной плотности шумов на выходе усилителя, что снижает динамический диапазон. Динамический диапазон, в свою очередь, имеет прямую зависимость от величины отношения максимально допустимого напряжения к уровню напряжения шума на выходе усилителя. Напряжение шума на выходе схемы вычисляется как произведение спектральной плотности шумов на величину полосы пропускания избирательной цепи, поэтому динамический диапазон избирательного усилителя (прототипа) будет низким из-за большого коэффициента усиления K.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение динамического диапазона за счет снижения уровня шумов в избирательном усилителе высокой частоты путем повышения коэффициента передачи фильтра h0 и применения обратной связи с выхода усилителя на вход фильтра.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем интегральный усилитель, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности, причем первый конденсатор первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом - с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен со входом интегрального усилителя и с первыми выводами второй катушки индуктивности и второго резистора, вторые выводы которых соединены с общей шиной, а выход интегрального усилителя является выходом устройства; первый резистор первым выводом соединен со входом устройства, а вторым выводом - с первым выводом первой катушки индуктивности, отличающийся тем, что второй вывод первой катушки индуктивности соединен с точкой соединения первого и второго конденсаторов и дополнительно введен третий резистор, который первым выводом соединен с выходом устройства, а вторым выводом - с точкой соединения первого резистора и первой катушки индуктивности.

Сущность изобретения заключается в том, что при построении полосового фильтра в виде соединения двух LC-цепочек из последовательного соединения элементов индуктивности и емкости позволяет одновременно входной сигнал отфильтровать по частоте и увеличить его по уровню в Q раз ( - добротность контура). Увеличение уровня на выходе фильтра связано с резонансом напряжений в последовательном колебательном контуре (напряжение на реактивных элементах может в несколько раз превышать напряжения источника сигнала) (В.П. Попов Основы теории цепей: Учебник для вузов. - 3-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2000, стр. 181). Формируя полосовой фильтр из LC- и CL-цепочек, можно добиться определенного увеличения уровня сигнала в заданной полосе частот. Такое увеличение уровня составляет несколько единиц и зависит от требуемого коэффициента перекрытия по частоте Kƒmaxmin.

Уровень спектральной плотности шума на выходе усилителя можно определить следующим выражением (см. Змий Б.Ф. Синтез линейных устройств обработки сигналов на активных четырехполюсниках высших порядков. Монография. - Воронеж: ВАИУ, 2008. - 325 с., ил, стр. 179):

где GR,L,C(ƒ) - спектральная плотность шумов фильтра, h(ƒ) - коэффициент передачи фильтра, Gey(ƒ) - спектральная плотность шумов на входе усилителя, K - коэффициент усиления усилителя.

Как следует из выражения (1), при значениях один и тот же уровень усиления на выходе устройства H0 можно получить при меньшем коэффициенте усиления усилителя K, а в соответствии с выражением (2) это приводит к снижению уровня шумов (при GR,L,C(ƒ)=Gey(ƒ) и h0=2 спектральная плотность шумов предлагаемой схемы уменьшается в четыре раза по сравнению со схемой прототипа). То есть чем больше h0, тем меньше коэффициент усиления K и тем меньше уровень спектральной плотности шума на выходе усилителя.

Дополнительно введенный резистор формирует цепь отрицательной обратной связи с выхода устройства на вход фильтра. В этом случае выходные и входные шумы вычитаются на входе фильтра, что дополнительно приводит к снижению уровня шума на выходе устройства, а следовательно, к увеличению динамического диапазона.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого полосового усилителя четвертого порядка, содержащего интегральный усилитель, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности причем, первый конденсатор первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен со входом интегрального усилителя и с первыми выводами второй катушки индуктивности и второго резистора, вторые выводы которых соединены с общей шиной, а выход интегрального усилителя является выходом устройства; первый резистор первым выводом соединен со входом устройства, а вторым выводом - с первым выводом первой катушки индуктивности, отличающийся тем, что второй вывод первой катушки индуктивности соединен с точкой соединения первого и второго конденсаторов и дополнительно введен третий резистор, который первым выводом соединен с выходом устройства, а вторым выводом - с точкой соединения первого резистора и первой катушки индуктивности.

На фиг. 3 представлены результаты экспериментального исследования (на моделях) уровней спектральной плотности шумов в схеме прототипа (график 1) и в предлагаемой схеме с обратной связью (график 2) при одинаковых значениях Н0, которые подтверждают повышение динамического диапазона полосового усилителя четвертого порядка в несколько раз.

Цель изобретения достигнута снижением уровня спектральной плотности шумов более чем в четыре раза по отношению к схеме прототипа за счет увеличения уровня передачи фильтра и применения обратной связи с выхода усилителя на вход фильтра.

Полосовой усилитель, содержащий интегральный усилитель, первый и второй резисторы, первый и второй конденсаторы, первую и вторую катушки индуктивности, причем первый конденсатор первым выводом соединен с общей шиной, а вторым выводом - с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен со входом интегрального усилителя и с первыми выводами второй катушки индуктивности и второго резистора, вторые выводы которых соединены с общей шиной, а выход интегрального усилителя является выходом устройства; первый резистор первым выводом соединен со входом устройства, а вторым выводом - с первым выводом первой катушки индуктивности, отличающийся тем, что второй вывод первой катушки индуктивности соединен с точкой соединения первого и второго конденсаторов и дополнительно введен третий резистор, который первым выводом соединен с выходом устройства, а вторым выводом - с точкой соединения первого резистора и первой катушки индуктивности.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к устройству (1) и способу генерации высокой радиочастотной мощности. Технический результат заключается в обеспечении генерации высокой радиочастотной мощности с помощью сумматора мощности и подключенных посредством электрического соединения модулей усилителей мощности с высокой результирующей эффективностью.

Настоящее изобретение относится к устройству (1) и способу генерации высокой радиочастотной мощности. Технический результат заключается в снижении потерь радиочастотной мощности и достижении максимального уровня выходной мощности сумматора мощности.

Изобретение относится к области резервирования усилителей и может использоваться в многопортовом усилителе. Достигаемый технический результат - обеспечение взаимозаменяемости активного усилителя с запасным усилителем при получении одинаковой амплитуды и фазы выходных усилителей как перед, так и после переключения с активной системы на запасную систему.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин.

Изобретение относится к комбинированному усилителю (3, 4, 120), радиостанции (100), включающей в себя такой комбинированный усилитель, и к способу повышения кпд такого комбинированного усилителя в частности.

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах. .

Изобретение относится к технике усиления мощности (УМ) электрических сигналов (С) и может быть использовано в УМ акустических систем, автоматики, измерительной и преобразовательной техники.

Изобретение относится к технике усиления мощности электрических сигналов и может быть использовано в усилителях мощности устройств воспроизведения звука, а также в устройствах автоматики, измерительной и преобразовательной техники.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиостанциях повышенной надежности, в системах многоканальной связи. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и автоматики. .

Усилитель // 1727193
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям на полевых транзисторах . .

Усилитель // 1332512
Изобретение относится к радиотехнике . .

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться для построения радиотехнических и телекоммуникационных систем различного назначения. Экспериментально удалось показать, что особенно полезным является использование такого каскадного однопортового усилителя при построении приемо-передающих устройств, например, транспондеров, функциями которых являются прием, обработка, и переизлучение радио- или сверхвысокочастотных сигналов в направлении антенной системы считывающего устройства. Новым в изобретении является включение дополнительных каскадов для усиления сигналов в области микроволн и радиочастот. Каждый каскад усилителя построен по регенеративной схеме.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении радиотехнических систем различного назначения. Особенно полезным представляется использование усилителя при построении активных транспондеров, предполагающих прием, обработку и обратное излучение принятого и усиленного по амплитуде радиочастотного или микроволнового сигнала. Новым в изобретении является использование положительной обратной связи для усиления сигналов в области микроволн и радиочастот.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п.

Изобретение относится к радиотехнике для использования в высокоэкономичных радиопередатчиках, работающих вплоть до СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в высокоэкономичных радиопередатчиках, работающих в диапазонах частот вплоть до СВЧ диапазона.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям с полосой пропускания более двух октав. .

Изобретение относится к системам радиочастотной связи для линеаризации электронных устройств. .

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для усиления принимаемых сигналов в KB диапазоне. Техническим результатом является повышение динамического диапазона за счет снижения уровня шумов в избирательном усилителе высокой частоты путем повышения уровня сигнала в фильтре и применения обратной связи с выхода усилителя на вход фильтра. Технический результат достигается тем, что применен полосовой фильтр, состоящий из соединения двух LC-цепочек из последовательного соединения элементов индуктивности и емкости, что позволяет одновременно отфильтровать и повысить по уровню входной сигнал, тем самым достигнуть возможности снижения коэффициента усиления интегрального усилителя, а отрицательная обратная связь уменьшает уровень шумов для повышения динамического диапазона избирательного усилителя на входе радиоприемного устройства. 3 ил.

Наверх