تقویت کننده فرکانس رادیویی روی یک ریز مدار. تقویت کننده های فرکانس بالا روی ریز مدارها. شکل 10. مرحله تقویت کننده RF

وزارت آموزش و پرورش فدراسیون روسیه

موسسه فیزیک و فناوری مسکو
(دانشگاه دولتی)

گروه مهندسی رادیو

تقویت کننده RF روی دوقطبی
ترانزیستور

کار آزمایشگاهی
دوره مهندسی رادیو

مسکو 2003

UDC 621.396.6

تقویت کننده فرکانس رادیویی ترانزیستور دوقطبی.
کار آزمایشگاهی برای دوره مهندسی رادیو / Comp.
. - M.: MIPT، 2003. - 24 ص.

© موسسه فیزیک و فناوری مسکو

دانشگاه دولتی)، 2003

1. مقدمه 4

2. آبشار روی ترانزیستور دوقطبی با OE 5

2.1. نمودارهای مدار آبشار 5

2.2. پارامترها و ویژگی های آبشار 6

2.3. انتخاب پارامترهای آبشاری در چند کاناله
تقویت کننده 11

3. خود تحریکی URCH 13

4. مدار کاسکد 15

4.1. نمودار مدار 15

4.2. پارامترها و مشخصات مدار 16

5. ارزیابی تجربی خروجی و ورودی
امپدانس های آبشار URCH 17

6. وظیفه 19

6.1. مدارهای مورد مطالعه 19

6.2. محاسبه آبشار 20

6.3. اندازه گیری و تحقیق 21

مراجع 23

1. معرفی

تقویت کننده های فرکانس رادیویی (RFA) به طور گسترده در دستگاه های مختلف استفاده می شود. اغلب آنها به عنوان بلوک های ورودی گیرنده های رادیویی برای فیلتر فرکانس سیگنال مفید از تداخل و افزایش دامنه آن استفاده می شوند. در چنین مواردی، فرکانس مرکزی طیف سیگنال، به عنوان یک قاعده، به طور قابل توجهی از عرض طیف فراتر می رود، و سپس تقویت کننده RF عملکرد یک فیلتر باند گذر فعال را انجام می دهد. تعداد قابل توجهی از مدارهای AMP مشابه حاوی تعداد متفاوتی از عناصر تقویت کننده و مدارهای انتخابی فرکانس وجود دارد. تقویت کننده RF ممکن است شامل یک آبشار واحد باشد یا ممکن است چند مرحله ای باشد.

URF معمولاً با پارامترها و ویژگی های زیر توصیف می شود:

- فرکانس تشدید (مرکزی) قسمت تقویت شده از طیف ولتاژ ورودی،

– افزایش تشدید https://pandia.ru/text/78/219/images/image003_71.gif" width="23" height="23 src=">

– پهنای باند https://pandia.ru/text/78/219/images/image005_58.gif" width="40" height="23">

– امپدانس ورودی https://pandia.ru/text/78/219/images/image007_51.gif" width="81" height="21">

– امپدانس خروجی https://pandia.ru/text/78/219/images/image009_42.gif" width="97" height="21">

- ویژگی های فرکانس دامنه و فرکانس فاز (AFC و PFC).

هدف از این کار آزمایشگاهی مطالعه نظری، محاسبه، مونتاژ بر روی یک برد جداگانه و مطالعه تجربی ساده‌ترین نسخه‌های کنترل فرکانس RF است. این یک آبشار تشدید بر روی یک ترانزیستور دوقطبی است که طبق یک مدار امیتر مشترک (CE)، یک مدار آبشاری روی دو ترانزیستور با یک مدار نوسانی و یک مبدل فرکانس RF دو مرحله‌ای است که از اتصال سری آبشارهای فوق تشکیل شده است.

2. آبشار روی ترانزیستور دوقطبی با OE

2.1. نمودارهای مداری آبشار

در شکل 1a) یک نمودار الکتریکی شماتیک از یک آبشار تقویت کننده رزونانس مبتنی بر یک ترانزیستور دوقطبی با یک OE با یک مدار نیمه روشن به عنوان بار کلکتور و با منبع تغذیه سریال به مدار کلکتور نشان می دهد. در شکل 1b) نموداری از یک آبشار مشابه با منبع موازی مدار کلکتور را نشان می دهد.

https://pandia.ru/text/78/219/images/image012_34.gif" width="21" height="25"> وارد منبع تغذیه می شود و جزء متناوب از طریق یک خازن به سمت منبع هدایت می شود. بازخورد ناخواسته بین چندین آبشار منبع تغذیه RF را کاهش می دهد که از یک منبع تغذیه می شود https://pandia.ru/text/78/219/images/image015_28.gif" width="20" height="24">v منبع تغذیه . یک سلف (یک سیم پیچ با اندوکتانس بالا)، یک مقاومت یا اتصال سری یک سلف و یک مقاومت به عنوان امپدانس استفاده می شود.

2.2. پارامترها و ویژگی های آبشار

پارامترها و ویژگی های هر دستگاه رادیویی که ویژگی های آن را توصیف می کند معمولاً با کامپایل و تجزیه و تحلیل مدار معادل این دستگاه پیدا می شود. برای آبشار RF از یک مدار معادل برای جریان متناوب استفاده می‌کنیم که شامل مدل‌هایی از منبع سیگنال، UE و بار است. بیایید منبع سیگنال را به عنوان یک ژنراتور ولتاژ ساده با EMF و مقاومت داخلی تصور کنیم ..gif" width="125" height="24 src="> که در آن آر- ضریب سوئیچینگ مدار، - مقاومت مدار معادل، – تنظیم فرکانس تعمیم یافته، https://pandia.ru/text/78/219/images/image024_23.gif" width="17" height="13 src=">1 - ضریب کیفیت ذاتی مدار، - فرکانس تشدید، - مقاومت اتلاف مدار به صورت سری با اندوکتانس متصل شده است.

اجازه دهید ابتدا خصوصیات آبشار را با یک ترانزیستور ایده آل که پارامترهای آن به فرکانس بستگی ندارد و برابر است با: و https://pandia.ru/text/78/219/images/image033_15.gif" width=" شرح دهیم. 27" height="28 src =">.jpg" width="397" height="85 src=">

بر اساس تجزیه و تحلیل این مدار، به راحتی می توان نشان داد که آبشار مورد نظر دارای:

– فرکانس تشدید https://pandia.ru/text/78/219/images/image037_13.gif" width="99" height="43"> (1)

رسانایی ترانزیستور کجاست

– افزایش رزونانس https://pandia.ru/text/78/219/images/image044_11.gif" width="91" height="23 src=">

- امپدانس ورودی

– امپدانس خروجی در سمت چپ نقاط https://pandia.ru/text/78/219/images/image048_11.gif" width="73" height="23 src=">

- پاسخ فرکانسی و پاسخ فاز با وابستگی مدول و آرگومان بیان (1) به فرکانس مشخص می شود.

در همان زمان، برای یک ترانزیستور واقعی، پارامترهای - به فرکانس بستگی دارد. در این کار، ما فقط به اصطلاح اولین تقریب این وابستگی را در نظر می گیریم که برای فرکانس هایی که از چندین مقدار فرکانس حد بالایی تقویت جریان ترانزیستور تجاوز نمی کنند معتبر است و به شکل زیر است:

https://pandia.ru/text/78/219/images/image053_10.gif" width="156" height="45 src=">

https://pandia.ru/text/78/219/images/image055_10.gif" width="157" height="45 src=">

اینجا – ثابت زمانی جلو https://pandia.ru/text/78/219/images/image058_8.gif" width="128" height="23"> - مقاومت حجمی پایه، - ثابت زمانی پایه معکوس- انتقال کلکتور. تقریب مربوط به یک مدار معادل فیزیکی بصری U شکل ترانزیستور (مدار Giacoletto) است. هنگام استفاده، مدار معادل آبشار شکل نشان داده شده در شکل 3 را به خود می گیرد.

در این مدار در محدوده فرکانس استفاده از کنترل فرکانس RF می توانید مقاومت را نادیده بگیرید https://pandia.ru/text/78/219/images/image063_9.gif" width="32" height="23 src =">. بنابراین، برای یک ترانزیستور KT315 در فرکانس 1 مگاهرتز، ظرفیت حدود سه پیکوفاراد دارای امپدانس 50 کیلو اهم است و مقدار آن واحدهای Mohm..gif" width="49" height="23 است. ">

با در نظر گرفتن موارد فوق، نتایج تجزیه و تحلیل مدار نشان داده شده در شکل. 3 به موارد زیر خلاصه می شود.

هدایت خروجی بخشی از آبشار واقع در سمت چپ خط K – E، برای مثال، در نتیجه استفاده از قضیه نورتون، برابر است با

https://pandia.ru/text/78/219/images/image067_8.gif" width="181" height="47 src=">

در نتیجه، مدار خروجی آبشار در این مورد توسط مقاومت خروجی مقاومت ترانزیستور و ظرفیت خروجی شنت می شود که مقادیر آن به پارامترهای ترانزیستور، مقاومت خروجی منبع سیگنال و فرکانس بستگی دارد. .gif" width="25" height="23 src=">.gif" width ="43" height="21"> ترتیب ده‌ها کیلو اهم و مرتبه چند و با ترتیب چند داریم. کیلو اهم ترتیب (کسره-واحد) کیلو اهم را می گیریم و https://pandia.ru/text/78/219/images/image063_9 .gif" width="32" height="23">.

از مدار آبشاری معادل نشان داده شده در شکل.gif" width="32" height="23"> برابر است با جایی که امپدانس مدار خروجی بارگذاری شده است https://pandia.ru/text/78/219/ images/image080_5.gif " width="136" height="23 src=">.gif" width="29" height="23 src="> ضرب و تقسیم عبارت برای یک عبارت پیچیده به دست می آید جایی که ،

نتیجه این است که امپدانس ورودی آبشار بین نقاط B-E توسط مدار نشان داده شده در شکل 1 تنظیم می شود. 4a)، که در آن https://pandia.ru/text/78/219/images/image090_6.gif" width="19" height="21 src="> اتصال موازی مقاومت ها و https://pandia است. ru/ text/78/219/images/image094.jpg" width="265" height="97">شکل. 4

برای ترانزیستورهای با مقاومت بسیار کم، عناصر عملاً مقاومت مقاومتی ورودی کل آبشار هستند. در صورت مقادیر زیاد یا در حضور یک مقاومت اضافی https://pandia.ru/text/78/219/ images/image100_5.gif" width="45 height=15" height="15"> پارامترهای آبشاری را می توان با مدار محاسبه مجدد مناسب نشان داده شده در شکل 4a در مدار نشان داده شده در شکل پیدا کرد. 4b) با توجه به فرمول ها

https://pandia.ru/text/78/219/images/image102_5.gif" width="184" height="43 src=">

جایی که

(در مورد فرکانس ها به آن توجه کنید< относительная расстройка имеет знак минус и величина сопротивления https://pandia.ru/text/78/219/images/image010_42.gif" width="24 height=17" height="17">- مدار هر مرحله قبلی، امپدانس ورودی مرحله بعدی، فرکانس تشدید و بهره مرحله شنت شده سقوط می کند و پهنای باند گسترش می یابد. در عین حال، یک آبشار به درستی طراحی شده باید مقادیر مشخص شده کل تقویت کننده و حداکثر بهره هر مرحله را ارائه دهد https://pandia.ru/text/78/219/images/image108.jpg" عرض ="396" height="166">

برای اطمینان از پهنای باند مورد نیاز آبشار، ضریب کیفیت مدار بارگذاری شده آن باید برابر https://pandia.ru/text/78/219/images/image111_4.gif" width="61" height="23 src" باشد. =">.gif" width ="20" height="23 src="> باید شرایط را برآورده کند

https://pandia.ru/text/78/219/images/image114_3.gif" width="20" height="21"> و ضرایب اتصال به مدار از سمت خروجی آبشار UE و از ورودی سمت مرحله 2 به ترتیب .

بهره تشدید آبشار از ورودی آن به ورودی مرحله 2 برابر است با

. (3)

از عبارات (2) و (3) تحت شرایط، مقادیر مورد نیاز (بهینه) ضرایب اتصال یافت می شود.

https://pandia.ru/text/78/219/images/image119_4.gif" width="101" height="28 src="> (4)

جایی که

آبشاری با این ضرایب اتصال گاهی اوقات بهینه نامیده می شود. مقدار حداکثر بهره رزونانس آبشار منطبق برابر است با

https://pandia.ru/text/78/219/images/image124_4.gif" width="133" height="43 src=">.gif" width="176" height="43 src=">. gif" width="103" height="24"> - ظرفیت کل مدار، ارائه فرکانس تشدید آبشار، برابر با اندوکتانس سیم پیچ مدار. از این روابط، فرمول های زیر را برای تعیین مقادیر بدست می آوریم. ظرفیت ها و https://pandia.ru/text/78 /219/images/image133_3.gif" width="119" height="24">

3. خود تحریکی URF

خود تحریکی URF زمانی رخ می دهد که بازخورد مثبتی در آن وجود داشته باشد. سه کانال برای چنین ارتباطی وجود دارد. یکی از آنها اتصال آبشارها از طریق یک منبع برق مشترک است. برای کاهش این اتصال، آبشارها با استفاده از عناصر فیلتر و عرض https://pandia.ru/text/78/219/images/image138_3.gif "جدا" می شوند. ="41" height ="23 src=">

اجازه دهید شرایطی را در نظر بگیریم که تحت آن خود تحریکی پاسخ فرکانس RF دقیقاً به دلیل ظرفیت نامگذاری شده رخ می دهد. آنها اولین بار توسط دانشمند روسی ولادیمیر ایوانوویچ سیفوروف در عصر فناوری رادیو لوله ای کشف شدند. نشان داد که یک آبشار منفرد از یک تقویت کننده رزونانسی تنها در صورتی می تواند برانگیخته شود که یک جزء القایی در امپدانس ورودی آن وجود داشته باشد. چنین جزء، به عنوان مثال، در حضور یک مدار نوسانی دوم در ورودی آبشار ظاهر می شود. وضعیت مشابهی در تقویت کننده چند مرحله ای به وجود می آید که در آن نقش مدار ورودی هر مرحله، با شروع از مرحله دوم، توسط مدار خروجی مرحله قبل ایفا می شود.

در شکل شکل 6 یک مدار معادل ساده شده از یک آبشار را با دو مدار یکسان نشان می دهد که در آن توسط شبکه های دو ترمینالی با امپدانس نشان داده شده است. این مدارها (با در نظر گرفتن شنت آنها توسط ترانزیستور). UE توسط یک مولد جریان نمایش داده می شود. ظرفیت ظرفیت توان عملیاتی آبشار است.

بیایید سیم مدار را در یک نقطه بشکنیم و یک ولتاژ ورودی هارمونیک https://pandia.ru/text/78/219/images/image144_3.gif" width="15" height="15 src="> روی آبشار اعمال کنیم. ، که باعث ایجاد ولتاژ خروجی می شود تحت تأثیر مجموع ولتاژهای ورودی و خروجی، یک جریان فیدبک از ظرفیت گذر عبور می کند. در افزایش های آبشاری بزرگ، سهم ولتاژ ورودی می تواند نادیده گرفته شود و می توانیم فرض کنیم که https://pandia.ru/ text/78/219/images/image148_2.gif" width= "29" height="21 src="> اگر فازهای اولیه ولتاژها برابر باشند و دامنه ولتاژ کوپلینگ از دامنه بیشتر شود https: //pandia.ru/text/78/219/images/image150_2.gif" width="111" height="23">زمانی که در این فرکانس امپدانس هر دو مدار القایی است. اگر در فرکانس تشدید ولتاژها و در پادفاز باشند (شفت برابر است با https://pandia.ru/text/78/219/images/image154_2.gif" width="17" height="21"> فاز جابجایی بین ولتاژها و در حال حاضر برابر با جابجایی فاز بین بردارها است و برابر است با و تغییر بین بردارها و برابر است با در نتیجه تغییر فاز بین ولتاژها برابر با صفر می شود، یعنی ، بازخورد کاملاً مثبت می شود. اگر شرط دوم (دامنه) نیز برآورده شود، آبشار تقویت کننده RF به یک سه نقطه القایی تبدیل می شود https://pandia.ru/text/78/219/images/image160_2.gif" width="21" height="24">

برای پایداری URF لازم است که دامنه ولتاژ کمتر از دامنه ولتاژ باشد https://pandia.ru/text/78/219/images/image162_2.gif" width="85 height=25" height= "25"> (7)

بنابراین، عبارت (7) راه هایی را برای مبارزه با خود تحریکی به دلیل وجود ظرفیت عبوری UE نشان می دهد. اینها محدودیت های مربوط به مقدار و

4. مدار کاسکد

4.1. نمودارهای مدار

مدار کاسکد برای افزایش مقاومت تقویت کننده در برابر خود تحریکی طراحی شده است که با کاهش قابل توجه ظرفیت توان آن در مقایسه با حداقل ظرفیت توان قابل دستیابی یک UE جداگانه به دست می آید. نمونه هایی از مدارهای کاسکد با منبع تغذیه DC سریال و موازی در شکل 1 آورده شده است. 7.

4.2. پارامترها و مشخصات مدار

همانطور که از این شکل ها مشاهده می شود، بار ترانزیستور 1 که مطابق مدار با OE متصل می شود، در جریان متناوب، امپدانس ورودی ترانزیستور 2 است که مطابق مداری با پایه مشترک (CB) متصل شده است. از آنجایی که مقدار چنین امپدانسی در مقایسه با امپدانس خروجی ترانزیستور 1 بسیار ناچیز است (ترانزیستور اول مدار کاسکد عملاً در حالت اتصال کوتاه در خروجی خود کار می کند و ترانزیستور دوم در حالت بیکار در ورودی خود کار می کند. ، داریم

اگر اکنون هر دو ترانزیستور مدار کاسکد را به عنوان یک UE در نظر بگیریم، در شرایط مشخص شده پارامترهای - آن با پارامترهای مشابه ترانزیستور 1 و 2 با روابط زیر مرتبط است.

https://pandia.ru/text/78/219/images/image171_2.gif" width="32" height="23 src=">.gif" width="55" height="23 src=">

https://pandia.ru/text/78/219/images/image175_2.gif" width="96" height="23 src=">.gif" width="21" height="23"> مدار کاسکد، تخمین درجه بازخورد از طریق ظرفیت گذر بسیار کمتر از یک ترانزیستور منفرد متصل در مدار با یک OE است. این باعث می شود مدار کاسکد در برابر خود تحریکی مقاوم تر شود.

علاوه بر این، به دلیل مقدار کم، امپدانس ورودی مدار کاسکد برابر با ترانزیستور 1 است.
و امپدانس خروجی برابر است با https://pandia.ru/text/78/219/images/image180_2.gif" width="37" height="21">.gif" width="19 height=21" ارتفاع ="21 "> مدار تخلیه شده. محاسبه نظری این مقادیر دست و پا گیر و نادرست است، بنابراین روش ارزیابی تجربی آنها را شرح خواهیم داد.

مقادیر https://pandia.ru/text/78/219/images/image075_6.gif" width="33" height="21 src=">.gif" width="27" height="23 src= "> با ظرفیت کل مدار + تعیین می شود باپ، کجا با P ظرفیت شناخته شده یک خازن معلق از قبل نصب شده در مدار است. مقدار را با استفاده از فرمول محاسبه می کنیم

https://pandia.ru/text/78/219/images/image182_2.gif" width="72" height="43 src="> (8)

جایی که .

تغییر ظرفیت باآبشار را بر روی فرکانس تشدید مورد نیاز تنظیم کرده و پهنای باند آن را اندازه گیری می کنیم و پس از این کار همانطور که در مدار معادل این اتصال در شکل نشان داده شده است، شاخه خازنی مدار را تا حدی به کلکتور ترانزیستور متصل می کنیم. 8 الف). در این حالت، مقادیر خازن ها را انتخاب می کنیم تا با در نظر گرفتن ظرفیت شناخته شده، فرکانس تشدید آبشار برابر https://pandia.ru/text/78/219/images/image186_2 باشد. gif" width="15" height="16">= ( 0.2–0.8). در حالت خطی عملکرد آبشار، پهنای باند آن را اندازه گیری می کنیم، فرکانس تشدید مرحله 1 بدون اتصال مرحله 2 به آن بود. برابر با محاسبه مقدار

د) با این فرض که برای همه ترانزیستورها ساعت 21E = 100، جریان پایه اولیه آنها را پیدا کنید من bn = منکتاب/ ساعت 21E،

ه) جریان عبوری از یک تقسیم کننده ولتاژ متشکل از مقاومت ها را انتخاب کنید آر 1 و آر 2، مساوی من d = (50-100) من bn، مقادیر را پیدا کنید آر 1 و آر 2، همچنین با در نظر گرفتن شرایطی که پتانسیل پایه ترانزیستور است VT3 نسبت به زمین باید برابر با ( U ken + 0.6 V)،

ه) مقادیر را پیدا کنید آر R، آر b1، آر f آر b2.

6.2.2. محاسبه AC:

الف) دو سیم پیچ با اندوکتانس مساوی (40–60) میکروH از صندوق پول بردارید، اندوکتانس آنها را در https://pandia.ru/text/78/219/images/image024_23.gif" width="17" height= اندازه گیری کنید. "13 src="> L;

ب) مقدار اولیه ضریب اتصال جزئی مدار 1 را تنظیم کنید پ= (0.25-0.33)، تعیین شده توسط نسبت ظرفیت آن.

ج) مقادیر ظرفیت هر دو مدار را محاسبه کنید.

د) ظرفیت خازن های باقیمانده مدار را به ترتیب (0.01-1) μF انتخاب کنید، در نتیجه از کوچکی مورد نیاز امپدانس آنها در فرکانس تشدید اطمینان حاصل کنید.

6.3. اندازه گیری و تحقیق

6.3.1. مطالعه تک آبشارها

روی تخته انفرادی دانش آموز، یک آبشار روی یک ترانزیستور با OE مونتاژ کنید، مدار آن را به طور کامل به ترانزیستور متصل کنید، نقاط 3 و 4 را با استفاده از یک خازن جداکننده متصل کنید. باآر. یک مدار کاسکد را جمع کنید و ورودی آن (نقطه 6) را آزاد بگذارید. مقادیر واقعی را اندازه گیری کنید منکتاب و U ken هر دو آبشار و انطباق آنها با مقادیر مشخص شده را بررسی کنید. در صورت لزوم، با تغییر مقادیر، به دقت (10-25)٪ دست یابید آر b1، آر b2، آر 1 و آر 2.

با اتصال یک ژنراتور ولتاژ هارمونیک فرکانس رادیویی با دامنه حداکثر 20 میلی ولت به ورودی مرحله 1 (نقاط 1 و 2) و یک ولت متر به نقاط 5 و 2 فرکانس تشدید این مرحله را اندازه گیری و آن را بررسی کنید. مطابقت با مقدار محاسبه شده https://pandia.ru /text/78/219/images/image018_26.gif" width="20" height="21 src="> در پاسخ فرکانسی و پاسخ فاز آبشار در یک ترانزیستور با OE.

6.3.2. مطالعه کنترل فرکانس RF دو مرحله ای

با استفاده از نتایج اندازه گیری در بند 6.3.1، مواد
2.3 و فرمول (4)-(6)، پارامترهای یک آبشار منطبق بر روی یک ترانزیستور با OE بارگذاری شده توسط یک مدار آبشاری را محاسبه کنید. در این حالت پهنای باند مورد نیاز مرحله 1 را برابر با پهنای باند آن در زمان روشن شدن کامل مدار و در صورت عدم اتصال به مرحله 2 قرار دهید.

تقویت کننده دو مرحله ای توصیف شده را جمع آوری کنید. اگر خود تحریکی وجود دارد، اقداماتی را برای حذف نسل انجام دهید.

برای تقویت‌کننده دو مرحله‌ای پایدار در حالت عملکرد خطی خود، مقادیر بهره تشدید و باندهای عبور مرحله 1 و کل تقویت‌کننده را به عنوان یک کل اندازه‌گیری کنید.

هنگام آماده شدن برای آزمون در خانه و تهیه گزارش:

الف) بر اشتقاق فرمول های محاسبه (4)، (8)، (9) - (11)،

ب) مقادیر به دست آمده از تمام مقادیر اندازه گیری شده را با مقادیر مورد انتظار تئوری مقایسه کنید.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. مبانی الکترونیک رادیویی - م.: رادیو و ارتباطات، 1369.
2. , دستگاه های دریافت رادیو در 2 ساعت - M.: Sov. رادیو، 1961-1963.

کار آزمایشگاهی

تقویت کننده های فرکانس بالا (UHF) برای افزایش حساسیت تجهیزات دریافت رادیو - رادیو، تلویزیون، فرستنده رادیویی استفاده می شود. چنین مدارهای UHF که بین آنتن گیرنده و ورودی گیرنده رادیو یا تلویزیون قرار می گیرند، سیگنال دریافتی از آنتن (تقویت کننده های آنتن) را افزایش می دهند.

استفاده از چنین تقویت کننده هایی به شما امکان می دهد شعاع دریافت رادیویی قابل اعتماد را افزایش دهید؛ در مورد ایستگاه های رادیویی (دستگاه های دریافت-فرستنده - فرستنده گیرنده)، یا محدوده عملیاتی را افزایش دهید، یا با حفظ همان محدوده، قدرت تابش را کاهش دهید. فرستنده رادیویی

شکل 1 نمونه هایی از مدارهای UHF را نشان می دهد که اغلب برای افزایش حساسیت رادیویی استفاده می شوند. مقادیر عناصر مورد استفاده به شرایط خاص بستگی دارد: در فرکانس (پایین و بالایی) محدوده رادیویی، روی آنتن، پارامترهای مرحله بعدی، ولتاژ تغذیه و غیره.

شکل 1 (الف) نشان می دهد مدار UHF پهن باند با توجه به مدار امیتر مشترک(OE). بسته به ترانزیستور مورد استفاده، این مدار می تواند با موفقیت تا فرکانس های صدها مگاهرتز اعمال شود.

لازم به یادآوری است که داده های مرجع برای ترانزیستورها پارامترهای فرکانس حداکثر را ارائه می دهند. مشخص است که هنگام ارزیابی قابلیت های فرکانس یک ترانزیستور برای یک ژنراتور، کافی است بر روی مقدار محدود فرکانس کاری تمرکز کنید، که باید حداقل دو تا سه برابر کمتر از فرکانس محدود تعیین شده در گذرنامه باشد. با این حال، برای تقویت کننده RF متصل به مدار OE، حداکثر فرکانس پلاک نام باید حداقل یک مرتبه بزرگی یا بیشتر کاهش یابد.

عکس. 1. نمونه هایی از مدارهای تقویت کننده ساده فرکانس بالا (UHF) با استفاده از ترانزیستور.

عناصر رادیویی مدار در شکل 1 (الف):

• R1=51k (برای ترانزیستورهای سیلیکونی)، R2=470، R3=100، R4=30-100.
• C1=10-20، C2= 10-50، C3= 10-20، C4=500-Zn;

مقادیر خازن برای فرکانس های VHF داده شده است. خازن هایی مانند KLS، KM، KD و غیره.

همانطور که مشخص است مراحل ترانزیستور در یک مدار امیتر مشترک (CE) متصل می شوند، بهره نسبتاً بالایی را ارائه می دهند، اما خواص فرکانس آنها نسبتاً کم است.

مراحل ترانزیستوری متصل شده بر اساس مدار پایه مشترک (CB) نسبت به مدارهای ترانزیستوری با OE بهره کمتری دارند، اما خواص فرکانسی آنها بهتر است. این اجازه می دهد تا از همان ترانزیستورهایی مانند مدارهای OE استفاده شود، اما در فرکانس های بالاتر.

شکل 1 (ب) نشان می دهد مدار تقویت کننده فرکانس بالا باند پهن (UHF)روی یک ترانزیستور روشن طبق یک طرح پایه مشترک. مدار LC در مدار کلکتور (بار) گنجانده شده است. بسته به ترانزیستور مورد استفاده، این مدار می تواند با موفقیت تا فرکانس های صدها مگاهرتز اعمال شود.

عناصر رادیویی مدار در شکل 1 (ب):

• R1=1k، R2=10k. R3=15k، R4=51 (برای ولتاژ تغذیه ZV-5V). R4 = 500-3 k (برای ولتاژ تغذیه 6V-15V)؛
• C1=10-20، C2=10-20، C3=1n، C4=1n-3n;
• T1 - به عنوان مثال، ترانزیستورهای RF سیلیکونی یا ژرمانیومی. KT315. KT3102، KT368، KT325، GT311، و غیره.

مقادیر خازن و مدار برای فرکانس های VHF داده شده است. خازن هایی مانند KLS، KM، KD و غیره.

کویل L1 شامل 6-8 پیچ سیم PEV 0.51، هسته های برنجی به طول 8 میلی متر با نخ M3، 1/3 از پیچ ها تخلیه شده است.

شکل 1 (ج) یک مدار پهن باند دیگر را نشان می دهد UHF روی یک ترانزیستور، مشمول طبق یک طرح پایه مشترک. یک چوک RF در مدار کلکتور گنجانده شده است. بسته به ترانزیستور مورد استفاده، این مدار می تواند با موفقیت تا فرکانس های صدها مگاهرتز اعمال شود.

عناصر رادیویی:

• R1=1k، R2=33k، R3=20k، R4=2k (برای ولتاژ منبع تغذیه 6V)؛
• C1=1n، C2=1n، C3=10n، C4=10n-33n.
• T1 - ترانزیستورهای RF سیلیکونی یا ژرمانیوم، به عنوان مثال، KT315، KT3102، KT368، KT325، GT311، و غیره.

مقادیر خازن ها و مدار برای فرکانس های محدوده MF و HF داده شده است. برای فرکانس های بالاتر، به عنوان مثال، برای محدوده VHF، مقادیر خازن باید کاهش یابد. در این حالت می توان از چوک های D01 استفاده کرد.

خازن هایی مانند KLS، KM، KD و غیره.

کویل های L1 چوک هستند؛ برای محدوده CB می توانند سیم پیچ هایی روی حلقه های 600NN-8-K7x4x2، 300 دور سیم PEL 0.1 باشند.

ارزش سود بالاتررا می توان با استفاده به دست آورد مدارهای چند ترانزیستوری. اینها می توانند مدارهای مختلفی باشند، به عنوان مثال، بر اساس تقویت کننده کاسکد OK-OB با استفاده از ترانزیستورهای ساختارهای مختلف با منبع تغذیه سریال. یکی از انواع چنین طرح UHF در شکل 1 (د) نشان داده شده است.

این مدار UHF بهره قابل توجهی دارد (ده ها یا حتی صدها برابر)، اما تقویت کننده های کاسکد نمی توانند بهره قابل توجهی را در فرکانس های بالا ارائه دهند. چنین طرح هایی معمولاً در فرکانس های محدوده LW و SV استفاده می شوند. با این حال، با استفاده از ترانزیستورهای فرکانس فوق العاده بالا و طراحی دقیق، چنین مدارهایی را می توان با موفقیت تا فرکانس های ده ها مگاهرتز اعمال کرد.

عناصر رادیویی:

• R1=33k، R2=33k، R3=39k، R4=1k، R5=91، R6=2.2k؛
• C1=10n، C2=100، C3=10n، C4=10n-33n. C5=10n;
• T1 -GT311، KT315، KT3102، KT368، KT325، و غیره.
• T2 -GT313، KT361، KT3107، و غیره.

مقادیر خازن و مدار برای فرکانس در محدوده CB داده شده است. برای فرکانس‌های بالاتر، مانند باند HF، مقادیر ظرفیت خازنی و اندوکتانس حلقه (تعداد چرخش) باید کاهش یابد.

خازن هایی مانند KLS، KM، KD و غیره. سیم پیچ L1 - برای محدوده CB شامل 150 دور سیم PELSHO 0.1 روی قاب های 7 میلی متری، تریمرهای M600NN-3-SS2.8x12 است.

هنگام تنظیم مدار در شکل 1 (د)، لازم است که مقاومت های R1، R3 را انتخاب کنید تا ولتاژ بین امیترها و کلکتورهای ترانزیستورها یکسان شود و در ولتاژ تغذیه مدار 9 ولت به 3 ولت برسد.

استفاده از ترانزیستور UHF امکان تقویت سیگنال های رادیویی را فراهم می کند. از آنتن ها، در باندهای تلویزیونی - امواج متر و دسی متر. در این مورد، مدارهای تقویت کننده آنتن ساخته شده بر اساس مدار 1(a) اغلب مورد استفاده قرار می گیرند.

نمونه مدار تقویت کننده آنتن برای محدوده فرکانس 150-210 مگاهرتزدر شکل 2 (الف) نشان داده شده است.

شکل 2.2. مدار تقویت کننده آنتن MV.

عناصر رادیویی:

• R1=47k، R2=470، R3= 110، R4=47k، R5=470، R6= 110. R7=47k، R8=470، R9=110، R10=75.
• C1=15، C2=1n، C3=15، C4=22، C5=15، C6=22، C7=15، C8=22;
• T1، T2، TZ - 1T311(D،L)، GT311D، GT341 یا مشابه.

خازن هایی مانند KM، KD و غیره. باند فرکانس این تقویت کننده آنتن را می توان با افزایش متناظر در ظرفیت های موجود در مدار در منطقه فرکانس پایین گسترش داد.

عناصر رادیویی برای گزینه تقویت کننده آنتن برای محدوده 50-210 مگاهرتز:

• R1=47k، R2=470، R3= 110، R4=47k، R5=470، R6= 110. R7=47k، R8=470. R9=110، R10=75;
• C 1=47، C2= 1n، C3=47، C4=68، C5=47، C6=68، C7=47، C8=68.
• T1، T2، TZ - GT311A، GT341 یا مشابه.

خازن هایی مانند KM، KD و غیره. هنگام تکرار این دستگاه، تمام الزامات باید برآورده شود. الزامات نصب سازه های HF: حداقل طول هادی های اتصال، محافظ و غیره.

تقویت کننده آنتنی که برای استفاده در محدوده سیگنال تلویزیونی (و فرکانس های بالاتر) طراحی شده است، می تواند با سیگنال های ایستگاه های رادیویی قدرتمند CB، HF و VHF بارگذاری شود. بنابراین، یک باند فرکانسی گسترده ممکن است بهینه نباشد زیرا این ممکن است در عملکرد عادی تقویت کننده اختلال ایجاد کند. این امر به ویژه در ناحیه پایینی محدوده عملیاتی تقویت کننده صادق است.

برای مدار تقویت کننده آنتن داده شده، این می تواند قابل توجه باشد، زیرا شیب واپاشی بهره در قسمت پایینی محدوده نسبتا کم است.

شما می توانید شیب پاسخ دامنه فرکانس (AFC) این تقویت کننده آنتن را با استفاده از فیلتر بالای گذر مرتبه 3. برای انجام این کار، می توان از یک مدار LC اضافی در ورودی تقویت کننده مشخص شده استفاده کرد.

نمودار اتصال یک فیلتر بالاگذر LC اضافی به تقویت کننده آنتن در شکل نشان داده شده است. 2 (ب).

پارامترهای اضافی فیلتر (نشان دهنده):

• C=5-10;
• L - 3-5 نوبت PEV-2 0.6. قطر سیم پیچ 4 میلی متر.

توصیه می شود باند فرکانس و شکل پاسخ فرکانسی را با استفاده از ابزارهای اندازه گیری مناسب (ژنراتور فرکانس جارو و غیره) تنظیم کنید. شکل پاسخ فرکانس را می توان با تغییر مقادیر خازن های C، C1، تغییر گام بین پیچ های L1 و تعداد چرخش ها تنظیم کرد.

با استفاده از راه حل های مدار توصیف شده و ترانزیستورهای فرکانس بالا مدرن (ترانزیستورهای فرکانس فوق العاده بالا - ترانزیستورهای مایکروویو)، می توانید یک تقویت کننده آنتن برای محدوده UHF بسازید.این تقویت کننده را می توان با گیرنده رادیویی UHF، به عنوان مثال، قسمت از یک ایستگاه رادیویی VHF، یا در ارتباط با یک تلویزیون.

شکل 3 نشان می دهد مدار تقویت کننده آنتن UHF.

شکل 3. مدار تقویت کننده آنتن UHF و نمودار اتصال.

پارامترهای اصلی تقویت کننده محدوده UHF:

• باند فرکانس 470-790 مگاهرتز،
• افزایش - 30 دسی بل،
• رقم نویز -3 دسی بل،
• امپدانس ورودی و خروجی - 75 اهم،
• مصرف جریان - 12 میلی آمپر.

یکی از ویژگی های این مدار تامین ولتاژ تغذیه به مدار تقویت کننده آنتن از طریق کابل خروجی است که از طریق آن سیگنال خروجی از تقویت کننده آنتن به گیرنده سیگنال رادیویی - یک گیرنده رادیویی VHF، به عنوان مثال، یک VHF تامین می شود. گیرنده رادیویی یا تلویزیون

تقویت کننده آنتن شامل دو مرحله ترانزیستور است که در یک مدار با یک امیتر مشترک متصل می شوند. در ورودی تقویت‌کننده آنتن، یک فیلتر بالاگذر مرتبه 3 ارائه می‌شود که محدوده فرکانس‌های عملیاتی را از پایین محدود می‌کند. این امر باعث افزایش ایمنی نویز تقویت کننده آنتن می شود.

عناصر رادیویی:

• R1 = 150k، R2 = 1k، R3 = 75k، R4 = 680.
• C1=3.3، C10=10، C3=100، C4=6800، C5=100.
• T1، T2 - KT3101A-2، KT3115A-2، KT3132A-2.
• خازن های C1، C2 از نوع KD-1، بقیه KM-5 یا K10-17v هستند.
• L1 - PEV-2 0.8 میلی متر، 2.5 دور، قطر سیم پیچ 4 میلی متر.
• L2 - چوک RF، 25 µH.

شکل 3 (ب) نمودار اتصال تقویت کننده آنتن به سوکت آنتن گیرنده تلویزیون (به انتخابگر UHF) و به منبع تغذیه 12 ولت از راه دور را نشان می دهد.در این حالت همانطور که از نمودار مشخص است، برق از طریق کابل کواکسیال مورد استفاده و برای انتقال سیگنال رادیویی تقویت شده UHF از تقویت کننده آنتن به گیرنده - رادیو VHF یا تلویزیون به مدار عرضه می شود.

عناصر اتصال رادیویی، شکل 3 (ب):

• C5=100;
• L3 - چوک RF، 100 µH.

نصب بر روی فایبرگلاس دو طرفه SF-2 به صورت لولایی انجام می شود، طول هادی ها و مساحت لنت های تماس حداقل است، لازم است محافظ دقیق دستگاه ارائه شود.

راه اندازی تقویت کننده به تنظیم جریان کلکتور ترانزیستورها می رسد و با استفاده از R1 و RЗ، T1 - 3.5 میلی آمپر، T2 - 8 میلی آمپر تنظیم می شود. شکل پاسخ فرکانس را می توان با انتخاب C2 در 3-10 pF و تغییر گام بین پیچ های L1 تنظیم کرد.

ادبیات: Rudomedov E.A., Rudometov V.E - Electronics and spy passions-3.

URF ها آبشارهای انتخابی فرکانس فعال گیرنده ها هستند که در یک فرکانس ثابت یا در یک محدوده فرکانس کار می کنند. آنها برای اطمینان از حساسیت بالای دستگاه های گیرنده رادیویی به دلیل تقویت اولیه سیگنال و انتخاب فرکانس آن استفاده می شوند.

الزامات اساسی و شاخص های کیفیت

1. بهره ولتاژ تشدید

یا با قدرت

جایی که جیکه در، جی n - اجزای فعال ورودی و رسانایی بار تقویت کننده.

2. انتخاب فرکانس- عمدتاً از طریق کانال آینه ای گیرنده های سوپرهتروداین (
).

3. شکل نویز کنترل فرکانس RF، که تا حد زیادی توانایی گیرنده را برای بازتولید اطلاعات مفید در سطوح پایین سیگنال دریافتی تعیین می کند. از نقطه نظر حداقل سطح نویز کافی است که توان تقویت کننده RF در سطح 10-10 باشد، بنابراین تعداد مراحل لازم معمولاً از دو مرحله بیشتر نمی شود.

4. پایداری، عدم تحریک خود تقویت کننده را مشخص می کند.

علاوه بر این، با توجه به عملکرد خود، تقویت کننده های RF باید تقویت سیگنال را در یک محدوده دینامیکی خاص با اعوجاج بیش از یک سطح مشخص ارائه کنند.

با توجه به اینکه تقویت کننده RF در حالت تقویت سیگنال های ضعیف عمل می کند، دستگاه تقویت کننده را یک شبکه 4 قطبی فعال خطی در نظر می گیریم.

مرحله تقویت کننده رزونانس با فرکانس متوسط ​​بالا

در محدوده فرکانس متوسط ​​بالا ( f < 300 مگاهرتز) برای توصیف ویژگی های مراحل تقویت کننده، استفاده از سیستم راحت است Y- پارامترهایی که در آن معادله یک شبکه 4 پورت خطی به شکل (5.1) نوشته شده است.

(5.1)

جایی که , و ,- ولتاژ و جریان در ورودی و خروجی شبکه 4 پورت،

- پارامترها در حالت اتصال کوتاه در ورودی و خروجی یک شبکه 4 قطبی.

کلی ترین مدار یک آبشار رزونانس را می توان به صورت (شکل 5.1) ارائه کرد.

شکل مداری از تقویت کننده رزونانس را نشان می دهد که در آن مدار به مدار می رسد Lسی تا حدی به عنوان خروجی ترانزیستور متصل می شود VT 1، بنابراین ورودی مرحله بعدی در ترانزیستور VT 2 . در هر دو مورد از کوپلینگ اتوترانسفورماتور استفاده می شود. با این حال، در چنین تقویت کننده ای، این اتصالات را می توان به روش شناخته شده دیگری، به عنوان مثال، با استفاده از یک ترانسفورماتور پیاده سازی کرد.

عناصر آر 1 , آر 2 , ,برای تنظیم حالت عملکرد عنصر فعال استفاده می شود VT 1 توسط جریان مستقیم فیلترهای لازم برای منبع تغذیه توسط یک فیلتر انجام می شود آر f , سی f . محاسبه این عناصر به همان روشی که برای تقویت کننده های غیر پریودیک انجام می شود انجام می شود. بنابراین، مسائل مربوط به تنظیم نقطه عملکرد تقویت کننده های تشدید در اینجا در نظر گرفته نمی شود.

صرف نظر از نوع اتصال بین دستگاه تقویت کننده و مدار تشدید کننده، تقویت کننده رزونانس را می توان به صورت مدار معادل زیر نشان داد (شکل 5.2).

از مدار معادل ارائه شده نتیجه می شود که

(5.2)

هنگام استفاده از کوپلینگ اتوترانسفورماتور دوگانه، هدایت بار را می توان به صورت نمایش داد

, (5.3)

جایی که،
.

بهره ولتاژ را می توان با استفاده از عبارات (5.1) و (5.2) به دست آورد. با در نظر گرفتن این عبارات، می توانیم به دست آوریم

(5.4)

از آخرین عبارت می توانیم دریافت کنیم

(5.5)

از کجا تهیه کنیم؟

, (5.6)

رسانایی معادل کل مدار کجاست.

خواص تشدید آبشار توسط پاسخ فرکانسی رسانایی تعیین می شود
, و دومی با مشخصه رزونانس مدار نوسانی مطابقت دارد L.C.. مقاومت معادل مدار نوسانی موجود در مدار کلکتور ترانزیستور را می توان به صورت زیر نشان داد

مقاومت حلقه معادل کل
می توان تصور کرد

, (5.8)

جایی که
- تنظیم کانتور عمومی

بهره آبشاری در فرکانس تشدید می تواند به صورت نمایش داده شود

, (5.9)

جایی که
.

- ضریب تبدیل از خروجی اولین عنصر فعال به ورودی عنصر بعدی.

با در نظر گرفتن این موضوع برای آبشار رزونانس، عبارت زیر را برای بهره بدست می آوریم

(5.10)

در ساختار، فرمول به دست آمده با فرمول تعیین بهره یک آبشار غیر پریودیک مطابقت دارد، فقط یک مدار تشدید به عنوان بار در دومی استفاده می شود.

فرکانس‌های RF نامناسب فقط نسبت سیگنال به نویز و حساسیت گیرنده را افزایش می‌دهند. آنها اغلب در گیرنده های ترانزیستور تقویت مستقیم در محدوده LW و SW استفاده می شوند. به عنوان بار واحدهای RF غیر پریودیک، می تواند

شکل 9. مدارهای مراحل غیر پریودیک تقویت کننده های فرکانس رادیویی:

الف) - مقاومت؛ ب) – ترانسفورماتور.

به عنوان خفه کننده، مقاومت یا ترانسفورماتور عمل می کند. آبشار مقاومت تقویت کننده RF (شکل 1). 9. الف ) پیاده سازی و پیکربندی آسان است. در URCHهای ترانسفورماتور (شکل. 9.b ) تطبیق خروجی یک مرحله با ورودی مرحله بعدی آسانتر است. علاوه بر این، آبشار ترانسفورماتور تقویت کننده RF را می توان به راحتی به یک آبشار رفلکس تبدیل کرد.

تقویت کننده های تشدید تقویت سیگنال را فراهم می کنند و نه تنها حساسیت واقعی، بلکه گزینش پذیری را در کانال آینه افزایش می دهند. تقویت کننده های تشدید ترانزیستور در محدوده های DV، MV و KB بر اساس مداری با OE مونتاژ می شوند (شکل 1). 10 ، و در محدوده VHF - طبق طرح با OB.

آبشار تقویت کننده های RF می تواند شامل یک یا دو مدار رزونانس باشد. تقویت کننده RF تک حلقه بهره کمتری تولید می کند اما ساخت و پیکربندی آن آسان تر است. مدارهای جفت القایی به شما این امکان را می دهند که کوپلینگ را تغییر دهید و بالاترین بهره یا بهترین گزینش را به دست آورید. با تغییر اتصال در محدوده می توانید تا حدودی ناهمواری ضریب انتقال مدارهای ورودی را جبران کنید.

تقویت کننده های فرکانس رادیویی VHF با استفاده از مدارهای آبشاری ساخته می شوند. آنها ویژگی های بهتری نسبت به URCH های معمولی دارند.

از نظر بهره، یک تقویت کننده کاسکد معادل یک تقویت کننده آبشاری منفرد با هدایت انتقال مستقیم ترانزیستور اول و بار دوم است. مدار کاسکد در تقویت کننده های موج متر استفاده می شود. اجرای مرحله اول مدار بر روی یک ترانزیستور اثر میدانی که سطح نویز پایین و هدایت ورودی فعال کم دارد و سیستم انتخابی گیرنده متصل به ورودی تقویت کننده کاسکد کمتر خواهد بود مفید است. شنت شده در مرحله دوم، یک ترانزیستور دریفت ترجیح داده می شود که مطابق مدار با آن متصل شود در بارهو بالاترین سود پایدار را فراهم می کند.

شکل 10. مرحله تقویت کننده RF

با این طراحی مدار کاسکد تقویت کننده، بهره پایدار آن افزایش می یابد، سطح نویز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و گزینش پذیری مسیر سیگنال رادیویی گیرنده افزایش می یابد که این مزیت آنهاست. مزایای مشابهی توسط مدارهای کاسکودی (سطح نویز کم و بهره پایدار بالا) با استفاده از لوله های الکترونی، معمولاً تریود، ارائه می شود که مطابق با کاتد مشترک - مدار شبکه مشترک متصل می شوند.

اصل دریافت سوپرهترودین.
تشخیص و تقویت سیگنال های فرکانس پایین

از آنجایی که تقویت کننده فرکانس رادیویی در ورودی دستگاه گیرنده رادیویی قرار دارد، ویژگی های نویز آن عمدتاً ویژگی های کل دستگاه را به عنوان یک کل تعیین می کند. این رقم نویز تقویت کننده فرکانس رادیویی است که تعیین می کند. خواص غیر خطی تقویت کننده با ویژگی های IP2 و IP3 ارزیابی می شود. برای اطمینان از خطی بودن بالا، تمام مراحل گیرنده از . یک پارامتر بسیار مهم نقطه است.

در ارتباط با ریزمینیاتورسازی پایه عناصر مدرن و کوچک‌سازی واحدهای گیرنده رادیویی، اکنون می‌توان از محلول‌های مداری در مایکروویوها استفاده کرد که قبلاً در فرکانس‌های بسیار پایین‌تری استفاده می‌شدند. این به دلیل این واقعیت است که ابعاد بلوک نسبت به طول موج ارتعاش عامل کمتر از یک دهم طول موج می شود و در نتیجه، هنگام توسعه این بلوک، می توان از اثرات موج در طول انتشار ارتعاشات صرف نظر کرد.

افزایش اضافی در پایداری مدار با روشن کردن فیلترهای پایین گذر در ورودی و خروجی مرحله ترانزیستور حاصل می شود. این فیلترها برای کل باند فرکانسی طراحی شده اند که در آن ترانزیستور خاصیت تقویت کنندگی خود را حفظ می کند. در نتیجه تعادل فاز در کل محدوده فرکانس حفظ نمی شود و خود تحریکی غیرممکن می شود. همین فیلتر مقاومت ورودی و خروجی ترانزیستور را به مقاومت استاندارد 50 اهم تبدیل می کند. ظرفیت ورودی و خروجی در فیلتر گنجانده شده است. یک تقویت کننده فرکانس رادیویی با مدارهای منطبق در ورودی و خروجی در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1. نمودار شماتیک تقویت کننده RF با مقاومت ورودی و خروجی 50 اهم بر روی یک ترانزیستور پایه مشترک

در این مدار R1 ... R3 در جریان مستقیم پیاده سازی می شوند. خازن C2 اتصال پایه ترانزیستور را با فرکانس بالا تضمین می کند و خازن C3 مدار قدرت را از نویز فیلتر می کند. سلف L2 بار جمع کننده ترانزیستور VT1 است. جریان تغذیه را به مدار کلکتور VT1 منتقل می کند، اما در همان زمان منبع تغذیه را از جریان متناوب فرکانس رادیویی جدا می کند. فیلترهای کم گذر L1، C1 و C4، L3 مقاومت ورودی و خروجی ترانزیستور را به 50 اهم تبدیل می کنند. مدار فیلتر پایین گذر اعمال شده به آن اجازه می دهد تا ظرفیت ورودی یا خروجی ترانزیستور را نیز شامل شود. ظرفیت ورودی ترانزیستور VT1 به همراه خازن C1 فیلتر ورودی تقویت کننده را تشکیل می دهد و ظرفیت خروجی همان ترانزیستور همراه با ظرفیت C4 فیلتر پایین گذر خروجی را تشکیل می دهد.

یکی دیگر از مدارهای رایج تقویت کننده RF، مدار تقویت کننده کاسکد است. در این طرح، دو به صورت سری - و با یک پایه مشترک - متصل می شوند. این راه حل به شما امکان می دهد تا مقدار ظرفیت گذر آمپلی فایر را بیشتر کاهش دهید. رایج ترین مدار تقویت کننده کاسکد مداری با جفت گالوانیکی بین مراحل ترانزیستور است. نمونه ای از مدار تقویت کننده فرکانس رادیویی کاسکد که با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی مونتاژ شده است در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2. نمودار شماتیک تقویت کننده RF کاسکد

در این مدار نیز مانند مداری که در شکل 1 نشان داده شده است، از مدار تثبیت کننده امیتر برای نقطه کار ترانزیستور VT2 استفاده شده است. خازن C6 بازخورد منفی را در فرکانس سیگنال دریافتی حذف می کند. در برخی موارد، این خازن برای افزایش خطی بودن تقویت کننده و به منظور کاهش بهره تقویت کننده فرکانس رادیویی نصب نمی شود.

خازن C2 زمین AC را برای پایه ترانزیستور VT1 فراهم می کند. خازن C4 منبع تغذیه را برای جریان متناوب فیلتر می کند. مقاومت های R1، R2، R3 نقاط عملیاتی ترانزیستورهای VT1 و VT2 را تعیین می کنند. خازن C3 مدار پایه ترانزیستور VT2 را با جریان مستقیم از مرحله قبل (فیلتر باند گذر ورودی) جدا می کند. بار AC مدار کلکتور سلف L2 است. همانطور که در مدار تقویت کننده فرکانس رادیویی پایه مشترک، از فیلترهای پایین گذر در ورودی و خروجی تقویت کننده کاسکد استفاده می شود. هدف اصلی آنها اطمینان از تبدیل مقاومت ورودی و خروجی به مقدار 50 اهم است.

لطفا توجه داشته باشید که سه پایانه مدار برای تامین ولتاژ ورودی و ولتاژ تغذیه و همچنین حذف ولتاژ تقویت شده خروجی کافی است. این به شما امکان می دهد تقویت کننده را به شکل یک ریز مدار با سه پایانه طراحی کنید. چنین محفظه‌هایی دارای حداقل ابعاد هستند و این به فرد اجازه می‌دهد از اثرات موج حتی در فرکانس‌های نسبتاً بالای سیگنال عملیاتی جلوگیری کند.

در حال حاضر مدارهای تقویت کننده فرکانس رادیویی توسط تعدادی از شرکت ها به صورت ریز مدارهای آماده تولید می شود. به عنوان مثال می توان از ریز مدارهایی مانند RF3827، RF2360 از RFMD، ADL5521 از Analog Devices، MAALSS0038، AM50-0015 از M/A-COM نام برد. این ریزمدارها از ترانزیستورهای اثر میدانی آرسنید گالیم استفاده می کنند. فرکانس تقویت شده بالایی می تواند به 3 گیگاهرتز برسد. در این حالت، رقم نویز از 1.2 تا 1.5 دسی بل متغیر است. نمونه ای از نمودار شماتیک تقویت کننده فرکانس رادیویی با استفاده از مدار مجتمع MAALSS0038 از M/A-COM در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3. نمودار شماتیک تقویت کننده فرکانس رادیویی با استفاده از مدار مجتمع MAALSS0038

سیگنال های RF در محدوده صدها مگاهرتز تا واحدهای گیگاهر را می توان تنها در صورتی تقویت کرد که ابعاد میکرو مدارها بسیار کوچک باشد و طراحی برد مدار چاپی با دقت طراحی شده باشد. به همین دلیل است که تمام سازندگان تقویت کننده های فرکانس رادیویی نمونه هایی از بردهای مدار چاپی را ارائه می دهند. نمونه ای از طراحی یک برد مدار چاپی برای تقویت کننده فرکانس رادیویی مونتاژ شده بر روی ریزمدار MAALSS0038 از M/A-COM در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4. طراحی PCB تقویت کننده RF

لازم به ذکر است که فیلتری مشابه فیلتر ورودی اغلب بین خروجی تقویت کننده RF و ورودی مبدل فرکانس قرار می گیرد که در شکل 2 نشان داده شده است. این به شما امکان می دهد تا سرکوب کانال های جانبی تولید شده در مبدل فرکانس را افزایش دهید. از آنجایی که امپدانس ورودی فیلتر و امپدانس خروجی تقویت کننده RF 50 اهم است، جفت شدن آنها معمولاً مشکلی ایجاد نمی کند.

ادبیات:

همراه با مقاله “تقویت کننده های فرکانس رادیویی” را بخوانید:

هنگامی که گیرنده و فرستنده به طور همزمان کار می کنند، سؤالاتی در مورد سازگاری الکترومغناطیسی این واحدها ایجاد می شود ...
http://site/WLL/Duplexer.php

هنگام طراحی گیرنده های رادیویی ایستگاه پایه، نیاز به توزیع انرژی سیگنال از آنتن به ورودی چندین گیرنده رادیویی وجود دارد.
http://site/WLL/divider.php

فیلتر ورودی یکی از مهمترین اجزای گیرنده رادیویی...
هرچه فیلتر به عنوان فیلتر ورودی پیچیده تر باشد، کیفیت گیرنده رادیویی بالاتر خواهد بود.
http://site/WLL/InFiltr/