ИСКАЖЕНИЯ В УСИЛИТЕЛЯХ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ.

 3.6.1. Нелинейные искажения в УВЧ.

Характеристики УП имеют заметную нелинейность, которая приводит к искажениям принимаемых сигналов. При воздействии гармонического сигнала на вход усилительного каскада выходной ток в цепи нагрузки приобретает негармонический характер ( в токе появляются гармоники). Нагрузкой каскада является резонансный контур, настроенный на первую гармонику принимаемого сигнала, поэтому нелинейные искажения несущей ВЧ сигнала устраняются.

Пусть лампа или полевой транзистор имеют нелинейную характеристику. При подаче на вход гармонического колебания из-за нелинейности проходной характеристики ток на выходе становится нелинейной функцией (по формуле Тейлора).

 =                                                        

Если учитывать, что

                                  и контур настроен на первую гармонику, то амплитуда выходного тока будет равна:

.

Искажения огибающей вызваны наличием члена ряда с .

Когда на вход подается амплитудно-модулированное колебание вида

, то в выходном токе

будут присутствовать составляющие тока с частотами .

Коэффициент нелинейных искажений определяется как отношение

,

где а=  - крутизна в рабочей точке, с=  – вторая производная крутизны в рабочей точке.

В общем виде формула приобретает вид:

Следовательно, нелинейность усилительного каскада вызывает искажение модуляции принимаемого сигнала, оцениваются эти искажения коэффициентом нелинейных искажений. Коэффициент нелинейных искажений прямопропорционален второй производной крутизны и квадрату амплитуды несущей.

 Нелинейные искажения проявляются в появлении спектральных составляющих рис. 3.6.1.

Рис.3.6.1

Для полевых транзисторов характерно , т.к. они имеют проходную характеристику, близкую к квадратичной зависимости. Следовательно, УРЧ на полевых транзисторах обладают наименьшей нелинейностью. Для биполярных транзисторов и ламп (нелинейны входная и проходная характеристики) для уменьшения нелинейных искажений следует работать с малыми амплитудами сигнала и выбирать рабочую точку так, чтобы соотношение было минимальным.

ВТОРИЧНАЯ МОДУЛЯЦИЯ.

Параметры транзисторов зависят от напряжения питания. Если схема работает от сети переменного тока, то напряжение на выходе выпрямителя будет содержать переменную составляющую, называемую напряжением пульсации. Напряжение пульсации источника питания периодически изменяет крутизну УП с частотой пульсации.

Изменение крутизны подчиняется закону:

, где

- коэффициент модуляции крутизны;

 - круговая частота напряжения пульсации.

Коэффициент усиления меняется по закону изменения крутизны:

Пусть входным напряжением является АМ колебание

.

Напряжение на выходе равно:

=

Из формулы следует, что в спектре выходного напряжения помимо составляющей полезного сигнала F_c появляются частоты F_н ,F_c+F_н и F_с-F_н.

                                     Рис3.6.2

При отсутствии полезного сигнала напряжение пульсации не усиливается после детектора, т.к. оно не попадает в полосу пропускания УНЧ. При наличии на выходе приемника громкоговорителя информация прослушивается в виде фона частоты пульсации.

Коэффициент вторичной модуляции определяется как отношение суммы напряжений частот F_c+F_н и F_c-F_н к напряжению полезного сигнала F_c .

К_{втор.мод}=  =  =

Вывод: Искажения сигнала, вызванные вторичной модуляцией, не зависят от амплитуды напряжения сигнала, а зависят только от напряжения пульсации источника питания, под действием которого изменяется крутизна усилительного прибора.

Для уменьшения искажений сигнала от действия вторичной модуляции необходимо уменьшить напряжение пульсации и выбрать рабочую точку на участке характеристики с наименьшей нелинейностью.

Для уменьшения напряжения пульсации питающего напряжения в цепь питания каждого каскада включается сглаживающий фильтр R_фС_ф. Можно применить схему параллельного питания.