Л / ..CI

a DA1

Рис. 5.14. Гиратор

гана по формуле = 2n/i?iCi при = R, Cj = С^. Добротность фильтра можно регулировать резистором Rg, ее величина определяется выражением Q=lRi + {l - а) R3]/[2R, + (2 - За) R - R].

Недостатки ?С-фильтров заключаются в трудности получения больших

добротностей Q = VKo/2 и хорошей стабильности характеристик. Схемы активных /?С-фильтров рассмотрены в работах [67, 95, 68, 117, 64].

УПЧ с одиночными попарно расстроенными LC-контурами состоит из четного числа каскадов, где в каждой паре /qi - fo - AF, /qj = /о + д/. Hi = Яг (рис. 5.15, а). Как видно из табл. 2.7, применение взаимной расстройки контуров позволяет существенно повысить качество усилителя. Чтобы показать это, вернемся к УПЧ с настроенными на одну частоту контурами и заданной полосой пропускания Я. Если, не изменяя добротности контуров, ввести их взаимную расстройку, то полоса пропускания расширится. Для того, чтобы вернуться к заданному значению полосы Я, нужно увеличить добротность контуров, что увеличивает крутизну склонов АЧХ, т. е. улучшает ее коэффициент прямоугольности. Увеличение добротности контуров также увеличивает эквивалентное сопротивление Rq. В зависимости от значения обобщенной расстройки

дг = (2AF ) Q3. (5.7)

Форма АЧХ двухкаскадиого усилителя может быть одногорбой (jcq <: 1) или двугорбой при jcq > 1 - см. рис. 5.15, б. Расстройка, при которой провал АЧХ достигает заданной неравномерности KqIК^. = I/0/7, называется предельной - при этом имеет место наибольшее приближение частотной характеристики к идеальному прямоугольнику; такую форму характеристики называют оптимальной (в табл. 2.7 принято Oj = ]2). Расстройка, при которой возникает уплощение АЧХ, называется критической Хдр = 1 - та-

Рис. 5.15. Характеристики УПЧ с одиночными попарно-расстроенными контурами

иенте 4jvri \ГГ ~\\Т~Л\ VT2

Wz-

Рис. 5.16, Схема УПЧ с двухконтурным полосовым фильтром

кую форму часто используют по тех нологическим соображениям, несмотря на проигриш в коэффициенте прямоугольности относительно мальной. Достоинствами УПЧ парно расстроенными контурам ляются относительно хорошая прямоугольность АЧХ и большой коэффициент усиления при заданной полосе пропускания, недостатком - критичность к расстройке отдельных каскадов.

Дальнейшее приближение АЧХ к идеальному прямоугольнику дает переход к УПЧ с одиночными контурами, настроенными на три частоты: /о1 = fo - /о2 - !о + foa = /о- При этом третий каскад частично или полностью устраняет провал в АЧХ. УПЧ с тройками каскадов применяют при обобщенной расстройке > в широкополосных УПЧ. К недостаткам такого усилителя следует отнести трудоемкость настройки и критичность к расстройке отдельных каскадов.

УПЧ с двухконтурным полосовым фильтром (ДПФ) в каждом каскаде позволяет получить те же характеристики, что и УПЧ с расстроенными двойками при вдвое меньшем количестве активных элементов (каскадов) (см, табл, 2,7), Широко применяются как узкополосные УПЧ, построенные по структурной схеме с распределенной селективностью. Схема УПЧ с ДПФ и индуктивной связью между контурами представлена на рис. 5.16. В зависимости от значения параметра связи

Ч = свэ = {MIVliLJ Q (5.8)

форма АЧХ может быть одногорбой при г] < 1, уплощенной при т) 1 или двугорбой при Г] > 1 (рис. 5.15). Соображения по выбору параметра связи Г) совпадают с соображениями по выбору обобщенной расстройки х„: наиболее предпочтительна предельная, по соображениям удобства технологии часто используют критическую связь. На рис. 5.17 приведены различные варианты связи между контурами: внешиеемкостная (а), виутриемкостиая (б). На рис, 5.17, в, г показаны фильтры с плавной и ступенчатой регулировкой полосы пропускания за счег изменения связи между контурами. К достоинствам УПЧ с ДПФ следует отнести хорошую прямоугольность АЧХ, большой коэффициент усиления при заданной полосе, меньшую чем в пре-

в 6 в

Рис, 5,17, Схемы двухкоитурных полосовых фильтров

- ЛЭг

2Z2 о

Рис. 5.18. Структурная схема и звенья ФСС

дыдущем случае критичность к случайной расстройке контуров, удобство регулировки полосы пропускания.

УПЧ со смешанной схемой представляет собой сочетание усилителя с ДПФ и каскада с одиночным контуром. Он совмещает преимущества УПЧ с одиночными контурами, настроенными на три частоты, и малые искажения АЧХ при случайной расстройке контура. Применяется как в широкополосных, так и в узкополосных УПЧ.

Улучшение качества может быть получено путем перехода к полиноми-дльному фильтру сосредоточенной селекции (ФСС), LC-звенья которого согласованы по характеристическому сопротивлению. Структурная схема ФСС показана на рис. 5.18, а, где собственно фильтр представляет цепочку звеньев, настроенных на среднюю частоту полосы пропускания /о и согласованных по характеристическому сопротивлению р; АЭ-, АЭ, - активные приборы с сопротивлениями R

соответственно; СЗ, СЗа - согласующие звенья с коэффициентами трансформации п\, п^. При условии достаточно высокой добротности контуров

а > 2/2/ /Л (5.9)

может быть реализован выигрыш в прямоугольности АЧХ относительно рассмотренных выше селективных систем. Наибольшее распространение в радиоприемных устройствах получили П-образные полосовые звенья (рис. 5.18, б) типа III4 (рис. 5.18, в) или III3 (рис. 5.18, г). ФСС синтезируют либо из звеньев с емкостной связью (Ш^), либо из равного числа звеньев III3 и III4. В первом варианте фильтр получается более простым в реализации, но его АЧХ оказывается несимметричной, что сказывается при больших расстройках. Формирование трехзвенного ФСС показано на рис. 5.19. При этом колебательные контуры стыкуемых звеньев соединяются параллельно и число контуров фильтра уменьшается. Так, JV-звенный фильтр содержит не IN, а (JV -f 1) контуров, причем крайние контуры отличаются от остальных в два раза большей индуктивностью и в два раза меньшей емкостью. Необходимое число звеньев устанавливают в зависимости от требуемой полосы пропускания, селективности и конструктивно реализуемой добротности контуров. В бытовых радиоприемниках наиболее употребительная 3- и 4- звенные фильтры, в профессиональных - число звеньев достигает 8...10.