Глава 14. Данные и факты

     В этой главе содержится “всякая всячина”, т. е. самые общеупотребительные сведения и определения, необходимые для лучшей интерпретации всего изложенного выше.

Выбор критичных по ВЧ конструктивных элементов, особенно тех, которые определяют частотные свойства и качественный уровень схем, должен всегда основываться на самых последних данных производителей; коммерческий уровень выпускаемых компонентов постоянно изменяется. Что касается подробных и. строгих математических определений, то их можно найти в специальной литературе; их, конечно, можно использовать только на основе достаточно обширных инженерных и научных знаний.

14.1. Конденсаторы

Общий обзор различных типов, применений и свойств конденсаторов представлен в табл. 14.1. Для ВЧ-применений следует предпочесть пленочные и керамические конденсаторы (третий и четвертый горизонтальные блоки таблицы).

В табл. 14.2 объясняется способ маркировки пленочных и керамических конденсаторов и, кроме того, дается обзор керамических конденсаторов с нормированным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), используемых для температурной компенсации, Наконец, в табл. 14.3 указаны основные свойства подстроечных конденсаторов.

Добавим, что величина, обратная коэффициенту потерь tg d , есть не что иное, как коэффициент добротности Q; таким образом, Q = 1/tg d или tg d = 1/Q. Для расчета схем с конденсаторами используются следующие формулы (где С-емкость конденсатора): 

14.2. Катушки

На рис. 14.1 представлена диаграмма для расчета бескаркасных катушек и катушек, намотанных на индуктивно нейтральных каркасах. Наивысшие значения добротности ненагруженной катушки получаются, когда отношение длины обмотки к ее диаметру приближенно равно 1:2. Для обеспечения оптимальной добротности экраны и другие металлические элементы следует располагать на достаточном расстоянии от катушки - во всяком случае не меньшем половины диаметра обмотки.

В табл. 14.4 собраны данные по наиболее широко используемым кольцевым сердечникам из карбонильного железа (известная ТТ-серия), а в табл. 14.5-соответствующая информация по ферритовым кольцевым сердечникам (RT-серия); эти конструктивные элементы выпускаются, например, фирмами Amidon и Micrometals, другие производители используют несколько иные обозначения. В табл. 14.6 приведены данные по максимальному числу витков обмоток, размещаемых на данных сердечниках.

Общая конструкция чашеобразных (горшковых) ферритовых сердечников показана на рис. 14.2, а в табл. 14.7 приведены основные характеристики наиболее употребимых сердечников этого типа. Они выпускаются, например, фирмами Ferroxcube, Siemens и Valvo. С помощью рис. 14.3 можно определить максимальное число витков для обмоток, размещаемых на чашеобразных сердечниках.

И наконец, в табл. 14.8 содержится вся основная информация о медных проводах различного типа.

Для высокодобротных колебательных контуров лучше всего подходят кольцевые сердечники из карбонильного железа. При использовании сердечников Т-37-хх, Т-50-хх и Т-68-хх можно, например, в спектральном диапазоне 1.. .50 МГц получить добротности (для ненагруженной катушки) 180, 240 и 280 соответственно. Ферритовые сердечники следует применять только в трансформаторах. В критических случаях рекомендуются предварительные измерения и исследования в отношении интермодуляционных характеристик катушек; ферритовые сердечники зачастую здесь “терпят” полную неудачу.

Для расчета схем, содержащих индуктивности, используются следующие формулы: 

14.3. Аттенюаторы

Платы аттенюаторов выполняются в виде П- и Т-образных конфигураций, причем обычно нужны симметричные аттенюаторы с одинаковыми значениями входных и выходных сопротивлений. Номиналы их элементов в расчете на 50-омное значение входного и выходного сопротивлений и aj < 60 дБ приведены в табл. 14.9.

Для рассматриваемых в данной книге малосигнальных применений оптимальным является выбор металлопленочных резисторов с сопротивлениями 50... 250 Ом и мощностью рассеяния 0,3... 0,5 Вт. Реактивные составляющие элементов аттенюатора нужно учитывать, как правило, на частотах свыше 30 МГц. В высокочастотной области необходимо избегать применения аттенюаторов с затуханием > 20 дБ, а большие значения затухания следует обеспечивать с помощью каскадного соединения нескольких звеньев; сопротивления < 50 Ом и > 250 Ом рекомендуется “набирать” путем соединения (параллельного или последовательного соответственно) нескольких резисторов с номиналами (желательно различными), попадающими в область оптимальных значений.

Для расчета симметричных аттенюаторов можно использовать следующие формулы: 

14.4. Способы модуляции ВЧ-сигналов и виды связи

В табл. 14.10 дается обзор трех способов модуляции ВЧ-сигналов-амплитудной, частотной и импульсной, а также различных способов передачи информации для каждого вида модуляции с их отличительными признаками. Наряду с этим указаны кодовые обозначения всех видов связи как в старой, но еще довольно часто встречающейся форме, так и согласно новой официальной схеме в соответствии с WARC'79.

14.5. Сокращения

Ниже приведена расшифровка английских сокращений, наиболее часто встречающихся в литературе по приемной технике, и некоторых немецких сокращений, используемых автором в данной книге.

AF Audio Frequency: звуковая частота

AFC Automatic Frequency Control: автоматическая подстройка частоты (АПЧ)

AFSK Audio Frequency Shift Keying: тональная манипуляция (при радиотелетайпной связи)

AGC Automatic Gain Control: автоматическая регулировка усиления (АРУ)

AM Amplituden-Modulation: амплитудная модуляция

ANL Automatic Noise Limiter: автоматический ограничитель шумов

AVC Automatic Volume Control: автоматическая регулировка громкости (АРГ)

ВС Broadcast: радиовещание

BCI Broadcast Interference: помеха от радиовещательной станции

BFO Beat Frequency Oscillator: генератор биений (генератор несущей в SSB- и CW- приемниках и SSB-передатчиках)

CCW Coherent Code Work: когерентная телеграфия (специальный способ передачи телеграфных сообщений)

CW Code-Work: телеграфия

DAFC Digital Automatic Frequency Control: цифровая АПЧ

DM Down Mixer: смеситель с преобразованием частоты “вниз” (f_z < f_c)

DMO Down Mixer Oscillator: специальный генератор в синтезаторах частоты

DP Desensibilisations-Punkt: точка потери чувствительности (за счет нтермо- дуляционных искажений)

DR Dynamic Range: Dynamic-Bereich (DB): динамический диапазон (в тексте DB)

DSB Double SideBand: две боковые полосы

EHF Extremly High Frequency: крайне высокая частота (КВЧ); область частот 30... 300

ГГц; миллиметровые волны

ERP Effective Radiated Power; эффективная излучаемая мощность

FAX Факсимиле, фототелеграф, способ передачи неподвижных изображений

FM Frequenz-Modulation: частотная модуляция

FSK Frequency Shift Keying: частотная манипуляция (при телетайпной связи)

HF High Frequency: высокая частота; область частот 3... 30 МГц; короткие волны (KB)

IMA InterModulations-Abstand: интервал, отделяющий уровень мощности основного сигнала от уровня мощности интермодуляционных составляющих

IMD InterModulation Distortion: интермодуляционные искажения

IMP InterModulations-Produkte: интермодуляционные составляющие

IP Intercept-Punkt: точка пересечения

КР Kompressions-Punkt: точка компрессии

LF Low Frequency: низкая частота; диапазон частот 30... 300 кГц; длинные волны (ДВ)

LSB Lower SideBand: нижняя боковая полоса

MF Medium Frequency: средняя частота (СЧ); диапазон частот 300... 3000 кГц; средние волны (СВ)

NB Noise Blanker: устройство подавления помех

NF Noise Floor, Noise Figure: уровень шума или коэффициент шума

OVVO OVen controlled Variable Oscillator: термостатированный перестраиваемый генератор

OVXO OVen controlled X-tal Oscillator: термостатированный кварцевый генератор

PEP Peak Envelope Power: максимальное значение мощности огибающей

PEV Peak Envelope Voltage: максимальное значение напряжения огибающей

PLL Phase Locked Loop: петля регулирования фазы (в синтезаторах частоты)

РМ Phasen-Modulation, Puls-Modulation: фазовая модуляция или импульсная модуляция

РТТ Push To Talk: разговорный клапан (например, микрофона)

RF Radio-Frequency: радиочастота (РЧ), высокая частота (ВЧ) (имеются в виду передаваемые и принимаемые частоты)

RIT Receiver Incremental Tuning: малая расстройка приемника в трансиверах (от частоты передатчика)

RF RauschFlur: уровень шума

RTTY Radio TeleTYpe: радиотелетайп

RX Empfanger: приемник

SHF Super High Frequency: сверхвысокая частота (СВЧ); область частот 3... 30 ГГц; сантиметровые волны

SNR Signal to Noise Ratio: отношение сигнал/шум

SSB Single SideBand: одна боковая полоса

SWR Standing Wave Ratio: коэффициент стоячей волны (КСВ)

TRCV TRansCeiVer: трансивер, приемник и передатчик как одно устройство

TTY TeleTYpe: телетайп

TV Television: телевидение

TVI Television Interference: телевизионные помехи от других передатчиков

ТХ Sender: передатчик

UHF Ultra High Frequency: ультравысокая частота (УВЧ); область частот

300... 3000 МГц; дециметровые волны (ДМВ)

USB Upper SideBand: верхняя боковая полоса

UM Up Mixer: смеситель с преобразованием частоты “вверх” (f_z > f_e)

VCO Voltage Controlled Oscillator: генератор, управляемый напряжением (ГУН) VCXO Voltage Controlled X-tal Oscillator: кварцевый генератор, управляемый напряжением

VHP Very High Frequency: очень высокая частота (ОВЧ); область частот

30... 300 МГц; ультракороткие волны (УКВ)

VFO Variable Frequency Oscillator: генератор, перестраиваемый по частоте

VLF Very Low Frequency: очень низкая частота (ОНЧ); область частот 3... 300 кГц; сверхдлинные волны

VXO Variable X-tal Oscillator: кварцевый генератор, перестраиваемый (в опре деленных пределах) по частоте

XTAL Schwingquarz: кварцевый резонатор

14.6. ВЧ-номограмма

Приведенная на рис. 14.5 номограмма позволяет быстро оценить реактивные сопротивления конденсаторов и катушек в зависимости от частоты, а также значения резонансных частот контуров в зависимости от С и L.

Взаимосвязи между указанными параметрами описываются следующими формулами: 

14.7. Относительные значения U, I и Р в дБ

Они представлены в табл. 14.11. При умножении относительных величин связанных друг с другом параметров их относительные значения, выраженные в дБ, складываются (с учетом знака).

Для количественных оценок можно использовать следующие формулы: 

14.8. Взаимосвязи величин Р_дБм, Р_Вт, и_эфф/500м, и_дБмкВ, S

Диаграмма, представленная на рис. 14.6, позволяет быстро оценить “разномасштабные” количественные характеристики сигнала.

Для этого можно также использовать следующие точные формулы и определения:

В технике связи широко используются величины, выраженные в дБм: это не зависящая от импедансов и численно удобно выражаемая характеристика. Кроме того, если уровень сигнала задан в дБм, то к исходному значению этого уровня можно непосредственно прибавлять величину его относительного изменения в дБ, получая конечное значение уровня, также выраженное в дБм. Не нужно только забывать ставить знак + или — перед числом, определяющим уровень сигнала в дБм, для уровней выше и ниже 1 мВт соответственно.

Литература: