Основы приема и обработки сигналов. Часть 2

В.С. Плаксиенко
Н.Е. Плаксиенко

ОСНОВЫ ПРИЕМА 

И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Часть 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

В.С. Плаксиенко
Н.Е. Плаксиенко

ОСНОВЫ ПРИЕМА 

И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Часть 2

Учебное пособие

Таганрог 

Издательство Южного федерального университета

2016

УДК 621.391.262(075.8)+621.391.24(075.8)
ББК 32.811я73

П371

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Южного федерального университета

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой РЭС 

Института сферы обслуживания и предпринимательства 

(филиал ДГТУ) Марчук В.И.;

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры 

РПрУиТВ ИРТСУ ИТА ЮФУ Кравец А.В.

Плаксиенко, В.С.

П371  Основы приема и обработки сигналов. Часть 2 : учебное 

пособие / Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. ; Южный 
федеральный университет.
–
Таганрог
: Издательство 

Южного федерального университета, 2016. − 80 с.

ISBN 978-5-9275-2063-3

Изложены принципы построения усилителей радиочастоты,

преобразователей частоты и усилителей промежуточной частоты в 
устройствах приема и обработки сигналов, описаны основные 
схемотехнические решения и теоретические основы их работы.

Для студентов высших учебных заведений радиотехнических 

специальностей, обучающихся по направлениям ”Радиотехника” и 
”Инфокоммуникационные технологии и системы связи”.

ISBN 978-5-9275-2063-3
УДК 621.391.262(075.8)

+621.391.24(075.8)

ББК 32.811я73

Южный федеральный университет, 2016
Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., 2016

5. Усилители радиочастоты

Усилители 
радиочастоты 
(УРЧ)–
это 
каскады 

радиоприемника, 
которые 
осуществляют
усиление 

модулированных 
несущих 
колебаний 
в 
приемнике,т.е. 

усиливают 
на 
частоте 
принимаемого 
сигнала.
УРЧ 

располагают 
перед 
преобразователями 
частоты 
в 

супергетеродинных приемниках или перед детектором в 
приемниках прямого усиления.

В 
литературе 
усилители 
радиочастоты 
называют 

усилителями 
преселекторов(УП)в 
супергетеродинных 

приемниках, усилителями сигнальной частоты (УСЧ) и 
усилителями высокой частоты (УВЧ). При отсутствии 
специальных оговорок – все определения равнозначны[1-5].

В учебном пособии Шостака А.С. "Прием и обработка 

сигналов.Ч. 1" [6]кратко и только в аспектах технической 
эксплуатации 
рассматриваются 
особенности 
приема 
и 

обработки сигналов.

В 
бытовых 
супергетеродинных 
радиоприемных 

устройствах диапазонов ДВ, СВ и КВ основным назначением 
УРЧ является обеспечение избирательности по зеркальному и 
прямому каналамприема.В состав усилительного каскада 
входят: усилительный прибор, избирательная цепь (не 
обязательно), цепи связи. В качестве усилительного прибора 
могут использоваться биполярные и полевые транзисторы, 
электронные 
лампы, 
туннельные 
диоды, 
интегральные 

микросхемы, параметрические и квантово-механические 
приборы.

Для 
получения 
большого 
коэффициента 
усиления 

используются многокаскадные усилители. Усилители могут 
быть резонансные и апериодические, однако следует иметь в 
виду, что апериодические усилители имеют относительно 
малый коэффициент усиления по сравнению с резонансными.

Резонансные 
усилители 
делятся 
на 
две 
группы: 

усилители 
с 
постоянной 
настройкой 
и 
усилители 
с 

переменной настройкой, которые позволяют обеспечить 
перестройку на любую частоту заданного диапазона.

В 
зависимости 
от 
числа 
контуров 
в 
составе 

избирательной цепи усилителя различают одноконтурные, 
двухконтурные и многоконтурные усилители.

В зависимости от отношения полосы пропускания Δf к 

частоте настройки f0
различают широкополосные (при 

Δf/f0>0,2) и узкополосные (при Δf/f0<0,2) резонансные 
усилители. 
Обращаем 
внимание 
на 
то, 
что 
понятия 

«широкополосный» и «узкополосный» условны, поэтому в 
литературе могут встречаться другие их толкования.

Известна связь между полосой пропускания одиночного 

контураfk и его добротностью Qk

f
f
Q
k
k

0 .

Реализуемая добротность контура ограничена, поэтому 

получить полосы меньше, чем определяемые конструктивной 
добротностью, невозможно.

Для построения широкополосных (не перестраиваемых) 

усилителей могут использоваться многокаскадные усилители 
с расстроенными контурами.

5.1. Основные показатели усилителей радиочастоты
Требования, предъявляемые к УРЧ, по ряду параметров 

аналогичны требованиям к ВЦ:подавление помех, включая 
помехи зеркальной и промежуточной частоты; перекрытие 
диапазона рабочих частот;установленная неравномерность 
АЧХ в заданной полосе частот; минимально возможное 
изменение коэффициента усиления в диапазоне рабочих 
частот.

К числу основных параметров УРЧ относятся:

− резонансный коэффициент усиления по напряжению, 

который
равен 
отношению 
выходногоU02(на 
входе 

следующего каскада) ко входному U01
напряжению на 

резонансной частотенастройки усилителя

.

01

02

0
U
U
K 

Обычно коэффициент усиления УРЧ имеет величину 

порядка 20 дБ;

− коэффициент усиления мощностиKpравен отношению 

мощностей: потребляемой нагрузкой P
U
Gн
2
02
2


и отдаваемой 

усилителю P
U
Gвх
1
01
2


,

где Gн−активная составляющая проводимости нагрузки;

Gвх − активная составляющая входной проводимости 

усилителя 

;
G
G
K
G
U

G
U

P
P
K

вх

н
2
0

вх

2
01

н

2
02

1

2

p






− частотная избирательность усилителяхарак-теризует 

уменьшение коэффициента усиления при заданной частотной 
расстройке по сравнению с его значением на резонансной 
частоте. Она определяется типом избирательной цепи и ее 
параметрами. Всупергетеродинных приемниках УРЧ должен 
ослабить помеху зеркального канала и помеху на частоте, 
равной промежуточной;

− коэффициент шума характеризует шумовые свойства 

УРЧ, 
определяется
как 
отношение 
мощности 
шума, 

измеренной на выходе УРЧ, к мощности шума, которая была 
бы на выходе, если бы тепловой шум, обусловленный 
активной составляющей сопротивления источника сигнала, 
был бы единственным источником шума в приемнике;

−
искажения сигнала, которые подразделяются на 

линейные и нелинейные.

В
УРЧ 
применяют 
активный 
элемент, 
поэтому

добавляются требования по динамическому диапазону и 
устойчивости усилителя:

− устойчивость работы усилителя
характеризуется 

способностью усилителя сохранять свои параметры в 
условиях эксплуатации;

− полоса пропускания.

5.2. Схемы УРЧ

В УРЧ применяют в основном два варианта включения 

биполярного транзистора: с общим эмиттером (ОЭ) и с общей 
базой (ОБ); для полевых транзисторов − с общим истоком 
(ОИ) и с общим затвором (ОЗ).

Усилители с общим эмиттером (истоком) в диапазонах 

метровых и более длинных волн позволяют получить 
наибольшее усиление мощности.

Усилители с общей базой (затвором) отличаются 

большей устойчивостью, поэтому используются в более 
высокочастотном диапазоне. Принципы построения и анализ 
резонансных усилителей идентичны для различных типов 
усилительных 
приборов 
и 
вариантов 
их 
включения. 

Рассмотрим некоторые схемы.

На 
рис.
5.1 
приведена 
схема 
апериодического 

резистивного 
усилителя 
радиочастоты 
на 
биполярном 

транзисторе по схеме с ОЭ, которая
используется в 

диапазонах ДВ и СВ. 

Сф

Rф

+Eп

RБ1

RБ2
RЭ
СЭ

RK

Lдр

Ср1

Ср2
VT

UВых
UВх

Рис. 5.1

Рабочая точка транзистора определяется резисторами 

базового делителя RБ1, RБ2 и RЭ. Цепь из резисторов базового 
делителя RБ1
и
RБ2служит для подачи отрицательного 

смещения на базу транзистора от источника питанияЕп. 
Температурная стабилизация положения рабочей точки на 
ВАХ транзистора осуществляется за счет отрицательной 
обратной связи (ООС) по постоянному току через резистор
RЭв цепи эмиттера. КонденсаторCэблокирует резистор RЭпо 
высокой частоте, поэтому ООС на частотах усиливаемых 
колебаний отсутствует, в результате получаем высокий 
коэффициент усиления каскада УРЧ.

С 
повышением 
частоты 
увеличивается 
влияние 

проводимостей транзистора. Для уменьшения их влияния 
значение Rк выбирают по возможности минимальным, вплоть
до 
Rк = 100...300 Ом. Возможно включение последовательно с Rк
корректирующего дросселя Lдр.

ЦепочкаRфСфобразует фильтр по цепи питания. При 

отсутствии этого фильтра переменные составляющие тока 
коллектора транзистора протекают через источник питания 
Епи создают на его внутреннем сопротивлении переменное 

напряжение, 
изменяющееся 
с 
частотой 
сигнала. 
Это 

напряжение может подаваться на вход транзистора через 
базовый делитель, образуя нежелательную межкаскадную 
обратную связь. При включении фильтра RфСфпеременная 
составляющая тока коллектора замыкается на общую шину 
(землю) 
через 
конденсатор 
Сф,
и 
нежелательная 

межкаскадная обратная связь устраняется.

КонденсаторCP1 осуществляет развязку по постоянному 

току ВЦ и УРЧ, а разделительный конденсаторCP2 исключает 
протекание 
постоянного 
тока 
с 
базового 
делителя 

последующего каскада через Rк.

Схема 
резонансного 
усилителя 
на 
биполярном 

транзисторе с ОЭ представлена на рис. 5.2. Селективным 
элементом усилителя является одиночный контур, состоящий 
из индуктивности Lkи емкостиСk. Особенностью резонансных 
усилителей на биполярных транзисторах является частичное 
включение контура как ко входу, так и к выходу активного 
элемента, что обусловлено большими значениями входных и 
выходных проводимостей транзисторов.

Сф

Rф

+Eп

RБ1

RБ2
Rэ
Сэ

LK

Ср1

Ср2

CK

n

m

VT

UBых

UВх