- •С.А. Кореневский методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов
- •Часть 1
- •Теория эумк для студентов специальностей
- •1. Основные параметры и характеристики cигналов и устройств телекоммуникационных систем
- •2. Искажения сигналов
- •Линейные искажения
- •2.2. Нелинейные искажения
- •2.2.1. Использование комплексной амплитудной характеристики для расчета нелинейных искажений
- •2.2.2. Интермодуляция
- •2.2.3. Перекрестные искажения
- •2.2.4. Блокирование
- •3.Тепловые шумы
- •3.1. Шумы резисторов
- •3.2. Шумы транзисторов
- •3.3. Шумы многокаскадного усилителя
- •3.4. Шумы пассивного четырехполюсника
- •3.5. Шумы оу
- •4. Устройства телекоммуникаций на операционных усилителях
- •4.1. Параметры идеального операционного усилителя
- •. Инвертирующий усилитель
- •4.3. Неинвертирующий усилитель
- •4.4. Циркулятор
- •4.5. Преобразователь отрицательного сопротивления (inic)
- •4.6. Гиратор
- •4.7. Фильтры
- •4.7.1. Основные параметры фильтров
- •4.7.2. Диаграмма Боде
- •4.8. Схемы построения фильтров
- •Фильтр Баттерворта
- •4.9. Расчет фнч второго порядка
- •4.10. Фильтры нижних частот n-го порядка
- •4.11. Фазовый фильтр
- •4.12. Полосовой фильтр второго порядка
- •5. Генераторы
- •5.1. Генераторы синусоидальных колебаний на lc-контуре
- •5.2. Долговременная и кратковременная стабильность частоты генераторов
- •5.3. Кварцевые генераторы
- •5.4. Атомный стандарт частоты
- •6. Принципы построения синтезаторов частоты
- •6.1. Классификация систем синтеза частот
- •6.2. Прямой когерентный синтез
- •6.3. Цифровой синтезатор частоты
- •7. Аналоговые перемножители
- •7.1. Аналоговые перемножители на дифференциальных каскадах
- •7.2. Применение аналоговых перемножителей в системах телекоммуникаций
- •7.2.1. Преобразователи частоты
- •7.2.2. Модулятор
- •Фазовый детектор
- •7.2.4. Частотный детектор.
- •7.3. Использование аналоговых перемножителей в демодуляторах цифровых систем передачи
- •7.3.1. Схема возведения в квадрат
- •8. Выходные каскады
- •8.1 Режим в
- •8.1.1 Выходной каскад на комплементарной паре
- •8.1.2. Способы задания напряжения смещения
- •8.1.3. Схемы ограничения тока
- •8.1.4. Комплементарный повторитель по схеме Дарлингтона
- •8.2. Режим d
- •8.3. Выбор частоты дискретизации при широтно-импульсной модуляции
- •8.4. Энергетическая эффективность усилителей в режиме d
- •При более точном анализе кпд находят по очевидной формуле
- •9. Устройства свч
- •9.1. Особенности характеристик устройств свч
- •9.1.1. Особенности характеристик линий передач
- •9.1.2. Устройства согласования сопротивлений
- •9.2. Смесители диапазона свч
- •9.2.1. Небалансные смесители
- •9.2.2. Балансные смесители
- •9.3. Усилители свч
- •9.3.1. Примеры схемотехнической реализации усилителя свч
- •9.4. Приемопередающие устройства свч систем телекоммуникаций
- •9.5. Приемопередающие модули миллиметрового диапазона длин волн
- •Литература
- •Передающие устройства систем телекоммуникаций
- •1. Перспективные подходы к решению задач проектирования выходных каскадов свч систем связи
- •1.1. Высокоэффективные усилители мощности
- •1.2. Активные интегрированные антенны для усилителей класса f
- •1.3. Усилители мощности с интегрированными dc-dc конвертерами
- •1.5. Виды модуляции
- •1.6. Оптимизированные свч транзисторы
- •1.7. Биполярные транзисторы с пониженным накоплением заряда в режиме насыщения
- •1.8. Высокочастотные устройства на основе фосфида индия
- •1.9. Микроэлектромеханические устройства для свч приложений
- •Методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов
4.5. Преобразователь отрицательного сопротивления (inic)
Схема преобразователя отрицательного сопротивления приведена на рис. 4.8. Предположим, что все резисторы равны . Тогда при напряжении на неинвертирующем входе 1 В напряжение
Рис. 4.8. Схема формирования отрицательного сопротивления INIC
Так как положительное напряжение , то направление тока через резистор будет равно и соответствовать направлению, указанному стрелкой
.
Из рисунка видно, что ток источника имеет обратное направление (при положительном потенциале ток должен идти от плюса к минусу, а в нашей схеме ток определяется направлением тока резистора и по отношению к источнику напряжения идет в обратном направлении). По этому схема на клеммах 1–2 ведет себя как отрицательное сопротивление.
.
4.6. Гиратор
Схема гиратора на ОУ приведена на рис. 4.9. Гиратор выполняет математическую функцию Zвых = 1/Zвх.
Рис. 4.9. Схема гиратора на ОУ
Определим значение сопротивления на клеммах U1 при сопротивлении на клеммах U2 (R2 = , к клеммам ничего не подключено).
Положим, что все резисторы равны R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7. Тогда схема на ОУ2 и резисторах R5, R6, R7 является схемой INIС и создаёт на клеммах U2 отрицательное сопротивление – R.
В результате к клеммам U3 последовательно включены два резистора, резистор R4 = R и сопротивления клемм U2, равное – R. Поэтому суммарное значение сопротивления на клеммах U3 равно R - R = 0, и по принципу работы схемы INIC сопротивление на клеммах U1 R1 = 0.
При R2 = 0, сопротивление на клеммах U3 R4 = R, что приводит к появлению на клеммах U2 сопротивления –R. Параллельно сопротивлению – R включён резистор R2 = R.
Тогда общее сопротивление на клеммах 2 равно
,
т.е. гиратор выполняет алгоритм преобразования сопротивлений:
.
4.7. Фильтры
4.7.1. Основные параметры фильтров
Схема простейшего фильтра нижних частот первого порядка на RC-элементах, приведена на рис. 4.10.
Комплексный коэффициент передачи фильтра определяется выражением
,
или
, (4.4)
где .
Рис. 4.10. Фильтр нижних частот первого порядка
Обычно используются нормированные частотные характеристики, для которых частота среза равна 1. Тогда
,
где – частота среза фильтра. (частота, при которой значение коэффициента передачи уменьшается в раз.): .
Поэтому .
Если необходимо получить большую крутизну характеристики, следует включить n фильтров нижних частот последовательно:
,
где – действительные положительные коэффициенты.
Для построения фильтров высшего порядка используются фильтры первого и второго порядка. Поэтому выражение для комплексного коэффициента передачи записывается в виде
, (4.5)
где – положительные действительные коэффициенты.
Параметры фильтров могут быть оптимизированы по различным критериям. Недостатки фильтров на RC–элементах:
– коэффициент передачи меньше 1;
– большое выходное сопротивление фильтра требует, чтобы сопротивление нагрузки было значительно больше выходного сопротивления фильтра. Поэтому в настоящее время применяются активные фильтры на ОУ.