Входные цепи. Входные цепи радиоприемных устройств различных диапазонов

Входная цепь приемника на диапазонах ДВ, СВ и KB, как правило, состоит из одного-двух резонансных контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала и элементов связи антенны с этими контурами.
Входная цепь приемника при индуктивной связи с антенной должна настраиваться на диапазон частот от 3 до 1 5 Мгц. Установите коэффициент связи возможно более приближенным к допустимому или равным ему, если это возможно.
Входная цепь приемника имеет контур, идентичный с контуром УВЧ, поэтому можно считать, что такая же характеристика будет у входной цепи.
Входная цепь приемника состоит из одного-двух резонансных контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала и элементов связи антенны с этими контурами. Связь входного контура с антенной осуществляется с помощью катушки или конденсатора. В первом случае связь называется индуктивной, во втором - емкостной.
Входная цепь приемника обычно содержит два-три резонансных контура, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала. Эти контуры должны обеспечить защиту от помех со стороны зеркальных станций и мощных сигналов, создаваемых передатчиками, входящими в состав при-емно-передающей станции. Усилители высокой частоты обычно не применяются, и за входной цепью следует непосредственно смеситель.
Входная цепь приемника выполнена по схеме индуктивной связи входного контура с антенной Антенные катушки Lt, Lk, Lt, Ц и Lt2 имеют собственную резонансную частоту ниже нижней частоты принимаемого диапазона, что позволяет получить равномерный коэффициент передачи по диапазону.
Входная цепь приемника выполнена по схеме индуктивной связи входного контура с антенной. Антенные катушки L, Lt, L, La и Lit имеют собственную резонансную частоту ниже нижней частоты принимаемого диапазона, что позволяет получить равномерный коэффициент передачи по диапазону. Ан ченные катушки и катушки входных контуров неработающих диапазонов замыкаются накоротко.
Входная цепь приемника выполнена по схеме индуктивной связи входного контура с антенной. Антенные катушки L, L4, Lt, Ls и L12 имеют собственную резонансную частоту ниже нижней частоты принимаемого диапазона, что позволяет получить равномерный коэффициент передачи по диапазону. Антенные катушки и катушки входных контуров неработающих диапазонов замыкаются накоротко.
Входная цепь приемника может служить примером практического применения последовательного контура.
Входная цепь приемника на диапазонах ДВ, СВ и KB, как правило, состоит из одного-двух резонансных контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала, и элементов связи антенны с этими контурами.
Принципиальная схема двухдиапазэнного радиовещательного приемника прямого усиления с регенеративным каскадом. Входная цепь приемника собрана по схеме индуктивно-емкостной связи с антенной.
Входная цепь приемников СВЧ, являясь первым элементом, в основном определяет его шумовые свойства, поэтому одно из основных требований, предъявляемых к ней, - обеспечение максимального превышения уровня полезного сигнала над уровнем шумов, Напряжение шума, развиваемое во входном контуре, определяется его резонансным сопротивлением. При связи, близкой к оптимальной, при которой обеспечивается режим согласования антенной цепи со входным контуром, напряжение полезного сигнала становится максимальным, а напряжение шумов остается почти неизменным. Для достижения оптимальной связи вносимое в контур из антенны активное сопротивление должно быть равно собственному сопротивлению контура, нагруженного входным сопротивлением усилительного прибора.
Схемы входных цепей. Входными цепями приемника называются цепи, связывающие приемную антенну с первой усилительной ступенью. Назначение входных цепей заключается в том, чтобы передать напряжение сигнала с антенны на сетку первой лампы и ослабить напряжение помех.

Входными цепями приемника называются цепи, связывающие приемную антенну с первой усилительной ступенью. Назначение входных цепей заключается в том, чтобы передать напряжение сигнала с антенны на сетку первой лампы и ослабить напряжение помех. Существуют различные схемы входных цепей. Схема, изображенная на рис. 176, а, называется схемой емкостной связи с антенной. Приемную антенну обычно не настраивают на частоту принимаемого сигнала.
Входными цепями приемника называют цепи, связывающие приемную антенну с первой усилительной ступенью. Назначение входных цепей заключается в том, чтобы из множества сигналов различных частот, воздействующих на приемную антенну, выделить полезный сигнал и передать его на усилитель высокой частоты.
Особенностью входной цепи приемников является то что на ферритовоы стержне магнитной антенны размещена только катушка входного контура диапазона СВ, которая выполнена в виде двух отдельных катушек LI и Z.
Во входной цепи приемника выделяется полезный сигнал и предварительно ослабляются сигналы других станций. Усилитель высокой частоты УВЧ усиливает поступающие из входной цепи сигналы и осуществляет дальнейшее ослабление сигналов мешающих станций.
Задачей входных цепей приемников метровых и дециметровых волн как их первых элементов является не только усиление принятого из антенны сигнала, но и обеспечение наибольшего превышения уровня полезного сигнала над уровнем шумов. Это достигается последовательным согласованием антенны с фидером и фидера с входом приемника.
Спроектировав затем входную цепь приемника таким образом, чтобы его входное сопротивление также было чисто активным и близким к 150 Ом, можно обеспечить режим согласования во всем тракте передачи сигнала, наведенного в антенне, на вход автомобильного приемника.
Схема усилителя типа заземленный катод - заземленная сетка. Во входных цепях высокочувствительных приемников желательно применение триодов, отличающихся значительно меньшим, чем пентоды, уровнем шумов. Однако из-за большой емкости сетка - анод триоды могут работать в обычных цепях с заземленным катодом только при нейтрализации этой емкости. Если принять во внимание, что нейтрализация устойчива только при малых усилениях первого каскада, то возникает новое затруднение - выполнение второго каскада усилителя с низким уровнем шумов.
Во входных цепях приемника метрового диапазона используются колебательные контуры с трансформаторной или автотрансформаторной связью. Согласование в этих схемах достигается подбором степени связи, от которой зависит также величина напряжения полезного сигнала и отношения сигнал / шум.
Во входных цепях приемника метрового диапазона используются колебательные контуры с трансформаторной или автотрансформаторной связью. Согласование в этих схемах достигается подбором степени связи, от которой зависит величина напряжения полезного сигнала и отношение сигнал / шум.
Установив, что входная цепь приемника исправна, следует уменьшить выходное напряжение ГСС до 0 1 - 0 2 п и подключить ЛВ между сеточным гнездом лампы второго каскада и шасси.
Настройка гетеродина и входной цепи приемника без специальной измерительной аппаратуры является наиболее трудоемкой операцией и требует особого внимания.
Антенна связана со входной цепью приемника и вносит в нее активное и реактивное сопротивления.
Обычно флюктуации во входных цепях приемника состоят из отдельных импульсов, но эти импульсы возникают один за другим настолько часто, что нестационарные явления в приемнике от отдельных импульсов накладываются друг на друга. При большом количестве взаимно накладывающихся переходных процессов к их сумме можно применить центральную предельную теорему теории вероятностей. Эта теорема говорит о том, что закон распределения суммы независимых случайных величин, имеющих одинаковые функции распределения, стремится по мере увеличения числа слагаемых к нормальному независимо от того, каков закон распределения слагаемых. Именно таким случаем является сложение огромного числа тепловых флюктуации и вызванных ими нестационарных процессов.

В каких случаях - применяют индуктивно-емкостную связь антенны с входной цепью приемника.
См периодически подаются исследуемый сигнал iic, смешанный с шумом входных цепей приемника, и шум (сигнал) опорного генератора шума ОГ. В синхронном детекторе СД шум опорного генератора вычитается, чем достигается ослабление влияния собственных шумов приемника на результат измерения.

Входные цепи радиоприемников

Глава 3. Входные цепи

радиоприемников

Назначение входных цепей

Входными цепями (ВЦ) радиоприемника называют цепи, связывающие

антенно-фидерную систему с первым усилительным или преобразовательным

каскадом приемника.

Основными назначениями ВЦ являются:

передача принятого сигнала от антенны к входу этих каскадов;

предварительная фильтрация внешних помех.

Обычно ВЦ представляют собой пассивный четырехполюсник, содержащий колебательные контуры. Наибольшее распространение получили одноконтурные ВЦ. Многоконтурные входные цепи применяются только при высоких требованиях к избирательности входной цепи.

Типовые схемы входных цепей На рис. 4.1 – 4.4 приведены некоторые часто встречающиеся схемы одноконтурных входных цепей. Схемы отличаются способами связи входного контура с антенной. На рис. 4.1 приведены схемы с трансформаторной связью между контуром LKCK и антенной.

Рис. 4.1. Схемы с трансформаторной связью одноконтурной входной цепи с антенной: а – с биполярным транзистором; б – с полевым транзистором Входные цепи радиоприемников В схемах на рис. 4.2 использована емкостная связь входного контура с антенной, а в схемах на рис. 4.3 входной контур связан с антенным фидером через автотрансформатор.

Подключение входного контура к активному элементу может быть полным или частичным в зависимости от входного сопротивления последнего Имеющий малое входное сопротивление биполярный транзистор обычно подключается частично, у полевого возможно полное включение.

Рис. 4.2. Схемы с емкостной связью одноконтурной входной цепи с антенной Рис. 4.3. Схемы с трансформаторной связью одноконтурной входной цепи с фидером На рис. 4.4 приведена одна из наиболее распространенных схем двухконтурной ВЦ.

Здесь связь первого контура с антенной - трансформаторная.

Связь между контурами - внутриемкостная через конденсатор Ссв1 и внешнеемкостная через Рис. 4.4. Схема двухконтурной входной цепи Ссв2.

Входные цепи радиоприемников Двухконтурная ВЦ позволяет получить более близкую к прямоугольной амплитудно-частотную характеристику, следовательно, повысить избирательность.

Основные параметры входных цепей Основными электрическими характеристиками ВЦ являются:

1. Коэффициент передачи напряжения, который определяется отношением напряжения сигнала на входе первого активного элемента приемника (Uвх) к ЭДС сигнала в антенне EА, а в случае магнитной (ферритовой) антенны – к напряженности поля сигнала.

2. Полоса пропускания - ширина области частот с допустимой неравномерностью коэффициента передачи.

3. Избирательность, характеризующая уменьшение коэффициента передачи напряжения при заданной расстройке K(f) по сравнению с резонансным значением К0.

Входная цепь вместе с УРЧ обеспечивает заданную избирательность приемника по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты, а также общую предварительную фильтрацию помех.

4. Перекрытие заданного диапазона частот. Входная цепь должна обеспечивать возможность настройки на любую частоту заданного диапазона приемника, и при этом ее показатели (коэффициент передачи, полоса пропускания, избирательность и т. п.) не должны заметно изменяться.

Диапазон рабочих частот характеризуется коэффициентом перекрытия диапазона kд, равным отношению максимальной частоты настройки к минимальной.

5. Постоянство параметров входной цепи при изменении параметров антенны и активного элемента. Это важно при ненастроенных антеннах, которые вносят в ВЦ активное и реактивное сопротивления. Вносимое активное сопротивление увеличивает потери ВЦ, что приводит к расширению полосы пропускания и ухудшению избирательности. Вносимое реактивное сопротивление приводит к изменению настройки ВЦ.

Эквиваленты приемных антенн Эквивалентную схему приемной антенны можно представить в виде генератора с ЭДС EA (или с током IА) и внутренним сопротивлением ZA.

Внутреннее сопротивление генератора ЭДС в общем случае содержит активную и реактивную составляющие, т.е. ZA = RA + jXA. Если антенна обеспечивает прием сигнала в диапазоне частот, то такая антенна содержит реактивную составляющую сопротивления и в теории радиоприема называется ненастроенной. При работе приемника на фиксированной частоте применяют настроенные антенны. Внутреннее сопротивление настроенной антенны чисто активно.

Внутреннее сопротивление ненастроенных антенн сложным образом зависит от частоты. Однако если размеры антенны невелики по сравнению с длиной волны, то для диапазонов длинных, средних и коротких волн (ДВ, СВ, КВ) можно подобрать относительно простые эквиваленты антенн. Так, для диапазонов ДВ и СВ эквивалентные сопротивления антенны можно в первом приближении представить в виде емкости CA, а величина EA может быть найдена из выражения где E – модуль напряженности электрической составляющей поля сигнала в месте приема; lA – действующая высота антенны.

Эквивалентная схема входной цепи Эквивалентная схема одноконтурной входной цепи представлена на рис. 4.5. Здесь антенно-фидерная цепь представлена генератором тока IА с проводимостями GA и BA, которые в общем случае включают в себя параметры элементов связи антенны с контуром. Вход первого активного элемента приемника вместе с цепями смещения представлен проводимостями Gвх и Bвх.

На схеме показано автотрансформаторное подключение контура к антенной цепи и к входу активного элемента с коэффициентами трансформации m и n.

Эквивалентную схему можно преобразовать к виду, показанному на рис. 4.6, если произвести пересчет входных и выходных параметров к колебательному контуру.

Рис. 4.6. Преобразованная эквивалентная схема входной цепи Здесь пересчитанные параметры GА= m2GА; BА = m2BА; Gвх= n2 G вх;

Bвх = n2 B вх.

Как видно из эквивалентных схем, общая емкость контура включает в себя пересчитанные к колебательному контуру емкости антенны и активного элемента, а общая активная проводимость контура включает в себя пересчитанные проводимости антенны и активного элемента. Следовательно, параметры антенны и входной проводимости активного элемента влияют на частоту настройки и добротность (избирательность) контура входной цепи.

Входные цепи при работе с ненастроенными антеннами Входная цепь с емкостной связью с антенной Схема ВЦ и эквивалента антенны в диапазонах длинных и средних волн изображена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Эквивалент антенны и ВЦ с емкостной связью Входная цепь состоит из емкости связи Cсв и контура, настраиваемого на частоту принимаемого сигнала конденсатором переменной емкости C.

Величина емкости Cсв выбирается небольшой и составляет единицы пикофарад. Это делается потому, что приемники СВ, ДВ диапазонов работают, как правило, с нештатными антеннами, величина параметров которых может изменяться в больших пределах. Для того чтобы антенна слабо влияла на ВЦ, ее связь с контуром входной цепи выполняют слабой.

Модуль резонансного коэффициента передачи ВЦ где КЭ – эквивалентное затухание контура;

L – индуктивность контура.

Квадратичная зависимость K 0 от частоты настройки ВЦ объясняется тем, что каждая из величин, определяющая напряжение на выходе входной цепи (ток I А и эквивалентное сопротивление контура), пропорциональна величине f0.

Изменение резонансного коэффициента передачи входной цепи с емкостной связью с антенной по диапазону показано на рис. 4.8.

Рис 4.8. Изменение модуля резонансного коэффициента передачи входной цепи с емкостной связью с антенной при перестройке; ДРЧ ВхУ – диапазон рабочих частот входного устройства Избирательные свойства ВЦ при больших расстройках определяются контуром этой цепи (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Изменение полосы пропускания в диапазоне частот При перестройке контура в диапазоне частот от f0min до f0max, если затухание контура ВЦ неизменно в диапазоне рабочих частот, амплитудночастотная характеристика контура расширяется, что приводит к ухудшению избирательных свойств ВЦ.

Входная цепь с индуктивной связью с антенной Элементы CA и L1 образуют антенную цепь.

Рис. 4.10. Эквивалент антенны и ВЦ с индуктивной связью Магнитная связь M между контуром входной цепи и антенной цепью выбирается слабой, поэтому вносимыми сопротивлениями из одной цепи в другую в первом приближении можно пренебречь.

Модуль коэффициента передачи ВЦ Различают два вида ВЦ с индуктивной связью. Если fA f0 max, входная цепь называется входной цепью с укороченной антенной, если fA f0 min – входной цепью с удлиненной антенной. Здесь f0 min и f0 max – соответственно максимальная и минимальная рабочие частоты диапазона перестройки ВЦ.

Случай, когда fA находится посередине диапазона перестройки ВЦ, на практике обычно не встречается. Это объясняется существенной неравномерностью коэффициента передачи ВЦ в диапазоне рабочих частот, когда резонансная частота антенной цепи оказывается в его пределах.

Рассмотрим два предельных случая: fA f0 max. и fA f0 min.

В первом случае, при сильном укорочении антенны, величина K пропорциональна 0. Это объясняется тем, что ток I А при сильном укорочении пропорционален величине 0 и вносимая в контур ВЦ ЭДС EВН оказывается пропорциональна квадрату частоты.

Во втором случае, т. е. при сильном удлинении антенны, ток в антенной цепи обратно пропорционален частоте входного сигнала. Поэтому вносимая в контур ВЦ ЭДС оказывается независимой от частоты сигнала. Следовательно, напряжение на выходе ВЦ и коэффициент передачи постоянны в диапазоне частот перестройки ВЦ при условии постоянства затухания контура, что в большинстве случаев является достоинством.

Рис 4.11. Изменение модуля резонансного коэффициента передачи входной цепи с индуктивной связью с антенной при перестройке; слева – при укороченной антенне, справа – при удлиненной Недостатком ВЦ с индуктивной связью при сильном удлинении антенны является малая величина резонансного коэффициента передачи. По этой причине такая связь редко используется на практике.

Избирательные свойства входной цепи с индуктивной связью с антенной определяются избирательными свойствами нагруженного контура этой цепи.

При больших расстройках следует также учитывать влияние антенного контура.

Входная цепь с индуктивно-емкостной связью с антенной Схема входной цепи и эквивалента антенны изображена на рис.. В рассматриваемой ВЦ используется два вида связи с антенной:

емкостная и индуктивная. Схема линейна, поэтому коэффициенты передачи суммируются. При индуктивной связи используется «удлиненная» антенна с малым «удлинением». За счет емкостной связи коэффициент передачи входной цепи увеличивается с ростом частоты настройки, за счет индуктивной уменьшается.

Рис. 4.12. Входная цепь и эквивалент антенны при индуктивно-емкостной связи Совместная электрическая и магнитная связь приводит к тому, что модуль резонансного коэффициента передачи слабо зависит от частоты настройки входной цепи, а по величине оказывается значительно большим, чем в случае индуктивной связи при сильном «укорочении» антенны. Такого вида ВЦ находят широкое практическое применение.

Настройка входной цепи Для получения заданного коэффициента перекрытия на всех поддиапазонах в контурах используют добавочные конденсаторы C1 и С2 (рис.

4.13), которые уменьшают влияние емкости Ск на частоту настройки контура и, следовательно, уменьшают коэффициент перекрытия.

Рис. 4.13. Получение заданного коэффициента перекрытия диапазона В связи с микроминиатюризацией аппаратуры для настройки контуров вместо громоздких механических блоков конденсаторов переменной емкости (КПЕ) в настоящее время обычно применяют варикапы. Главное преимущество варикапов - малые размеры, механическая надежность, простота автоматического и дистанционного управлений настройкой.

Схемы включения варикапов в колебательный контур приведены на рис.

4.14. Регулирующее напряжение на диоды подается потенциометром от стабилизированного источника. Резистор нужен для уменьшения шунтирующего действия на резонансный контур цепи управления настройкой.

Недостатком варикапов в сравнении с КПЕ является нелинейность при больших уровнях сигналов и помех. Ослабить нелинейные эффекты можно известным приемом - применением балансных (двухтактных) схем. В данном случае такой схемой является встречно-последовательное включение двух варикапов (рисунок справа).

Для настройки контуров с помощью варикапов целесообразно применять не механические регуляторы напряжения со скользящими контактами, а электронные источники регулирующего напряжения – синтезаторы напряжения. Они содержат генератор импульсов и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), являющийся источником ступенчатого настроечного напряжения колебательного контура. Управляющее устройство для настройки может содержать микропроцессор (МП), запоминающее и программное устройства, а также органы ручного управления.

Переключение поддиапазонов может осуществляться как переключателями со скользящими контактами, так и электронными ключами, в качестве которых служат коммутационные диоды. Переключатели со скользящими контактами имеют низкую надежность и затрудняют автоматическое и дистанционное управление переключением. Электронные ключи на коммутационных диодах просты и надежны, позволяют осуществлять автоматическое и дистанционное управление полностью на электронных узлах. Их недостаток – нелинейность диодных ключей при сильных помехах, которая приводит к ухудшению многосигнальной избирательности.

Переключение поддиапазонов – более сложная задача, чем электронная настройка. Поэтому разработчики радиоаппаратуры стараются не применять переключение поддиапазонов во входных цепях. Такая возможность появляется при инфрадинном построении приемника, когда первая промежуточная частота выбрана выше максимальной частоты диапазона приемника и зеркальный канал расположен далеко за пределами диапазона принимаемых частот. В качестве входной цепи в таких приемниках обычно применяют неперестраиваемые фильтры низких частот.

Входные цепи при настроенной антенне Настроенные антенны применяются, как правило, при приеме на метровых и более коротких волнах, а также при профессиональном приеме на декаметровых волнах, например на магистральных линиях связи. В этих случаях обычно предъявляются высокие требования к чувствительности приемника, которая ограничена его собственными шумами, поэтому важно обеспечить наилучшую передачу сигнала от антенны к входу УРЧ.

Коэффициент передачи имеет максимальное значение при согласовании антенны с фидером, а фидера с входом приемника. При этом в фидере имеет место режим бегущей волны, что необходимо также для устранения искажений сигнала, вызванных отражениями при большой длине фидера.

Согласование фидера с входом приемника и получение заданного результирующего затухания достигаются выбором коэффициентов трансформации. Резонансный коэффициент передачи при согласовании определяется выражением Здесь параметр D определяет допустимое увеличение затухания контура входной цепи за счет его нагрузки активной проводимостью антенны и входной проводимостью активного элемента: D = d экв /d к. При высокой добротности контура входной цепи допустимый коэффициент расширения полосы пропускания D становится большим. В этом случае предельный коэффициент передачи входной цепи определяется только сопротивлением антенны и входной проводимостью активного элемента.

Настроенные антенны обычно имеют достаточно широкую полосу пропускания, поэтому можно не учитывать изменения их сопротивления при расстройках. Тогда резонансная кривая входной цепи будет зависеть в основном от характеристики эквивалентного контура.

Кроме режима согласования применяется режим оптимального рассогласования, обеспечивающий минимальный коэффициент шума приемника и, следовательно, его наивысшую чувствительность. Обычно расчет входной цепи ведут в режиме согласования, а оптимального рассогласования добиваются при настройке приемника путем небольшого увеличения связи контура с антенной.

Входные цепи приемников СВЧ Как и на умеренно высоких частотах, входные цепи СВЧ диапазона имеют характер резонансных систем или фильтров, однако специфика микроволнового диапазона делает их схемную, а главное конструктивную реализацию совершенно другой, поскольку на частотах выше 300...500 МГц они выполняются на элементах с распределенными параметрами.

По способу реализации резонаторы СВЧ делят на плоскостные и объемные. Плоскостные резонаторы выполняются на основе линий передачи различных типов: несимметричной и симметричной микрополосковой (МПЛ), щелевой, копланарной и др. В дециметровом диапазоне применяют отрезки коаксиальных линий Конструктивно резонатор может быть короткозамкнутым или разомкнутым на конце. При электрической длине меньше четверти длины волны короткозамкнутый отрезок эквивалентен индуктивности, а разомкнутый – емкости. Линии, длина которых кратна четверти длины волны, становятся резонансными и эквивалентными соответственно параллельному или последовательному контуру. Короткозамкнутые резонаторы на микрополосковых линиях имеют малые размеры, малые потери на излучение и сравнительно высокую добротность (Q = 200...300), но из-за наличия короткозамыкателя сложнее технологически. Простые в изготовлении разомкнутые на конце резонаторы вследствие потерь на излучение имеют более низкую добротность (Q « 100).

В СВЧ тракт резонаторы включаются по схеме двух- или четырехполюсника. На их основе могут образовываться составные резонаторы. Кроме прямоугольных, применяют плоские резонаторы также круглой, эллиптической и кольцевой формы. Перестройка частоты плоских резонаторов может быть механической – изменением размеров, а также электрической обычно с помощью включенного в резонатор варикапа.

Применяемые в РПрУ СВЧ более высокодобротные объемные резонаторы делятся на твердотельные и полые. Твердотельные резонаторы представляют собой небольшие объемы диэлектрика или феррита, в которых имеет место объемный резонанс электромагнитного поля. Диэлектрические резонаторы представляют собой диски, цилиндры, бруски, кольца и т.п., форма, размеры и диэлектрическая проницаемость которых выбраны так, чтобы в них на заданной частоте выполнялись условия электромагнитного резонанса вследствие явления полного внутреннего отражения электромагнитной волны.

Такие резонаторы весьма компактны. Собственная добротность диэлектрических резонаторов на сантиметровых волнах достигает нескольких тысяч и может быть еще увеличена путем охлаждения.

В СВЧ тракт диэлектрические резонаторы включаются двумя способами.

При первом способе резонатор включается между двумя несвязанными линиями передачи, например, расположенными ортогонально или разделенными участком волновода. На резонансной частоте диэлектрический резонатор возбуждается, и линии оказываются связанными его полем. При втором способе диэлектрический резонатор находится вне основного тракта и связан с ним электромагнитными полями. На резонансной частоте диэлектрический резонатор возбуждается, его переизлученное поле компенсирует поле падающей волны и в тракте возникает стоячая волна.

Вдали от резонанса диэлектрический резонатор не возбужден, и вся мощность в тракте поступает в нагрузку. Подстройка частоты диэлектрического резонатора достигается внесением в его электрическое поле металлических или диэлектрических тел.

Наиболее типичный ферритовый резонатор представляет собой тщательно отшлифованную сферу диаметром 0,3...1 мм из монокристалла железоиттриевого граната (ЖИГ), помешенную в центре двух ортогонально расположенных петель связи, плоскость которых совпадает с направлением постоянного подмагничивающего поля. Каждая из петель соединена одним концом с подводящей (отводящей) линией, а другой ее конец заземлен по СВЧ с помощью четвертьволнового отрезка. При определенном сочетании внешних магнитного и СВЧ полей в такой сфере из-за физических свойств феррита возникает ферромагнитный резонанс, и если из-за ортогональности расположения петель связи связь между входом и выходом ферритового резонатора отсутствует, то при резонансе через сферу ЖИГ энергия СВЧ передается от входа к выходу.

Одним из главных достоинств ферритовых резонаторов является возможность получения больших значений добротности (Q = 104) вплоть до миллиметровых волн, причем это единственный тип резонаторов СВЧ, резонансная частота которых не зависит от размеров, а определяется только напряженностью постоянного подмагничивающего поля. Другое важное достоинство ФР - возможность весьма широкодиапазонной перестройки резонансной частоты изменением напряженности магнитного поля.

Недостатком ФР является сильная зависимость резонансной частоты от температуры.

Полые объемные резонаторы в радиоприемной технике в настоящее время используются крайне редко из-за плохих массогабаритных показателей и низкой конструктивной и технологической совместимости с другими узлами и блоками РПрУ, выполненными по интегральной технологии. К их достоинствам относится возможность реализации очень высоких добротностей, а также надежная экранировка от воздействия внешних электромагнитных полей. Регулярные объемные резонаторы представляют собой отрезки волноводных или коаксиальных линий передачи, замкнутых на концах. Существуют также радиальные, спиральные резонаторы, кольцевые резонаторы бегущей волны и др. Соединения отрезков линий передачи, в том числе различных типов и в сочетании с элементами с сосредоточенными параметрами, образуют резонаторы сложной формы.

Наиболее распространенными узлами ВЦ приемников СВЧ являются разнообразные фильтры, различающиеся по виду электрических характеристик (полосовые, режекторные, верхних частот).

Наиболее широко в РПрУ СВЧ применяются полосовые и режекторные фильтры на микрополосковых линиях. Простейшие полосовые фильтры на микрополосковых линиях представляют собой последовательно связанные через торцевые емкости полуволновые разомкнутые резонаторы (рис. 4.15).

Ширина полосы пропускания этих ПФ определяется шириной зазоров между резонаторами: чем меньше зазор, тем сильнее связь и шире полоса П.

Рис. 4. 15. Конструкции входных цепей на микрополосковых линиях На рис. 4.16 и 4.17 приведены варианты подключения резонаторов на коаксиальных линиях и объемных резонаторов.

Для устранения влияния изменений комплексного выходного сопротивления антенно-фидерного тракта на характеристики первого каскада радиоприемного устройства между выходом тракта и входом каскада включают невзаимные ферритовые устройства – вентили или циркуляторы.

Рис.4.16. Входные устройства приемников дециметрового диапазона на коаксиальных резонаторах со связью с антенной при помощи петли (а), зонда (б), непосредственного контакта (в) Рис. 4.17. Входные устройства приемников сантиметрового диапазона на объемных резонаторах со связью с антенной при помощи: диафрагмы (а), петли (б), зонда (в) При работе приемника и передатчика с общей антенной используются антенные переключатели, выключатели на p-i-n диодах или газовых разрядниках и ограничители. В ряде случаев применяются управляемые аттенюаторы.

Основные выводы Входная цепь должна наиболее полно передавать энергию сигнала из антенны в первый каскад приемника и осуществлять предварительную фильтрацию сигнала от помех.

Входная цепь содержит фильтр и цепи связи фильтра с антенной и усилительным элементом последующего каскада.

Коэффициент передачи по напряжению входной цепи можно определить как произведение коэффициентов передачи цепи связи фильтра с антенной, эквивалентного фильтра и цепи связи фильтра с усилительным элементом последующего каскада.

АЧХ, ФЧХ и селективность входной цепи определяются в основном АЧХ, ФЧХ и селективностью резонансного контура и зависят от его эквивалентного затухания.

Эквивалентное затухание контура входной цепи определяется его конструктивным затуханием и вносимыми затуханиями со стороны антенной цепи и со стороны последующего каскада.

Максимальный коэффициент передачи входной цепи обеспечивается при оптимальной связи антенной цепи и входа последующего каскада с контуром, при которой вносимое в контур затухание из антенной цепи равно вносимому затуханию от последующего каскада. Для получения К0max контур должен иметь малые потери.

Изменение резонансного коэффициента передачи входной цепи по диапазону в основном определяется изменением коэффициента передачи цепи связи ее фильтра с антенной.

При емкостной связи с антенной и при емкостной перестройке контура входной цепи коэффициент передачи резко изменяется по диапазону, поэтому этот вид связи применяют в недорогих приемниках, при малом коэффициенте перекрытия диапазона и т. д.

Сравнительно небольшое изменение К0 в рабочем диапазоне частот можно получить при трансформаторной связи с «удлиненной» антенной.

Во входной цепи можно осуществить согласование по мощности сигнала, соответствующее максимальному коэффициенту передачи, и согласование по шумам, при котором коэффициент шума приемника минимален.

Если шумы УРЧ велики по сравнению с шумами входной цепи, то минимум коэффициента шума входной цепи совместно с УРЧ получается практически при оптимальной связи.

Улучшение коэффициента шума по сравнению с его значением при оптимальной связи пропорционально доле шумов усилительного элемента в общих шумах схемы. Если шумы УРЧ малы, то минимум коэффициента шума получается при связи, более сильной, чем необходимо для согласования по мощности сигнала.

На частотах низке 100 МГц контур входной цепи выполняется на сосредоточенных LC-элементах. В диапазонах длин волн короче 1 м качестве колебательного контура входной цепи используют цепи с распределенными параметрами. В диапазоне дециметровых длин волн наиболее широко используются отрезки коаксиальных или полосковых линий.

Применение полосковых линий позволяет выполнить узлы и резонансные цепи приемника в едином технологическом цикле по интегральной технологии. В диапазоне сантиметровых и более коротких длин волн наряду с полосковыми линиями в качестве избирательных систем входных цепей применяют объемные резонаторы.

Контрольные вопросы 1. Укажите назначение и перечислите основные характеристики ВЦ.

2. Почему настройка контура ВЦ с помощью переменной емкости предпочтительнее настройки переменной индуктивностью?

3. Нарисуйте схемы ВЦ с разными видами связи контура с антенной и объясните назначение элементов.

4. Составьте эквивалентные схемы ВЦ с различными видами связи контура с антенной.

5. Какими параметрами определяется коэффициент передачи ВЦ?

Условия получения максимального коэффициента передачи ВЦ?

6. Условия согласования антенны со входом приемника?

7. Из каких соображений выбирается связь входного контура с настроенной антенной? Схемы связи?

8. Из каких соображений выбирается связь входного контура с ненастроенной антенной? Почему? Схемы связи?

9. От чего зависит избирательность ВЦ?

10. От чего зависит ширина полосы пропускания ВЦ?

11. Как выбирается связь входного контура с активным элементом?

12. Перечислите основные типы объемных резонаторов и фильтров СВЧ.

используемых в качестве ВЦ РПрУ. Опишите их достоинства и недостатки.

13. Какими соображениями руководствуются при выборе типа АЧХ (максимально плоская, равноволновая, эллиптическая) входных фильтров СВЧ РПрУ?

Задачи для самоконтроля 1. Преселектор приемника перестраивается переменным конденсатором с емкостью 16 пФ … 318 пФ.

Индуктивность контура 0,273 мГн, емкость монтажа 20 пФ.

Рассчитайте крайние частоты диапазона перестройки приемника.

2. В одноконтурном селективном усилителе емкость контура увеличена, а индуктивность контура уменьшена в одинаковое количество раз.

Как изменятся (уменьшатся, или увеличатся) резонансное усиление и полоса пропускания, если добротность контура и параметры схемы не изменились?

3. Почему в диапазонных РПрУ один из конденсаторов контура делают подстроечным? Почему необходимо предусматривать некоторое изменение индуктивности контурной катушки?

4. Рассчитайте эквивалентную добротность контура входной цепи для вещательного РПрУ, исходя из требуемой полосы пропускания, которая в диапазоне СВ должна быть не менее 9 кГц, а частотная избирательность на крайних частотах полосы пропускания (540 – кГц) не превышает 3 дБ.

Список литературы 1. Колосовский Е. А. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие для вузов. – М: Горячая линия-Телеком, 2007. - 456 с.: ил.

2. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н. Н. Фомин, Н. Н.

Буга, О. В. Головин и др.; Под редакцией Н. Н. Фомина. - 3-е издание, стереотип. - М. : Горячая линия - Телеком, 2007. - 520 с.: ил.

3. 1. Микроэлектронные устройства СВЧ / Г.И. Веселое, Е.Н. Егоров, Ю.Н.

Алехин и др.; Под ред. Г.И. Веселова. - М: Высшая школа, 1988. - 4. 2. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи / Л.С. Гассанов, А.А.

Липатов, В.В. Марков, II.А. Могильченко. - М.: Радио и связь, 1988. - 5. 3. Микроэлектронные устройства СВЧ / Н.Т. Бова, Ю.Г. Ефремов, В.В.

Конин и др. К.Техника, 1984. 184с.

6. 4. Плакснеико В.С. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ 1999. 108 с.

Похожие работы:

«УДК 004.75 ЭФФЕКТИВНЫЙ ЗАПУСК ГИБРИДНЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ В ГРИДЕ1 А.П. Крюков, М.М. Степанова, Н.В. Приходько, Л.В. Шамардин, А.П. Демичев В работе рассматривается способ эффективного запуска в гриде гибридных задач, совместно использующих технологии MPI и OpenMP. Для гибкого управления параметрами запуска параллельных задач на суперкомпьютерных (СК) ресурсах была расширена спецификация языка описания задач. Поддержка новых атрибутов реализована для всех ключевых компонентов инфраструктуры....»

«Еженедельный бюллетень информационного мониторинга ситуации по гриппу за период 05.09.2010-11.09.2010 Выпуск № 24 Содержание Стр. Раздел I. Информация о ситуации по вирусам гриппа человека 2 1. Информация сайта штаб-квартиры ВОЗ 2 2. Информация сайта ЕРБ ВОЗ 2 3. Информация сайта регионального бюро ВОЗ для стран Юго-Восточной Азии 2 4. Информация сайта Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний (ECDC) 3 5. Информация сайта CDC 6. Информация сайта Минздравсоцразвития РФ 7....»

«ОГЛАВЛЕНИЕ БЛАГОДАРНОСТИ СТРУКТУРА КНИГИ ОТ АВТОРА 1. УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ УЧЕТ. НАЗНАЧЕНИЕ. ОТЛИЧИЯ ОТ ДРУГИХ ВИДОВ УЧЕТА 1.1. Назначение учета. Пользователи учетной информации 1.1.1. Назначение учета 1.1.2. Пользователи учетной информации 1.2. Бухгалтерский и управленческий учет. Основные акценты 1.3. Налоговый учет 1.4. Характеристики информации управленческого учета Терминология Задачи 2. ЗАТРАТЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В УПРАВЛЕНЧЕСКОМ УЧЕТЕ 2.1. Понятия затраты и расходы. Момент признания затрат и...»

«Учебные материалы CLEAR Бюджетирование ориентированное на результаты Пособие Отредактированный проект руководства по состоянию на июль 2011 гг. Переведено с английского оригинала с разрешения Секретариата CLEAR. CLEAR (Центры обучения в области оценки и результатов) это глобальная инициатива, направленная на укрепление потенциала развивающихся стран в области мониторинга и оценки (M&E) и управления ориентированного на результаты (PM), чтобы сделать упор на принятии решений на основе результатов...»

«Центральная комиссия Республики Беларусь ПРОЕКТ по выборам и проведению республиканских референдумов Центральная комиссия Республики Беларусь по выборам и проведению республиканских референдумов УТВЕРЖДЕНО Постановление Центральной комиссии Республики Беларусь по выборам и проведению республиканских референдумов 00.00.2012 № ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ОКРУЖНЫХ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ КОМИССИЙ ПО ПОДГОТОВКЕ И ПРОВЕДЕНИЮ ВЫБОРОВ ДЕПУТАТОВ ПАЛАТЫ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ НАЦИОНАЛЬНОГО СОБРАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ...»

«Республика Молдова ПРАВИТЕЛЬСТВО ПОСТАНОВЛЕНИЕ Nr. 1047 от 08.11.1999 о преобразовании автоматизированной информационно-поисковой системы Автомобиль в Государственный регистр транспорта и введении тестирования автомобилей и прицепов к ним Опубликован: 12.11.1999 в Monitorul Oficial Nr. 126-127 статья № : 1113 ИЗМЕНЕНО ПП14 от 18.01.08, МО13/19.01.08 ст.75 ПП1269 от 21.11.07, МО184-187/30.11.07 ст.1320 ПП407 от 18.04.06, МО70-72/05.05.06 ст.462 ПП30 от 10.01.06, MO13-15/24.01.06 ст....»

«Annotation Эта книга откроет вам секреты изготовления различных изделий из кожи, которые вы с легкостью и без лишних затрат сможете сделать своими руками. Вы познакомитесь с различными видами кожи и способами ухода за ней. Благодаря простым и доступным рекомендациям автора, иллюстрированным рисункам, чертежам и наглядным схемам вы быстро освоите основные приемы работы с кожей. Станете настоящим профессионалом в изготовлении декоративных изделий, модных украшений и оригинальных деталей одежды....»

«6 ПРАВИТЕЛЬСТВО СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ДЕПАРТАМЕНТ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИКАЗ 19"0[) N!! г. Екатеринбург о внесении изменений в лесохозяйственный регламент Верх-Исетского лесничества, утвержденный приказом Министерства природных ресурсов Свердловекой области от 31.12.2008.М! 1768 В соответствии с подпунктом 1 пункта 1 статьи 83, пунктом 2 статьи 87 Лесного кодекса Российской Федерации, пунктом 9 приказа Федерального агентства лесного хозяйства Российской Федерации от 04.04.2012...»

«ЭНТОМОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОЗРЕНИЕ, ХС, 3, 2011 ПОТЕРИ НАУКИ УДК 92 С. А. Белокобыльекий, д. Р. Каспарян, А. С. Лелей, © А. П. Расницын и В. А. Рихтер ПАМЯТИ В. И. ТОБИАСА (1929-2011) А. ВЕIЛКОВУLSКIJ, D. R. KASPARYAN, А. S. LELEJ, июля г., не дожив всего дня до своего 82-летия, ушел из жизни 2 2011 главный научный сотрудник Зоологического института РАН, доктор биоло­ гических наук, профессор, академик РАЕН, президент Русского...»

«Дом, который построим мы Урок толерантности для детей 9 – 11 лет Цель мероприятия: воспитание толерантности (терпимости) через общечеловеческие ценности. Мы живём в общем доме, все мы разные, но планета у нас одна. И как раз потому, что нас так много, и что мы живём все рядом – необходимо жить в мире и согласии, в дружбе и уважении, протягивать друг другу руку помощи. Именно поэтому мы не можем делать всё, что вздумается. Плохо, когда люди воюют, ссорятся, не умеют мирно договариваться. Нужно...»

«Ирина Логвина, Людмила Рождественская Формирование навыков функционального чтения Книга для учителя (II – III ступень обучения) Курс для учителей русского языка как родного 2012 Koostajad: Irina Logvina, Ljudmila Rodestvenskaja/ Ирина Логвина, Людмила Рождественская Projekti toetatakse Euroopa Sotsiaalfondi meetme „Kooli poolelijtmise vhendamine, haridusele juurdepsu suurendamine ning ppe kvaliteedi parandamine“ alameetme „Phikooli ja gmnaasiumi riiklikele ppekavadele vastav ldharidus“ raames....»

«Мастер-класс 74 Амбисоник – трехмерная система пространственного звука 82 Гитара для начинающих. Техника игры - основные приемы 12 Книга Звукозапись: Акустика помещений 109 Книга Живой звук - второе издание Шоу-базис 86 Сказки для взрослых 92 Элементарная частица шоубизнеса. Feedback Выставки IV SIB- 1 Музыка. Театр. Кино 35 CSTB III ShowTex Новости 4 Новости 14 События Музыкальный салон 16 MindPrint. Устройство для домашней звукозаписи TRIO 18 Behringer. Новинки 2005 года. 20 X-Treme. 10 лет...»

«Негосударственное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа № 38 открытого акционерного общества Российские железные дороги Утверждаю Рассмотрено на заседании методического совета. Директор НОУ СОШ №38 Заместитель директора по УР _Сухоруков В.В. Шелковников И.В. Рабочая программа по окружающему миру для 1 класса на 2013 – 2014 учебный год Составлена учителем начальных классов Ананьевой Юлией Александровной ОКРУЖАЮЩИЙ МИР 1 КЛАСС Пояснительная записка 1. Роль и место...»

«Библиотека Альдебаран: http://lib.aldebaran.ru Олег Панков Очки-убийцы Аннотация Если у вас, дорогой читатель, появились проблемы со зрением, советуем вам не откладывать, а начинать регулярно заниматься по предложенной в этой книге методике восстановления зрения и общего оздоровления ор ганизма. Вы, безусловно, почувствуете положительные результаты уже через 30 дней занятий. Однако мы вам настоятельно рекомендуем не прекращать занятий, а продолжать заниматься профилактически. В этом случае вы...»

«ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ Курс Семестр.. 7-8 Лекции.. 34 Лабораторные занятия.. 52 Всего аудиторных занятий.. 86 Самостоятельная работа.. 74 Всего по дисциплине.. 160 Зачет.. 7 сем. Экзамен.. 8 сем. ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ Курс Семестр.. Лекции.. Лабораторные занятия.. Зачет.. Всего аудиторных занятий.. Самостоятельная работа.. Всего по дисциплине.. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Целью учебной дисциплины Товароведение, биологическая безопасность и экспертиза...»

«Дэвид Уайз ЛОВУШКА ДЛЯ ТИГРА Секретная шпионская война Америки против Китая Оригинал: David Wise. Tiger Trap: America’s Secret Spy War with China, Hоughton Mifflin Harcourt, Boston – New York, USA, 2011 Книгу на английском языке в полном виде с примечаниями и фотографиями, в формате pdf, можно скачать в Библиотеке на сайте Игоря Ландера, http://lander.odessa.ua/lib.php Сокращенный перевод с английского Виталия Крюкова, Киев, Украина, 2011 (исключены примечания с указаниями источников...»

«Владимир Набоков Пнин Владимир Владимирович Набоков Пнин (опубл. 1957) - четвертый англоязычный роман Владимира Набокова, жизнеописание профессора Тимофея Павловича Пнина - изгнанника, оказавшегося в Америке и преподающего русский язык в небольшом частном университете. Незадачливый, чудаковатый, трогательно нелепый - своеобразный Дон-Кихот университетского городка, - он продолжает любить свою вероломную жену Лизу Глава первая 1 Пожилой пассажир, сидевший у окна по северной стороне неумолимо...»

«1 С.М. Рытов – a Mensch и ученый Alexander Kaplan (Александр Каплан) Johns Hopkins University, Baltimore, MD, 21218, USA [email protected] Мело, мело по всей земле Во все пределы. Свеча горела на столе, Свеча горела. Время идет, и люди уходят. Свет одних отброшен на тысячелетия, даже само время считают от некоторых, а других помнят только в их семье. если помнят вообще. Есть люди, однако, чей негромкий голос не собирал толпу, чей свет не жег, как прожектор, кто не паковал свои идеи, как...»

«Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || [email protected] Сканирование и форматирование: Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || [email protected] || [email protected] || http://yanko.lib.ru || Icq# 75088656 || Библиотека: http://yanko.lib.ru/gum.html || update 28.09.05 ЭМИЛЬ МАНЬ ПОВСЕДНЕВНАЯ ЖИЗНЬ В ЭПОХУ ЛЮДОВИКА XIII EMILE MAGNE LA VIE QUOTIDIENNE AU TEMPS DE LOUIS XIII D"aprs des documents indits Librairie Hachette Paris ЭМИЛЬ МАНЬ ПОВСЕДНЕВНАЯ Янко Слава (Библиотека Fort/Da) ||...»

«Аналитический бюллетень. Великобритания 50 45 40 35 30 25 Август 2012 г. 20 15 10 5 0 1 авг 3 авг 5 авг 7 авг 9 авг 11 авг 13 авг 15 авг 17 авг 19 авг 21 авг 23 авг 25 авг 27 авг 29 авг 31 авг Консерв аторы Лейбористы Либерал-демократы Диаграмма составлена на основе данных 29 опросов общественного мнения, проведенных 7 различными службами в Великобритании с 1 по 31 августа 2012 г. Основные события: 6 августа - Дэвид Камерон и Ник Клегг сообщили об остановке реформ Палаты лордов и границ...»

Страница 1 из 3

Цель работы: экспериментальное исследование основных свойств вход­ных цепей, работающих от настроенных и ненастроенных антенн.

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе исследуются два типа входных цепей.

1. Входные цепи, работающие с ненастроенной антенной: с индуктивной связью с антенной, с внешне- и внутриемкостной связью с антенной. Эти схемы собраны в левой верхней части макета.

2. Входная цепь, работающая с настроенной антенной (схема собрана в правой верхней части сменного блока).

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Входная цепь предназначена для передачи принимаемого сигнала из ан­тенны в последующие цепи приемника. Основные функции входной цепи:

а) предварительная фильтрация принимаемого полезного сигнала измно­жества сигналов, поступающих из антенны;

б) передача энергии полезного сигнала ко входу первого каскада с наименьшими потерями и искажениями.

В общем случае входнаяцепь представляет собойпассивныйчетырех­полюсник, включающий один колебательной контур или систему колебательных контуров, а такжеэлементысвязиэтогоконтурас антенной исовходомследующегокаскада.

1.1. Основные характеристики входной цепи

Резонансный коэффициент передачи - отношение напряжения сигнала на выходе входной цепи U вых к величине ЭДС Е А , наводимой в антенне электро­магнитным полем принимаемого сигнала:

Приэтом несущая частота сигнала f c должна быть равна частоте настрой­ки входной цепи f 0 . При проектировании входной цепи стремятся обеспечить минимальное изменение К 0 в диапазоне рабочих частот.

Диапазон рабочих частот (f min - f max) - диапазончастот, в пределахкоторого входная цепь может бытьнастроенав резонанс с частотой принимаемого сигнала. Перестройка входной цепиосуществляетсяизменениемемкости или индуктивности контура.

Частотная избирательность входной цепи - это способность отделить по­лезный сигнал и ослабить сигналы мешающих станций; она определяется ам­плитудно-частотной характеристикой входной цепи К(f).

В супергетеродинных приемниках основной задачей входной цепи явля­ется обеспечение избирательности по побочным каналам приема, самыми опасными из которых являются зеркальный (симметричный) канал и канал прямого прохождения (рис 1). Зеркальный канал f з отличается от основного канала f c на двепромежуточные частоты:

Обычно входная цепь является линейной цепью, и ее избирательность можно определить по резонансной характеристике (рис. 2), при этом величина избирательности

При U вх = const

или в децибелах, также при U вх = const.

Однако при больших расстройках или высокой избирательности входной цепи измеряемые значения U вых становятся малыми и могут быть равными или меньшими уровня шума. В этом случае измерения становятся невозможнымиилинедостоверными.

В нелинейных же цепях при существенном уменьшении уровня сигнала изменяется их коэффициент передачи, что приводит к погрешности измерения частотной избирательности. Поэтому измерение избирательности всего прием­ника (имеющего в своем составе нелинейный элемент – детектор, коэффициент передачи которого зависит от уровня сигнала) осуществляется по транспониро­ванной (перевернутой) характеристике, которая называется характеристикой избирательности (рис. 3). При этом

При U вых = const.

Измерять избирательность диапазонной входной цепи следует в тех точ­ках диапазона, где эта избирательность наименьшая. Избирательность по зеркальному каналу измеряют в верхней части диапазона

принимаемых частот, где полоса пропускания самая широкая, поэтому избирательность наиболее низкая. Избирательность по каналу прямого прохождения измеряется на частотах, наи­более близких к промежуточной частоте: при f пр = 465 кГц это будет верхняя частота диапазона ДВ – f max и нижняя частота диапазона СВ – f min .

1.2. Классификация входных цепей

Входные цепи могут быть с фиксированной настройкой контура или диа­пазонные (перестраиваемые). По числу используемых контуров могут быть од­но-, двух- и многоконтурные входные цепи. По виду связи с антенной входные цепи делятся на два типа:

Входные цепи, работающие с ненастроенными антеннами;

Входные цепи, работающие с настроенными антеннами.

1.3. Входные цепи с ненастроенными антеннами

Ненастроенными антеннами называют антенны, сопротивления которых имеют активные и реактивные составляющие. Именно такие антенны обычно используются в диапазонах ДВ, СВ. Реактивные сопротивления антенн для этих частот носят емкостный характер (рис. 4).

В этом случае связь контура входной цепи с антенной выбирается слабой, чтобы исключить влияние параметров антенн на контур (реактивная состав­ляющая антенны изменяет частоту настройки контура, активная - расширяет его полосу и уменьшает избирательность).

При слабой связи с антенной коэффициент передачи входной цепи мал, но это допустимо, так как в приемниках ДВ, СВ чувствительность в основном определяется внешними помехами, а уменьшение коэффициента передачи входной цепи можно скомпенсировать в УРЧ и УПЧ.

1.3.1. Входная цепь с индуктивной связью с антенной

Схема входной цепи с индуктивной связью с антенной показана на рис. 5. Основным контуром, определяющим параметры входной цепи, является контур L К С К , который настраивается на частоту принимаемого сигнала. Катушка связи L св и емкость антенны С А образуют последовательный колебательный контур (антенный контур), частота настройки которого неизменнаи отличается от частоты настройки основного контура f 0 . Если f A меньше минимальной частоты диапазона принимаемых частот f 0 min (длина волны λ А > λ 0 min), то входная цепь назы­вается входной цепью с "удлиненной антенной" (рис. 6, а). Если f A больше максимальной частоты диапазона f 0 max (длина волны λ А < λ 0 max), то входная цепь называется входной цепью с "укороченной антенной" (рис. 6, б).

Резонансный коэффициент передачи входной цепи

Где Е А – ЭДС в антенне.

Ток в антенной цепи I а наводит в катушке основного контура ЭДС, ве­личина которой определяется известным соотношением

где – взаимоиндуктивность между L св и L К.

К св - коэффициент связи между катушками L св и L К.

На частоте настройки основного контура напряжение в Q э раз больше наводимой ЭДС:

где Q э - эквивалентная добротность основного контура (считаем Q э частотнонезависимой).

Таким образом, зависимость резонансного коэффициента передачи К 0 от частоты определяется произведением I А (f) и Z св (f) (рис. 6).

В случае удлиненной антенны с увеличением частоты I А уменьшается, а Z св растет, в результате чего резонансный коэффициент усиления К 0 слабо зависит от частоты (рис. 6, а).

В случае укороченной антенны с увеличением частоты увеличиваются I А и Z св, в результате чего резонансный коэффициент усиления К 0 резко зависит от частоты (увеличивается приблизительно по квадратичному закону) (рис. 6, б).

Величины вносимых из антенны в основной контур активной и реактив­ной составляющих зависят от степени связи между контурами K св.

1.3.2. Входная цепь с внешне- и внутриемкостной связью

Внешнеемкостная связь с антенной (рис. 7, а) предназначена для ослабле­ния влияния параметров антенны на контур входной цепи. Эта связь делается слабой (С св « С А), чтобы емкость антенны не расстраивала контур входной це­пи, а активное сопротивление антенны r A не расширяло бы его полосу пропус­кания и не ухудшало избирательность.

Резонансный коэффициент передачи входной цепи:

С а - емкость антенны;

С св - емкость конденсаторасвязи;

При настройке входной цепи конденсатором переменной емкости резо­нансный коэффициент передачи пропорционален квадрату частоты, если доб­ротность контура Q э неизменна при его перестройке (рис. 7, б):

так как резонансная частота связана с С э формулой Томпсона .

При настройке входной цепи индуктивностью резонансный коэффициент пере­дачи постоянен, если добротность неизменна.

Внутриемкостная связь с антенной (рис. 8, а) предназначена для ослаб­ления влияния параметров антенны на контур входной цепи. Эта связь делается слабой, для чего емкость конденсатора связи выбирается много больше емкости антенны: С св » С А. При слабой связи с антенной ее параметры не влияют на контур входной цепи (не смещают его резонансную частоту и не расширяют его полосу пропускания).

Резонансный коэффициент передачи

Резонансный коэффициент передачи не зависит от величин L К и С К кон­тура (С К « С св) и при перестройке контура в диапазоне частот К 0 изменяется лишь за счет непостоянства Q э (рис.8, б).

Общие сведения о входных цепях

Входная цепь приемника - цепь, посредством которой связывают антенну или антенно-фидерную систему со входом первого каскада приемника. Первым каскадом может быть усилитель высокой частоты, преобразователь частоты или детектор. Расположение входной цепи между выходом антенны или антенно-фидерной системы и входом первого каскада обусловило ее название (рис. 3.3.8).

Основные функции входной цепи заключаются:

а) в предварительном выделении принимаемого полезного сигнала из всей совокупности сигналов, возникающих в антенной цепи;

б) в передаче энергии полезного сигнала ко входу первого каскада с наименьшими потерями и искажениями.

В общем случае входная цепь - некоторый пассивный четырех­полюсник, включающий в себя резонансную систему и элементы связи. В зависимости от диапазона частот резонансная система выполняется на сосредоточенных или распределенных элементах и состоит из одного или нескольких колебательных контуров или резонаторов. Элементы связи обеспечивают связь антенной цепи с контуром или резонатором, а при нескольких резонансных элементах также связь между ними и первым каскадом приемника. К основным характеристикам входной цепи относятся: коэффициент передачи напряжения (или мощности), постоянство резонансного коэффициента передачи по диапазону, диапазон рабочих частот, избирательность и полоса пропускания, величина связи антенны с входной цепью.

Коэффициентом передачи входной цепи по напряжению К. называют отношение напряжения сигнала U с на входе первого

каскада к величине э. д. с. Е генератора, эквивалентного антенной или антенно-фидерной системе:

При неизменной настройке входной цепи величина К (f) изменяется с частотой приходящих сигналов, достигая максимума К 0 на резонансной частоте fо.

Зависимость К (f)называют амплитудно-частотной (резонансной) характеристикой, а зависимость φ (f) - фазо-частотной (фазовой) ха­рактеристикой.

Частотная избирательность входной цепи определяется формой резонансной кривой. В супергетеродинных приемниках наиболее важна избирательность по двум дополнительным каналам приема-симметричному (или зеркальному) каналу и каналу прямого прохождения на промежуточной частоте. Для ослабления влияния сигнала на частоте fп во входную цепь иногда вводят специальные фильтры (режекторный, фильтр-«пробку»). По форме резонансной кривой можно как определить избирательность входной цепи, так и оценить частотные искажения полезного сигнала. Достаточной характеристикой избирательных свойств часто может служить полоса пропускания П, обычно определяемая по уровню 0,707. Неравномерность усиления составляющих спектра сигнала в пределах полосы пропускания не превышает трех децибел.

Диапазон рабочих частот (fомакс - fомин) обеспечивается, если входная цепь может быть настроена на любую рабочую частоту приемника при удовлетворении требований, предъявляемых к изменению коэффициента передачи, полосы пропускания и избирательности в пределах диапазона рабочих частот. Входной контур чаще перестраивается конденсатором, входящим в блок переменных конденсаторов приемника; в этом случае обеспечивается меньшее изменение параметров контура по сравнению с изменением при перестройке его переменной индуктивностью.

Величина связи с входной цепью определяется только параметрами входной цепи. В настоящее время в технике радиоприема применяются различные антенны от простейших проволочных вертикальных до параболических отражателей и других сложных антенн.

Согласно общей теории антенн можно рассматривать входные цепи применительно к двум характерным случаям: сопротивление антенны (антенно-фидерной системы) имеет активный характер; сопротивление антенны имеет реактивный характер. В случае реактивного характера сопротивления антенны во входную цепь вносится некоторое реактивное сопротивление, за счет которого изменяется резонансная частота последней; вносимое активное сопротивление приводит к ухудшению избирательности входной цепи. Величина вносимых сопротивлений может изменяться в больших пределах, поскольку приемник часто эксплуатируется с разными антеннами, параметры которых заранее не известны. Поэтому для уменьшения влияния параметров ненастроенных антенн на входную цепь выбирают достаточно слабую связь между ними. При активном сопротивлении антенны условия работы входной цепи другие. В этом случае во входную цепь не вносится расстройка и величину связи, между входной цепью и настроенной антенной, сопротивление которой задается однозначно, выбирают из условия получения наибольшей мощности сигнала на входе первого каскада. Связь, при которой обеспечивается это условие, называется оптимальной.

Схемы входных цепей

Наиболее распространенными схемами входных цепей являются схемы емкостной, индуктивной (трансформаторной), индуктивно-емкостной (комбинированной), автотрансформаторной связи с антенной или антенно-фидерной системой (рис.3.3.9,а,б,в, рис.3.3.10).

Отметим, что простейшая схема образуется при непосредственном подключении антенны к входной цепи. Вследствие отсутствия элементов связи в ней нельзя обеспечить малое влияние антенны на входную цепь, и поэтому такая схема редко используется на практике.

Входные цепи различаются между собой не только по характеру связи (Lсв, Сcв), но и по числу используемых в них контуров. В настоящее время наиболее часто находит применение одноконтурная входная цепь. К важным преимуществам такой цепи по сравнению с многоконтурной цепью относятся простота конструктивного выполнения и обеспечение более высокой чувствительности. Последнее обусловлено тем, что рост числа контуров увеличивает, как правило, потери сигнала до входа первого каскада. Одноконтурная входная цепь обеспечивает также постоянство резонансного коэффициента передачи в сочетании с удобством перестройки приемника в рабочем диапазоне частот. Многоконтурная входная цепь позволяет получить форму резонансной характеристики, при которой обеспечиваются наименьшие искажения спектра полезного сигнала при высокой избирательности по отношению к мешающим сигналам, и это является ее достоинством. Вследствие этого она преимущественно находит применение в высококачественных приемниках, работающих, как правило, на фиксированных частотах. Наиболее распространенной является двухконтурная входная цепь, изображенная в качестве примера на рис. 3.3.10, а. В этой схеме контуры Lк1, Ск1и Lк2, Ск2 настраиваются на частоту принимаемого сигнала, а внутриемкостная связь между контурами осуществляется через конденсатор связи С св. При использовании указанного полосового фильтра в других схемах входных цепей он может быть связан с антенной иным способом, например, посредством емкостной связи.

Принципиальные схемы входных цепей, изображенные на рис. 3.3.9, типичны для радиовещательных и других приемников умеренно высоких частот, работающих с ненастроенными антеннами.

Среди них схема емкостной связи с антенной (рис. 3.3.9, а) - наиболее простая в конструктивном выполнении. В ней выбором достаточно слабой связи антенны с входным контуром, осуществляемой через конденсатор связи С св, можно обеспечить, с одной стороны, малое влияние антенны на контур и, с другой, что не менее важно, постоянство характеристик входной цепи при работе приемника с различными антеннами. Однако при весьма малой величине связи уменьшается коэффициент передачи, а следовательно, снижается чувствительность приемника. Обычно С св выбирают из условия С св < 10…40 пФ. К серьезному недостатку схемы относится значительное непостоянство К в диапазоне рабочих частот; последнее обусловило исполь­зование схемы при малых значениях коэффициента перекрытия диапазона. Схема индуктивной связи с антенной (рис. 3.3.9, б)является наиболее распространенной. При достаточно слабой связи между катушками связи и входного контура можно получить практически одинаковый коэффициент передачи по диапазону рабочих частот, что часто и используется на практике. Это обеспечивается, как увидим далее, соответствующим выбором параметров антенной цепи (С А, L С B).

Схема комбинированной связи с антенной (рис. 3.3.9,в)позволяет обеспечить достаточно высокое и практически постоянное значение величины резонансного коэффициента передачи Ко во всем диапазоне рабочих частот. Недостатком схемы является ухудшение избирательности по симметричному каналу приема по сравнению с избирательностью, обеспечиваемой схемой с трансформаторной связью. Неполное подключение электронного прибора первого каскада (лампы, транзистора) к входному контуру ослабляет влияние его входного сопротивления на входную цепь и позволяет обеспечить заданную полосу пропускания; это подключение осуществляется с помощью автотрансформаторной связи (рис. 3.3.9, б),с помощью емкостного делителя (рис. 3.3.9, в) или трансформаторной связи.

Схемы трансформаторной и автотрансформаторной связи с антенной широко применяют в профессиональных приемниках декаметровых и метровых волн, работающих на фиксированной частоте или в узком диапазоне частот. При работе с симметричными настроенными антеннами трансформаторная связь позволяет использовать, и это является ее достоинством, симметричные (рис. 3.3.10, а)и несимметричные приемные фидеры. В последнем случае один конец катушки связи, подключаемой к выходу несимметричного фидера, заземляют вместе с внешней его оболочкой. Схему с автотрансформаторной связью (рис.3.3.10,б)применяют при работе с несимметричными (коаксиальными) фидерами и наиболее часто используют на практике.

При работе с настроенными антеннами величину связи выбирают, как уже отмечалось, из условия передачи максимальной мощности от источника сигнала к входу первого каскада, т. е. к нагрузке.

Настроенные антенны обладают острой диаграммой направленности, и во входных цепях с использованием трансформаторной связи возникает иногда необходимость в установлении электростатического экрана между катушками L CB и L K (рис. 3.3.10, а).

В коротковолновой части метрового диапазона волн (λ=1-3м) может использоваться схема входной цепи с последовательным включением индуктивности (рис. 3.3.10, в). В ней входной контур образуется индуктивностью L K и двумя последовательно включенными емкостями С 1 , и С 2 , причем емкость С 2 - входная емкость первого каскада. На частоту принимаемого сигнала контур настраивают изменением индуктивности. Благодаря такому включению элементов контура L K , C 1 и С 2 уменьшается результирующая емкость контура по сравнению с емкостью обычной схемы при параллельном соединении С 1 и С 2 .

Это позволяет увеличить индуктивность контура Lк или, при некоторой величине L кмин и минимально возможной емкости Ск повысить частоту настройки входного контура.

На частотах f > 250 - 300 МГц во входных цепях используют системы с распределенными элементами. На этих частотах добротность обычных контуров резко снижается, что связано с сокращением размеров катушек индуктивности, возрастанием потерь из-за поверхностного эффекта и излучения.

Во входных цепях приемников дециметрового диапазона волн широко применяются резонаторы в виде открытых с обоих концов полуволновых отрезков и преимущественно в виде четвертьволновых замкнутых на одном конце отрезков коаксиальных линий. Они выполняются из полых, обычно медных, концентрических труб, открытые концы которых часто насаживаются на дисковые выводы катода и сетки специального маячкового триода, используемого в качестве электронного прибора первого каскада.

На рис. 3.3.11изображена принципиальная схема, в которой отрезок коаксиальной линии l 1 < λ 0 /4 вместе с емкостью С п представляет контур высокой добротности (Q == 300 -400), а фидер антенны, подключаемый к этому контуру на расстоянии l 2 , образует с ним автотрансформаторную связь. Настройка на частоту сигнала может осуществляться емкостью С п или поршнем, короткозамыкающим конец отрезка линии. Связь фидера с резонатором может быть трансформаторной и емкостной и обеспечивается с помощью витка или штыря, помещаемых в пучности магнитного или электрического поля соответственно.

Входная цепь должна обеспечивать согласование приемника с антенной, т. е. максимальную передачу мощности сигнала, принятого антенной на вход приемника, и защищать приемник от воздействия мощных сигналов радиостанций, работающих вне диапазона.

На рис. 2.4 приведена хорошо зарекомендовавшая себя на практике схема входной цепи, которая может быть применена в коротковолновом любительском приемнике любого типа. В этой схеме имеются два резонансных контура, настраиваемых на частоту сигнала, широкополосный контур C1L1-L3C2 и узкополосный - C4L4L5. Эти контуры связаны друг с другом только через конденсатор С5.

Широкополосный резонансный контур обеспечивает выбор коэффициента связи приемника с антенной и обычно регулируется до получения максимальной громкости принимаемого сигнала. Но если избирательность приемника оказывается недостаточной, коэффициент связи его с антенной может быть уменьшен увеличением емкости конденсатора С1 до пропадания помехи от внеполосного сигнала.

Снижение коэффициента передачи входной цепи при переходе к более длинным волнам корректируется измерителем уровня сигналов (S-метром) приемника так, что его показания на всех диапазонах соответствуют качественной оценке уровня сигнала (табл. 2.1).

Если S-метр отградуировать в соответствии с табл. 2.1 при постоянном коэффициенте передачи на всех диапазонах, то сигнал с уровнем 1,5 мкВ, который легко принимается на фоне слабых шумов антенны в диапазоне 10 м, будет оценен как слабый сигнал, причем с небольшим напряжением, а сигнал с уровнем 25 мкВ, который на фоне помех в диапазоне 80 м можно и не различать, придется оценить как «громкий сигнал». Использование S-метра без коррекции коэффициента передачи входной цепи приводит к оценкам S1 («едва слышно, прием невозможен») при уверенных связях на высокочастотных диапазонах и оценкам S9 при невозможности приема на низкочастотных диапазонах.

Схема входной цепи (рис. 2.4) содержит элементы защиты приемника от сигналов, уровень которых может вывести из строя истоковый повторитель на мощном полевом транзисторе VT1. Узел защиты состоит из двух диодов VD1 и VD2, шунтирующих высокодобротный контур, на которые подано запирающее смещение напряжением около 2 В.

Истоковый повторитель, имеющий коэффициент передачи примерно 0,7, необходим, если входная цепь включена перед каскадом с низким (сотни ом) входным сопротивлением.

Конструктивные данные элементов входной цепи (рис. 2.4): конденсаторы переменной емкости С1, СЗ, С4 - малогабаритные, сдвоенные с воздушным диэлектриком от транзисторных приемников (в описанной конструкции использованы конденсаторы настройки приемника «Соната»).

Катушки L1-L5 намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 9 мм. Их намотка выполнена в один слой виток к витку. Катушка L1 содержит 50 витков (провод ПЭШО 0,31); L2 (считая от конца, соединенного с L1) - 10+5+5 витков (провод ПЭШО 0,44); L3 - 6 витков (провод ПЭШО 0,44). Катушка L4 намотана на ребристом каркасе из полистирола, средний диаметр витка 20 мм, число витков 6, длина намотки 20 мм (провод посеребренный, можно использовать и медный или эмалированный, диаметр 2 мм).

Катушка L5 намотана на тороидальном магнитопроводе из феррита марки 30ВЧ2, наружный диаметр 32 мм, внутренний - 16 мм, высота 8 мм (в дальнейшем размеры подобных магнитопроводов будем указывать как 32 X 16X8 мм). Магнитопровод обмотай лентой из фторопласта и затем равномерно распределенной по сектору 300° обмоткой проводом ПЭВ-0,64.

Число витков (считая от соединенного с L4 конца) 6 + 3 + 6 + 6.

Выполненные описанным способом катушки L4 и L5 имеют добротность 300 и более единиц. При отсутствии нужного тороидального ферритового магнитопровода L5 можно выполнить и без него, но для получения требуемой добротности L5 необходимо составить из четырех последовательно включенных катушек, намотанных на каркасе диаметром 70... 100 мм проводом диаметром 1,5...2 мм (число витков каждой катушки подобрать до достижения резонанса в среднем положении ротора конденсатора С4).