Міністерство освіти та науки україни Національний університет “Львівська політехніка” Дослідження вхідних кіл радіоприймального пристрою
Методичні вказівки
до лабораторної роботи з дисципліни
"Методи приймання та обробки сигналів””
для студентів базового напряму 0907 «Радіотехніка»
спеціальності 7.090701 «Радіотехніка»
Затверджено
на засіданні кафедри
радіоелектронних пристроїв та систем
Протокол № 4 від 28.10.2010 р.
Львів: 2010 р.
Дослідження вхідних кіл радіоприймального пристрою. Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисципліни "Методи приймання та обробки сигналів” для студентів базового напрямку 0907 “Радіотехніка” спеціальності 7.090701 “Радіотехніка” // Укл. Гнатчук М.М., Шклярський В.І. Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2010. – 12 с.
Укладачі: Гнатчук М.М., ст. викл.
Шклярський В.І., к.т.н., доц.
Відповідальний за випуск І.Н. Прудиус, докт. техн. наук, проф.
Рецензенти Гоблик В.В., к.т.н., доц.
Николишин М.Й., к.т.н., доц.
Мета роботи дослідження вхідних кіл і визначення основних параметрів, які характеризують вхідні кола радіоприймального пристрою.
1. Теоретична частина
Вхідним колам (ВК) називається частина радіоприймального пристрою (РПП), яка служить для узгодження параметрів антени з вхідним опором першого каскаду підсилювача високої частоти або перетворювача частоти і частотної фільтрації корисного сигналу. В супергетеродинному приймачі ВК забезпечує необхідну селективність по побічних каналах приймання: дзеркальному і проміжної частоти.
Основними вимогами до ВК є висока частотна селективність по дзеркальному каналу, високий коефіцієнт передачі, лінійність амплітудно- і фазочастотної характеристик в межах смуги пропускання, малий вплив зміни параметрів антени на параметри РПП, мала нелінійність амплітудної характеристики у випадку використання у ВК варикапів або електронних ключів, малий коефіцієнт шуму. Крім того, в перестроюваних ВК необхідно забезпечити малі зміни коефіцієнта передачі і смуги пропускання при перестроюванні в межах піддіапазону частот.
Найчастіше використовуються одноконтурні ВК. двоконтурні та багатоконтурні кола використовуються лише при високих вимогах до селективності.
Одноконтурні ВК головним чином відрізняються способами зв’язку коливного контура з антеною та наступним каскадом РПП. На рис.1 показано узагальнену еквівалентну схему одноконтурного ВК. Тут коло антени складається з джерела ЕРС ЕА та опору ZA, а вхід наступного каскаду представлено провідністю навантаження YN. На схемі показано автотрансформаторне з’єднання контуру з антеною та навантаженням з коефіцієнтами зв’язку n1=U1/UK i n2=Uвих/UK. Коефіцієнт передачі приведеної схеми дорівнює [1, 4]:
.
(1)
Рис. 1.
Резонансна частота ВК визначається не тільки елементами самого контуру, але і перерахованими до контуру через квадрати коефіцієнтів зв’язку реактивними складовими опорів кола антени та навантаження. Тому резонансний коефіцієнт передачі ВК визначається виразом:
,
(2)
де ge і Re – відповідно резонансна еквівалентна провідність і еквівалентний опір навантаженого контуру.
При переході до аналізу конкретного ВК достатньо визначити і підставити у вираз (2) значення коефіцієнтів зв’язку.
На рис. 2 приведена принципова, а на рис. 3 заступна схема одноконтурного ВК з індуктивним або трансформаторним зв’язком з антеною
Між антенною котушкою LЗВ і котушкою контуру LK існує зв’язок, який характеризується взаємною індуктивністю М. Величину цього зв’язку можна змінювати взаємним розміщенням котушок. Ємність антени СА та індуктивність антенної котушки LЗВ утворюють послідовний коливальний контур, який визначає загальний опір антени [3, 4]:
де
- резонансна частота антенної ланки,
яку часто називають частотою антени.
Значення коефіцієнта
зв’язку з антеною
Врахувавши,
що коефіцієнт зв’язку між котушками
дорівнює
,
знаходимо
.
Величина n2 = 1.
Взявши до уваги,
що
визначаємо
(3)
Тут de=1/Qe – еквівалентна вгамівність навантаженого контура, Qe – його еквівалентна добротність.
При перестроюванні
ВК в діапазоні частот від
до
можливі
наступні випадки:
1.
У
цьому випадку
тобто
при перестроюванні змінюється пропорційно
квадрату частоти, тому такий варіант
побудови ВК використовується тільки
при малому коефіцієнті зміни частоти.
2.
Як
видно з формули, у цьому випадку коефіцієнт
передачі в діапазоні частот дуже сильно
залежить від частоти, тому такий варіант
ВК не використовується.
3.
У цьому
випадку
При
перестроюванні коефіцієнт передачі
майже не залежить від частоти, тому на
практиці такий варіант побудови ВК
використовується найчастіше. Таке ВК
часто називають вхідним колом з видовженою
антеною на
відміну від ВК п.1, яке називають ВК з
вкороченою
антеною.
на рис. 4 приведена схема одноконтурного ВК з зовнішньо-ємнісним зв’язком з антеною, а на рис.5,а його заступа схема. Таке коло використовується в діапазонах середніх частот СЧ та високих частот ВЧ, тому опір антени можна вважати чисто ємнісним і ZA буде складатися з послідовно ввімкнених СА і СЗВ. Для ослаблення впливу заміни антени на резонансну частоту кола величина ємності СЗВ вибирається значно меншою від ємності СА. В даній схемі контур з’єднується з антеною і навантаженням безпосередньо, тобто n1 = n2 = 1. Тому у формулу (2) підставимо:
,
n1
= n2
= 1.
В результаті підстановки одержимо
(4)
Величина резонансного коефіцієнта підсилення пропорційна квадрату частоти, тому таке ВК використовують у тих випадках, коли коефіцієнт перекриття діапазону частот малий, або завдяки простоті побудови, у дешевих РПП.
Можливі і інші варіанти побудови ВК, напр., ВК з індуктивно-ємнісним зв’язком з антеною (рис. 6). В ньому індуктивність LЗВ вибирається такою, щоби одержати ВК з видовженою антеною. При збільшенні частоти настройки за рахунок індуктивного зв’язку коефіцієнт передачі ВК повільно зменшується, але це зменшення компенсується відповідним вибором ємності зв’язку Cзв.
Амплітудно-частотні характеристики усіх одноконтурних ВК описуються виразом
(5)
При невеликих
розстроюваннях Δω
= ω
ω0
можна вважати, що
,
тоді
Після підстановки
у (5) одержимо:
Селективність вк SЕ=1/y.
Смуга пропускання
на рівні
дорівнює
Частота дзеркального каналу fдз = fс + 2fПр.