3.7 Входные устройства с ненастроенными антеннами

Ненастроенные антенны используются с приемниками диапазонов низких, средних и высоких частот. Ненастроенные антенны имеют активное и реактивное сопротивления – вносят расстройку входного контура. Расстройка для различных антенн разная и не может быть скомпенсирована при заводской регулировке приемника. Поэтому связь входного контура с антенной выбирают слабой – из условия допустимой расстройки контура. Это обеспечивает возможность работы от антенн с большим разбросом параметров. При слабой связи из антенны в контур вносится небольшое дополнительное затухание (обычно не более 10... 20% собственного затухания), что позволяет сохранить избирательные свойства ВЦ. Коэффициент передачи ВЦ при слабой связи получается малым. С этим приходится мириться, тем более, что сильные радиопомехи в диапазонах низких, средних и высоких частот 50 МГц не дают возможности принимать слабые сигналы.

В приемниках первый АЭ обычно – транзистор (БТ или ПТ). Полевой транзистор подключается к контуру ВЦ непосредственно (n = 1). Биполярный транзистор к входной цепи рекомендуется подключать частично, чтобы не утратились избирательные свойства ВЦ из-за малого входного сопротивления транзистора. Неполное включение реализуется с помощью трансформатора, автотрансформатора или емкостного делителя.

Плавная настройка контуров внутри поддиапазона выполняется с помощью варикапа (в музейных экспонатах – с помощью конденсатора переменной емкости или вариометра).

Резонансный коэффициент передачи ВЦ (3.14) зависит от резонансного сопротивления контура R_Э и проводимости 1/|Z_A0|. Антенная цепь имеет собственную резонансную частоту, которая зависит от параметров антенны и элементов связи с входным контуром. Изменения проводимости 1/|Z_A0| от частоты соответствуют резонансной кривой антенной цепи. В зависимости от того, где будет находиться собственная частота антенной цепи по отношению к рабочему диапазону частот приемника, различным будет изменение резонансного коэффициента передачи ВЦ.

Распространенные схемы связи ВЦ с антенной: трансформаторная и емкостная (внешняя и внутренняя).

3.7.1 Трансформаторная связь – рис.3.1. Коэффициент трансформации со стороны антенны

m = M/L_K. (3.48)

С учетом эквивалентного сопротивления R_Э = ₀L_КQ_Э резонансный коэффициент передачи

K₀ = ₀ M nQ_Э / |Z_A0|. (3.49)

Рис.3.16 – Частотные характеристики входных цепей

Если пренебречь активным сопротивлением антенной цепи по сравнению с реактивным, то

|Z_A0|  ₀L_А |1 – ²_А /²₀|, (3.50)

где L_А = L_ант + L_СВ – индуктивность антенной цепи; ₀ = 1/(L_АС_А)^1/2 – собственная угловая частота антенной цепи.

Из (3.50) и (3.49) видно, что изменение резонансного коэффициента передачи ВЦ будет различным в зависимости от соотношения _А /₀.

Рассмотрим возможные случаи: f_A > f_0max; f_A < f_0min; f_0min< f_A < f_0max.

1. Собственная частота антенной цепи находится выше верхней частоты рабочего поддиапазона f_A > f_0max – рис.3.16, а). В таком режиме резонансный коэффициент передачи резко возрастает с частотой, потому что с увеличением частоты одновременно увеличивается R_Э = ₀L_КQ_Э и 1 / |Z_A0| вследствие приближения частоты настройки входного контура к собственной резонансной частоте антенной цепи. При f_A » f_0max из (3.49) и (3.50) получаем

K₀  M (²₀ /²_A) nQ_Э . (3.52)

Если при этом n = const, и Q_Э = const, то

K₀  const ²₀ (3.53)

– получается большая неравномерность коэффициента передачи по поддиапазону: H = K_{0 max} / K_{0 min} = ²_{0 max} /²_{A min} = k²_пд.

2. Собственная частота антенной цепи ниже минимальной частоты рабочего поддиапазона: f_A < f_0min – рис. 3.16, б). Резонансный коэффициент передачи меняется при этом не так резко, как в предыдущем случае, – при уходе от собственной частоты антенной цепи величина проводимости 1 / |Z_A0| уменьшается, а R_Э увеличивается и в какой-то степени компенсирует убывание проводимости 1 / |Z_A0|.

При f_A « f_{0 min} из (3.49) и (3.50) получаем

K₀  M nQ_Э. (3.54)

Если при этом n = const, и Q_Э = const, то K₀  const. (3.55)

Условия, при которых получены формулы (3.53) и (3.55), характерны для схем на ПТ. В схемах с БТ добротность Q_Э зависит от частоты из-за вносимого затухания n²G_ВХ. Если n = const – не зависит от частоты, то значение добротности Q_Э падает с увеличением частоты. Поэтому K₀ в (3.54) уменьшается с ростом частоты.

3.7.2 Внутренняя емкостная связь контура с активным элементом – рис. 3.17.

Рис. 3.17. Внутренняя емкостная связь контура с АЭ

В схеме с внутренней емкостной связью контура с АЭ (рис. 3.17) коэффициент включения n = С/С1 = 1/20LК С1 = const/20, (3.56) где С1 = С1 + СВХ; С = СКС1 /( СК +С1). Из (3.56) и (3.52) нетрудно видеть, что изменения коэффициента передачи ВЦ по поддиапазону в этом случае возможны только из-за изменения QЭ. Полное затухание контура при этом (пренебрегаем затуханием, вносимым со стороны антенной цепи) dЭ = dК + n2GВХ= dК + GВХ /(30LК С1). (3.57)

С увеличением частоты значение d_Э уменьшается – это способствует сохранению избирательных свойств контура в пределах поддиапазона.

Избирательность ВЦ при больших расстройках можно найти из (3.16) с учетом (3.50). При малых расстройках

Se = K₀/K(f) = 1 / = .

3. Собственная частота антенной цепи находится в рабочем диапазоне частот приемника f_0min< f_A < f_0max. При этом наблюдается резкая и немонотонная зависимость коэффициента передачи ВЦ по диапазону. Поэтому такой режим обычно не используется.

3.7.3 Емкостная связь – входной контур соединен с антенной через разделительный конденсатор С_Р – рис. 3.2. Чтобы изменение параметров антенны мало влияло на настройку контура, емкость С_Р берется малой, поэтому и последовательное соединение С_ант и С_Р также будет малой величиной. Введем обозначение С_А = С_антС_Р /( С_ант + С_Р). Сопротивление X_CA = 1/С_А гораздо больше, чем X_LA = L_А и R_А, которыми пренебрегаем. При этих допущениях

|Z_A0|  1/С_А. (3.58)

Подставляя в (3.14) значение R_Э = ₀L_КQ_Э, m = 1 и |Z_A0|  1/С_А из (3.58), получаем выражение для резонансного коэффициента передачи ВЦ

K₀  ²₀ L_К С_А nQ_Э . (3.59)

Если при этом n = const, и Q_Э = const, то

K₀  ²₀const. (3.60)

Квадратичная зависимость в (3.59) и (3.60) объясняется тем, что с увеличением частоты одновременно возрастают проводимость антенной цепи 1 / |Z_A0| = ₀С_А и резонансное сопротивление контура R_Э.

Рис.3.18 – Внутренняя емкостная связь

с активным элементом – а) и антенной – б)

При внутренней емкостной связи контура с АЭ (рис.3.18, а) соответствии с (3.56) получим K₀  (С/С_1)Q_Э, где Q_Э = 1/d_Э определяется соотношением (3.57).

Избирательность ВЦ при больших расстройках найдем из (3.16) с учетом (3.58): Se = ₀ / = Q_Э |1– ²₀ /²|.

3.7.4 Внутренняя емкостная связь с антенной – рис. 3.18, б) – антенна и вход АЭ подключены к контуру через емкостный делитель, образованный С_СВ и С_ = С_К + С_ВХ. Обычно выполняется условие С_СВ » С_, чтобы связь антенны с контуром была слабой.

Результирующая емкость контура С = С_ С_СВ/( С_ + С_СВ).

Коэффициенты включения

m = С/С_СВ = С_/(С_ + С_СВ)  С_ /С_СВ;

n = С/С_ = 1/²₀L_КС_. (3.61)