3.3.2. Расчёт элементов связи контура с антенной и входом активного прибора.

Рассмотрим вначале случай, когда используется ёмкостная связь с антенной (схемы рис. 4.1, 4.2).

Прежде всего необходимо выбрать величину ёмкости связи антенны с контурам входной цепи. Влияние антенны на входную цепь проявляется во внесении в контур активной и реактивной проводимости. Для антенн в виде телескопического штыря или короткого провода (l  1,5…2 м) можно считать, что активная проводимость потерь, вносимая в контур из антенны, близка к нулю, а реактивная составляющая носит ёмкостный характер. Обычно в задании на проектирование указывается средняя ёмкость С_{А ср} и величина возможных изменений ёмкости С_А.

Выбор величины ёмкости связи антенны с контуром С производится из условия, чтобы при изменении ёмкости антенны на С_А не происходило значительного изменения частоты настройки входной цепи. Обычно считают, что такое изменение не должно превышать величины _f  П_ВЦ, где _f = 0,2…0,4. Тогда значение ёмкости С получается из формулы [].

(3.60)

При малой величине С_А может оказаться, что под корнем получилось отрицательное значение. Это означает, что расстройка контура на превышает допустимой величины при любом значении С, в том числе С = , то есть при непосредственном подключении антенны к контуру.

Из стандартного ряда ёмкостей выбирают наибольшие значения, удовлетворяющие неравенству (3.60). Это значение далее используют в расчётах в качестве С.

После этого находят значение ёмкости С_{А вн}, внесённой из антенной цепи в контур.

(3.61)

Это значение следует сравнить с той величиной С_{А вн}, которая использовалась в предыдущем параграфе при расчёте параметров контура. Если эти значения существенно отличаются, проводят корректировку результатов.

Для нахождения коэффициента передачи входной цепи при ёмкостной связи исходят из общего выражения []:

(3.62)

где m – коэффициент включения антенной цепи в контур, берётся равным единице;

n = р­₁ – коэффициент включения входа активного прибора в контур;

R_э – эквивалентное резонансное сопротивление контура R_э = Q_э, где  = 2f_ol_к = 1 / 2f_oс_к;

Z_Ao = 1 / 2f_oС_{А вн}, поскольку активной и индуктивной составляющими обычно пренебрегают.

Таким образом, получаем выражение

(3.63)

Отношение С_{А вн} и с_к обычно обозначают как трансформирующий множитель а_А, равный отношению э.д.с., внесённой из антенной цепи в контур, к э.д.с., наведенной в антенне.

(3.64)

С учётом (3.64) получим

K_{о ВЦ} = а_А р₁ Q_э. (3.65)

Множитель а_А можно выразить и через контурную индуктивность, что может оказаться более полезно, поскольку величины а_А и К_{о ВЦ} необходимо определить на трёх частотах f_{о мин}, f_{о ср}, f_{о макс}.

(3.66)

Далее находят показатель связи контура входной цепи с активным прибором А₁ (из § 32 М.А.). Для выбора А₁, также как в случае с магнитной антенной, рассматривают несколько условий. Если проектируемая входная цепь должна работать в диапазоне декаметровых или метровых волн (КВ или УКВ), выбор является не столь критичным, как при расчёте ферритовой антенны. Определяют значения А_1Ш (…), А_1П (…), А_1П:

(3.67)

где _{g вх} – относительное изменение входной проводимости активного прибора, обычно _{g вх}  0,5;

 П_ВЦ = 0,1…0,2 – допустимое относительное изменение полосы пропускания входной цепи.

Их трёх полученных значений А₁ выбирают наибольшее. Его принимают в качестве А_{1 мин} и используют для дальнейших расчётов.

Определяют коэффициент включения входа активного прибора в контур и индуктивность катушки связи с транзистором:

(3.68)

(3.69)

При этом значения g_вх и Q_э берутся на наибольшей частоте диапазона. Коэффициент связи между катушками может лежать в широких пределах, в зависимости от конструкции катушек. Для однослойной намотки при расположении катушек вплотную одна к другой его значение лежит обычно в пределах 0,4…0,6.

После этого следует убедиться, что при выбранном значении р₁ возможные изменения входной ёмкости активного прибора не приведут к значительному изменению частоты настройки контура. Должно выполняться неравенство

(3.70)

где С_вх = С_вх  _Свх;

_Свх – относительное изменение входной ёмкости (при замене транзистора, изменении температуры и т.д.);

_f – относительное изменение частоты настройки контура в отношении к полосе пропускания.

Обычно принимают _Свх  0,3, _f = 0,1…0,3. Если неравенство (3.70) не выполняется, следует увеличить значение А₁ и произвести повторный расчёт.

Более сложным является расчёт элементов связи контура с антенной и транзистором, если используется трансформаторная (индуктивная) связь с антенной. Как правило, антенная цепь работает в этом случае в режиме удлинения, то есть её собственная резонансная частота выбирается ниже наименьшей частоты диапазона.

Прежде всего задаются величиной неравномерности коэффициента передачи входного устройства по диапазону H_g, если она не задана в ТЗ. Обычно принимают 1  H_g < k_g. Затем необходимо определить коэффициент удлинения К_уд = f_мин/f_АЦ, где f_АЦ – собственная частота антенной цепи

(3.71)

где L_АК – индуктивность катушки связи контура входной цепи с антенной;

С_{вх пр} – ёмкость, в которую включается ёмкость монтажа, отнесённая к антенному входу приёмника, и паразитная ёмкость катушки связи. Обычно считают С_{вх пр} = 2…3 пФ;

С_уд – ёмкость удлиняющего конденсатора, который приходится включать параллельно катушке связи, чтобы получить требуемое значение f_АЦ.

Величина коэффициента удлинения получается из формулы

(3.72)

Определив затем значение f_АЦ = f_мин/К_уд, выбирают величину L_АК. Обычно L_АК > L_К. Однако, слишком большой величины выбирать L_АК не рекомендуется. Поэтому, если имеет место неравенство

(3.73)

то параллельно катушке связи включают ёмкость С_уд:

(3.74)

Если же (3.73) не выполняется, полагают С­_уд = 0. Выбирается ближайшее стандартной значение С_уд, после чего определяется индуктивность катушки связи

(3.75)

Следующим шагом является выбор коэффициента магнитной связи между контурной катушкой L_АК. Этот коэффициент не должен быть слишком большим, чтобы не вносить в контур значительной активной и реактивной проводимостей со стороны антенной цепи. Поэтому предварительно определяют два значения

(3.76)

(3.77)

Здесь Q_К – конструктивная добротность катушки контура, Q_К = 80…100;

Q_АК – добротность катушки связи, которая с учётом потерь внесённых из антенны, лежит в пределах Q_Ак = 30…50.

D = 1,25…1,75 – коэффициент ухудшения добротности контура за счёт потерь, вносимых из антенной цепи;

_f = 0,1…0,2 – относительная расстройка контура ВЦ.

Из двух найденных значений выбирают меньшее

(3.78)

Процедура определения параметров связи контура со входом активного прибора аналогична случаю ёмкостной связи с антенной и описана выше: вначале определяют показатель связи А₁, затем коэффициент включения р₁ и, наконец, индуктивность катушки связи L_КТ, исходя из конструктивной добротности контура Q_К и коэффициента магнитной связи k_КТ. Формулы (3.67)…(3.70).

Также необходимо выбрать значение коэффициента магнитной связи между катушками L_АК и L_КТ, то есть между двумя катушками связи. Эта связь обуславливает прямое попадание сигнала из антенной цепи в катушку связи контура с транзистором, то есть во входную цепь активного прибора. В принципе, такая связь является вредной, так как способствует попаданию помех из антенной цепи на вход активного прибора. Однако, при правильном выборе полярности включения катушек может происходить взаимная компенсация помехи, попавшей на вход активного прибора из контура (вследствие его недостаточной избирательности) и той же помехи, наведённой непосредственно из антенной цепи. За счёт этого можно, например, значительно улучшить подавление помех по зеркальному каналу, либо по другому побочному каналу приёма. В частности, значения коэффициента связи, оптимальные с точки зрения подавления зеркального канала на максимальной частоте настройки приёмника.

(3.79)

где f_макс и f_{ЗК макс} – максимальная частота настройки приёмника и соответствующая ей частота зеркального канала.

Поскольку коэффициент связи k_КТ k_АК выбраны ранее, добиться одновременно с ними конструктивного выполнения величины k_АТ не всегда возможно. Поэтому следует стремиться к тому, чтобы реальное значение этого коэффициента лежало в пределах

0,5 k_{АК opt}  k_АT  2 k_{АT opt}. (3.80)

Далее рассчитывают трансформаторный множитель а_А и величину активного сопротивления, вносимого в контур из антенной цепи.

(3.81)

где K_СА – вспомогательный коэффициент

(3.82)

(3.83)

где (3.84)