2.5 Входная цепь с индуктивной связью с антенной

Принципиальная схема входной цепи с индуктивной связью с антенной приведена на рисунке 2.2,6. В цепь ненастроенной антенны последовательно включена катушка связи . Ток антенны, про­текая в катушке связи, создает вокруг нее высокочастотное элек­тромагнитное толе. В результате в катушке контура наводит­ся ЭДС. При настройке контура в резонанс с частотой прини­маемого сигнала напряжение на контуре будет максимальным. Контур настраивается конденсатором переменной емкости .

Рисунок 2.11 - Схемы входной цепи с индуктивной связью с антенной:

а – эквивалентная; б – приведённая

Эквивалентная схема входной цепи приведена на рисунке 2.11,а. Она состоит из двух колебательных контуров. Первый контур об­разован эквивалентными элементами антенны и катушкой связи , второй контур – катушкой , конденсатором и проводимостью . Вносимая первым усилителем проводимость обозначена , а емкость - . Контуры связаны индуктивно и между ними имеется взаимоиндукция М. Индуктивность антенны ( 20 мкГн) во много раз меньше индуктивности связи , поэтому можно пренебречь. Схема принимает вид системы из двух связанных расстроенных контуров - антенного и входного (рисунок 2.11,6). Здесь - ЭДС, наводимая в катушке контура полем, создаваемым током . Ток в антенном контуре , где ². Так как антенный контур расстроен относительно частоты сигнала, то и ак­тивное сопротивление антенного контура значительно меньше реактивного . Поэтому можно считать . Тогда . Учитывая, что , получаем

.

Известно, что , где — коэффициент магнит­ной связи между катушками и . Подстановка М дает

Коэффициент передачи входной цепи

Если обозначить , то

где - коэффициент включения антенны во входной контур.

Коэффициент передачи напряжения входной цепи при индук­тивной связи с антенной значительно меньше добротности конту­ра входной цепи из-за неполной передачи ЭДС из антенны во входную цепь.

Рисунок 2.12 - Изменение коэффициента передачи напряжения входной цепи по диапазону при индуктивной связи с антенной:

а – в режиме укороченной антенны; б – в режиме удлиненной антенны;

в – резонансная частота антенны равна средней частоте рабочего диапазона

Изменение коэффициента передачи по диапазону определяет­ся режимом антенной цепи. Различают три режима:

укороченной антенны, когда резонансная частота антенны вы­ше максимальной частоты диапазона: > или (рисунок 2.12,а);

удлиненной антенны, когда резонансная частота антенны ниже минимальной частоты диапазона или (рисунок 2.12,6);

когда резонансная частота антенны равна средней частоте ра­бочего диапазона < < (рисунок 2.12,в).

В режиме укороченной антенны коэффициент передачи по диа­пазону настройки изменяется сильно (примерно по квадратично­му закону), поэтому этот режим применяется редко.

Если частота настройки антенного контура находится в середине диапазона частот настройки, то коэффициент передачи по диапазону очень неравномерен (рисунок 2.12,в). Вследствие этого та­кой режим практически не используется.

Наиболее распространен режим удлиненной антенны, так как коэффициент передачи при этом в пределах рабочего диапазона изменяется незначительно (рисунок 2.12,6). Это происходит потому, что при увеличении частоты настройки контура входной цепи ток в антенне уменьшается из-за удаления от резонанса. Уменьшение тока компенсируется увеличением сопротивления связи , и поэтому наводимая в контуре ЭДС изменяется незначительно. Режим удлиненной антенны обеспечивается при большой индук­тивности связи .При этом коэффициент передачи по напряже­нию 3-5 при полном включении контура, при неполном может быть меньше единицы.

Влияние антенны на входной контур. Из эквивалентной схемы, приведенной на рисунке 2.11, видно, что антенна вносит в колеба­тельный контур входной цепи активное и реактивное сопротивле­ния. При индуктивной связи с антенной вносимое в контур реак­тивное сопротивление носит индуктивный характер. В режиме удлиненной антенны вносится отрицательная индуктивность, при укороченной - положительная. Вносимое активное сопротивление ухудшает добротность контура, а вносимая индуктивность вызывает его расстройку. При изменении частоты настройки контура вносимая расстройка изменяется. Скомпенсировать эту расстрой­ку можно только на какой-то одной средней частоте. Следовательно, на крайних частотах рабочего диапазона контур всегда будет немного расстроен, причем тем больше, чем сильнее связь с антенной. Допустимая расстройка не должна превышать половины полосы пропускания входной цепи. Исходя из допустимой расстройки определяют максимально допустимый коэффициент связи с антенной.

Избирательность и полоса пропускания входной цепи при ин­дуктивной связи с антенной определяются параметрами эквива­лентного контура с добротностью . Чтобы не допустить ухуд­шения избирательности, нужно уменьшить связь с антенной. Удовлетворительная избирательность при достаточно большом ко­эффициенте передачи получается, если коэффициент связи с не­настроенной антенной = 0,5 . При таком коэффициенте связи добротность контура за счет вносимых антенной потерь уменьшается примерно на 25%.