9 Входные цепи
9.1 Назначение и структурная схема входной цепи
Входной цепью (ВЦ) называется часть схемы приемника, связывающая антенно-фидерную системы с первым усилительным или преобразовательным прибором. В качестве усилительного или преобразовательного прибора в приемнике может использоваться электронная лампа, транзистор (в диодном или интегральном исполнении), диод (вакуумный или полупроводниковый), лампа бегущей волны и другие приборы. В дальнейшем усилительный или преобразовательный прибор будем называть активным элементом.
Основным назначением входных цепей является передача полезного сигнала от антенны ко входу первого активного элемента приемника и предварительная фильтрация помех. В большинстве радиоприемников во входной цепи используются колебательные системы.
Входные цепи классифицируются по двум основным признакам:
по виду колебательной системы, настроенной на частоту принимаемого сигнала;
по способу связи этой системы с антенной.
Входная цепь обычно представляет собой пассивный четырехполюсник, содержащий один или несколько резонаторов, в частности, колебательных контуров, настроенных на частоту принимаемого сигнала. Наибольшее распространение получили одноконтурные входные цепи, особенно в приемниках с переменной настройкой. Двухконтурные и многоконтурные входные цепи применяются лишь при высоких требованиях к избирательности.
Принцип действия входного устройства: воспринятая антенной энергия электромагнитной волны, несущей сигнал, должна быть подведена к первому каскаду приемника. Для того чтобы на вход каскада поступил максимум принятой антенной энергии сигнала, необходимо согласовать сопротивление антенны и входное сопротивление каскада. Входная цепь и служит согласующим высокочастотным трансформатором сопротивления. Поскольку в антенне наводятся ЭДС не только сигнала принимаемой радиостанции, но и сигналы от всех других радиостанций, представляющие помеху, трансформатор должен выделить и предать на вход первого каскада преимущественно мощность или напряжение полезного сигнала. Для этого высокочастотный трансформатор настраивается на частоту принимаемого сигнала и поэтому представляет собой цепь, содержащую один или несколько колебательных контуров. Влияние антенны и входного сопротивления каскада на избирательные свойства входной цепи ослабляются специальными элементами связи. Поэтому входную цепь можно представить в виде структурной схемы (рисунок 9.1).
I II III
Рисунок 9.1 Структурная схема входной цепи
Входная цепь является пассивной линейной системой, так как не содержит источников энергии. Радиосигнал вместе с помехами от антенно-фидерной системы подводится к входной цепи через элемент связи I и поступает на избирательную систему II. Избирательная система выделяет по частотному признаку радиосигнал из помех. Затем радиосигнал через элемент связи III подается на вход первого каскада. Элемент связи I в зависимости от условий работы осуществляет согласование антенно-фидерной системы со входом приемника, а элемент связи III при необходимости используется для согласования резонансного сопротивления контура и входного сопротивления каскада. При согласовании на вход первого каскада подводится наибольшая возможная мощность сигнала.
Схемы
различных входных цепей отличаются
друг от друга видами фильтров и цепей
связи. В качестве фильтров во входных
цепях чаще всего используются одиночные
колебательные контуры, что связано с
простотой их перестройки. В некоторых
РПУ для повышения реальной избирательности
во входной цепи применяют многоконтурные
фильтры. Однако с увеличением числа
контуров фильтра входной цепи уменьшается
коэффициент передачи по мощности
,
а следовательно, возрастает
.
При одиночном контуре обеспечивается
компромисс между приемлемой избирательностью
и малым коэффициентом шума приемника.
В диапазоне дециметровых длин волн во
входной цепи находят применение фильтры
на резонансных линиях, а в диапазоне
сантиметровых и более коротких длин
волн – фильтры на объемных резонаторах
и полосковые фильтры.
Различают следующие виды цепей связи: непосредственная, емкостная (внутренняя и внешняя), трансформаторная, автотрансформаторная и комбинированная.
На
рисунке 9.2,а
показана схема
одноконтурной входной цепи с
трансформаторной связью с антенной и
с автотрансформаторной связью с УЭ
последующего каскада; на этой схеме
вход – зажимы 1-1,
выход – зажимы 2-2, перестройка по частоте
осуществляется с помощью конденсатора
,
-коэффициент
включения.
Рисунок 9.2 Схемы входных цепей
На рисунке 9.2,б приведена схема входной цепи с емкостной связью с антенной и с автотрансформаторной связью с УЭ последующего каскада.
На
рисунке 9.2,в
приведена
схема входной цепи с ферритовой магнитной
антенной; колебания
с частотой сигнала выделяются контуром
и через трансформаторную связь передаются
на вход УЭ. Входная цепь с ферритовой
антенной представляет собой сочетание
антенны и контура входной цепи. Ферритовая
антенна
– это катушка, намотанная на сердечник
из феррита; индуктивность
этой антенны достаточно стабильна, по
этой причине ее можно использовать в
качестве индуктивности входного
колебательного контура. Введение
ферритового стержня в катушку
колебательного контура увеличивает
магнитную проницаемость внутри нее,
что приводит к увеличению ЭДС
,
наведенной в катушке полем сигнала.
Ферритовая антенна помимо частотной
обладает еще и пространственной
избирательностью, поскольку ее диаграмма
направленности имеет форму «восьмерки».
Основными
показателями качества входной цепи
являются: коэффициент передачи;
избирательность и полоса пропускания;
коэффициент шума, обычно определяемый
совместно с коэффициентом шума первого
каскада приемника; диапазон рабочих
частот, характеризуемый граничными
частотами
и
и коэффициент перекрытия диапазона
;
стабильность показателей.
Выводы:
1) Входная цепь должна наиболее полно передавать энергию сигнала из антенны в первый каскад приемника и осуществлять предварительную фильтрацию сигнала от помех.
2) Входная цепь содержит фильтр и цепи связи фильтра с антенной и УЭ последующего каскада.