Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. 1976г

Согласование обеспечивает режим бегущей волны в фидерной линии, соединяющей входную цепь приемника с настроенной ан­ тенной, и применяется при профессиональном радиоприеме на ма­ гистральных линиях связи в диапазоне КВ, при приеме на метро­ вых волнах, а также в специальных приемных устройствах СВ и ДВ диапазона (например, в некоторых панорамных приемниках).

Рис. 4.13. Схема входной цепи с индуктивной (трансформаторной) связью с на­ строенной антенной.

При работе с настроенными антеннами наиболее распростране­ ны следующие виды связи входной цепи с антенной: трансформа­ торная (рис. 4.13), автотрансформаторная (рис. 4.14) и внутриемкостная (с последовательной индуктивностью рис, 4.15).

Первый вид используется при симметричном фидере, осталь­ ные два — при несимметричном.

Трансформаторная связь применяется на частотах не выше 150 МГц, так как на больших частотах трудно получить необходи­ мый коэффициент связи между катушками (индуктивности малы, а связь требуется для согласования сильная). При этом можно про­ стыми средствами обеспечить симметричный вход приемника и сог­ ласование с фидером при переменной настройке контура. 1-й кас­ кад приемника имеет несимметричный вход. Поэтому между катуш­ кой L входного контура и катушкой связи LCB А устанавливается

172

электростатический экран, который устраняет емкостную связь между ними, приводящую к нарушению симметрии антенной цепи (антенный эффект фидера). Заземление средней точки катушки Дев а позволяет избежать накопления зарядов атмосферного элек­ тричества на проводах антенны и фидера, которые создают помехи радиоприему.

Автотрансформаторная связь применяется на частотах до 350 МГц и только при сильной связи с антенной.

При внутриемкостной связи полная емкость контура оказывает­ ся меньше, чем при обычном параллельном включении индуктив­ ности из-за того, что в этом случае конденсатор контура включен последовательно (а не параллельно) емкости 1-го каскада приемни­ ка. Это позволяет настраивать контур на более высокие частоты и улучшает его показатели. Такой вид связи применяется на часто­ тах от 200 до 500 МГц и, как правило, используется на фиксиро­ ванной частоте с подстройкой индуктивностью,

Остальные виды связи применяются в диапазонных приемниках и в приемниках на фиксированные частоты,

Методика расчета одноконтурной ВЦ приемника

странсформаторной или автотрансформаторной связью

снастроенной антенной (рис. 4.13 и 4.14)

твх для согласования при заданном dap контура входной цепи:

173

Затем находим избирательность по дополнительным каналам приема теми же способами, что и для схемы рис. 4.8.

Пример 4.5. Требуется рассчитать одноконтурную входную цепь с трансформаторной связью с настроенной антенной.

Исходные данные', фидер несимметричный (рис. 4.13, б); Ц7ф = = 75 Ом; Рф = 0,1 дБ/м и /* = 10 м. Контур имеет фиксиро­ ванную настройку на частоту 10 МГц. Эквивалентное затухание

«= 0,006.

174

f 3. Вычисляем коэффициент включения фидера mА и входа УРЧ Швх. для согласования при заданном ф,р (4.41) и (4,42):

mA = Vo,5-0,02-75-6,28-107-55-10~12 = 0,051,

mBX = VO,5 (0,02—0,006-2)-6,28-107-55-10-12-200 = 0,0525.

4. Рассчитываем емкость контура (4.43) Ск— 55—3—0,05252Х X (3 4- ЮО) а? 52 пФ.

5. Находим индуктивность контура (4.44) L — 2,53 • 104/55х X Ю2 = 4,6 мкГ.

6. Определяем индуктивность катушки связи (4.45) LCB А —

75/6,28 • 107 = 1,19 мкГ.

7.Вычисляем коэффициент связи (4.46)

kCB а = V2 (0,006 + 0,05252-0.005-6,28-107• 4,6- 10~в) = 0,141.

Используя соотношения (4.48) и (4.47), получаем

Лос = б 5 V(1-2-0,006/0,02) 200/75 =1,03,

Ко вц = 0,88-1,03 = 0,91.

-я

Методика расчета одноконтурной ВЦ с внутриемкостной связью с настроенной антенной (рис. 4.15)

Вычисляем коэффициент трансформации, обеспечивающий сог­ ласование сопротивления фидера и входного сопротивления УРЧ:

стать нереализуемой. Однако с уменьшением С2 увеличивается вли­ яние разброса Свх на настройку контура входной цепи,

Вычисляем

как ц дЛЯ входной цепи с трансформаторной связью, Кас — коэф-

175

где Ск, L — емкость и индуктивность контура; Сов1 =- емкость свя­ зи и со0—резонансная частота.

Поэтому обычно используют комбинированную связь (рис. 4.17), сочетая внутриемкостную связь с индуктивной или внешнеемкост­ ной, которые компенсируют избыточное уменьшение коэффициен­ та внутриемкостной связи,

а

!

Рис. 4.17. Схемы двухконтурных входных цепей с комбинированной связью Между контурами и с антенной.

43. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ ПРИЕМНИКОВ ДЕЦИМЕТРОВОГО

Диапазона

в дециметровом диапазоне волн применяются коаксиальные и Полосковые резонансные линии. В большинстве схем входных це­ пей приемников встречаются параллельные резонансные контуры.

177

Поэтому основными типами контуров являются четвертьволно­ вый отрезок замкнутой или полуволновый отрезок разомкнутой линии. Входное сопротивление таких линий при настройке в ре­ зонанс имеет большую величину и является чисто активным. При расстройке в ту или другую сторону от резонанса входное сопро­ тивление уменьшается и приобретает емкостной или индуктивный характер. Как известно, именно так изменяется вблизи резонанс­ ной частоты полное сопротивление параллельного колебательного контура.

Резонансные линии, работающие в качестве колебательного контура, обладают высокой добротностью, величина которой может доходить до нескольких тысяч, причем с повышением частоты доб­ ротность увеличивается.

' о тех

Рис. 4.18. Схема входной цепи с перестройкой конденсатором переменной ем­ кости (а), индуктивностью (б) и электрическим плунжером, образованным переменным конденсатором на конце полуволновой линии (в).

Для уменьшения габаритных размеров высокочастотных бло­ ков геометрическая длина линии выбирается меньшей, чем электри­ ческая, определяемая длиной волны принимаемого сигнала. Для удлинения линии к ее концу подключается конденсатор, предназ­ наченный для перестройки контура по диапазону, или совокуп­ ность переменного и подстроечного конденсаторов (рис, 4.18, а). Пе­ рестройка контура может также осуществляться (рис, 4.18, б) за счет перемещения короткозамыкающего плунжера из положения / (4 = /о max) В положение 2 (А, = /о mIn). Практическая реализа­ ция этого метода перестройки сопряжена с трудностями создания долговечного и надежного трущегося контакта плунжера с коакси­ альной линией. Короткозамкнутый плунжер можно создать элек­ трическим путем, используя переменный конденсатор С„, подклю­ ченный к концу укороченной полуволновой линии (рис. 4.18, в). При минимальном значении его емкости Ск mln обеспечивается ре­ жим короткого замыкания в точке 1. В этом положении (так же как в схеме рис. 4.18, б) резонансная частота контура максимальна

— Л max). Если же постепенно увеличивать емкость С„, то точ­ ка эквивалентного короткого замыкания будет перемещаться вниз,

178

достигая положения 2 при С„ т,х. В этом положении контур наст­ роен на минимальную частоту диапазона /0 = min.

Контур с перестройкой конденсатором в конце полуволновой5 линии обладает некоторыми преимуществами перед контуром с псрестройкой конденсатором в начале четвертьволновой линии. Вопервых, при разных требованиях к коэффициенту перекрытия по диапазону кпя = Д)1пах / fomm в схеме рис. 4.18, в требуется кон­ денсатор с меньшей максимальной емкостью, а следовательно, и меньшими габаритами, чем в схеме рис. 4.18, а. Во-вторых, в этой схеме конденсатор можно конструктивно расположить вдали от уси­ лительного прибора, что существенно облегчает компоновку вход­ ной цепи. В верхней части диапазона коэффициент передачи по на­ пряжению и емкости конденсаторов настройки для линий обоих типов примерно одинаковы, но в нижней части диапазона полувол­ новая линия имеет более высокий коэффициент передачи. Итак, полуволновые линии позволяют получить более качественные ха­ рактеристики блока СВЧ в целом, однако иногда предпочтительнее применить четвертьволновые линии, так как это позволяет умень­ шить габаритные размеры блока.

Функцию конденсатора переменной емкости может выполнять полупроводниковый прибор (например, варикап), емкость р—п- перехода которого изменяется в зависимости от приложенного на­ пряжения. Такой способ настройки называют электронным.

Связь контура входной цепи с антенной и с входом 1-го каскада приемника может осуществляться по трансформаторной, емкост­ ной или автотрансформаторной схемам. При использовании сис­ темы из двух связанных контуров для связи между ними исполь­ зуют отверстия связи в экранирующей перегородке, которые в за­ висимости от их расположения могут быть эквивалентны либо ин­ дуктивной, либо емкостной связи.

На рис. 4.19 схема входной цепи представляет собой полосовой

несимметричных полосковых линий. Контуры размещены в экра­ нированных камерах. Связь 1-го контура со 2-м осуществляется через щель в перегородке между камерами. Принимаемый сигнал > через антенную петлю связи ЛСвА поступает в 1-й контур. 2-й кон­ тур включен в эмиттерную цепь усилителя радиочастоты через пет­ лю связи Лсв вх. Настройка входной цепи на частоту сигнала осу­ ществляется конденсаторами переменной емкости

Во входной цепи, в которой колебательный контур образован короткозамкнутым четвертьволновым отрезком линии I и конден­ саторами Ск~ и Сп (рис. 4.20), антенный ввод подключается к кон­ туру с помощью петли связи £свд. Эмиттерная цепь транзистора связана с входным контуром петлей связи LCB вх. Входная цепь перестраивается в заданном диапазоне частот конденсатором Ск~.

Исходными данными для расчета одноконтурной схемы явля­ ются: диапазон принимаемых частот fmia—сопротивление ан-

179

тенно-фидерной системы /?д = l/gA> входные параметры 1-го каскада приемника gBX, Свх и эквивалентная добротность контура. Обычно ставится задача согласования сопротивления источника и нагрузки. Расчет схемы следует вести для средней резонансной час­ тоты диапазона

азатем проверить основные показатели на крайних частотах. Вначале выбирают тип линии (коаксиальная или полосковая).

Затем из конструктивных соображений выбирают размеры линии, материал подложки и по соответствующим формулам рассчитыва­ ют волновое сопротивление линии W (§ 3.3). Обычно волновое со. противление принимают равным 50—100 Ом. Электрическую дли­

— UBXIU—коэффициент трансформации).

Эквивалентная проводимость контура входной цепи на резонан­ сной частоте равна

где Go — резонансная проводимость ненагруженного контура, рас­ считывается в зависимости от типа выбранного резонатора по со­ ответствующим формулам § 3,3; тА UtllJ-, gA = 1//?А.

180

тА Sa + °o+

Рис. 4.21. Эквивалентная схема одноконтурной входной цепи.

на уровне 3 дБ. Проводимость фидера gA = 13,3 • 10_s См. Вход-

181