Радиоприемные устройства.-2

91

Необходимый коэффициент перекрытия по частоте для колебательного контура с электронной перестройкой обеспечивается выбором типа варикапа и рабочих напряжений смещения на варикапах, определяемых выражением

Cmax Umin Cп , (3.7)

Cmin Umax Cп

где Cп — дополнительная подстроечная емкость контура, включая емкость монтажа, вносимую емкость схемы, антенны и паразитную емкость контурной катушки.

При окончательном расчете элементов входной цепи с электронной перестройкой по частоте и расчете избирательных свойств необходимо учитывать технические характеристики варикапов: величину изменения емкости, зависимость добротности варикапа от частоты, начального смещения и уровня воздействующего сигнала, приводящие к изменениям характеристик кон-

тура ВЦ. Более подробную информацию по этому вопросу рекомендуется взять из источника [1].

Схема управления частотой настройки варикапов осуществляется изменением обратного напряжения смещения на диоде через сопротивление Rф. Значение сопротивления Rф выбирается таким образом, чтобы оно не шунтировало колебательный контур

(рис. 3.4).

Величина сопротивления фильтра в цепи управления варикапом определяется выражением

где Rк — резонансное сопротивление контура.

Другой сложной задачей на этапе проектирования приемных устройств является выбор электрической принципиальной схемы входной цепи, основным элементом которой является колебательный контур, настроенный на частоту принимаемого сигнала. На этапе эскизного проектирования электрической принципиальной схемы входной цепи необходимо выбрать тип связи ВЦ с антенной и первым каскадом радиоприемного устройства.

Электрические принципиальные схемы входных цепей с не-

настроенной антенной. Виды связи с ненастроенной антенной для различных типов приемных устройств представлены в таблице

92

(табл. 3.9). Для входных цепей с ненастроенной антенной рекомендуются следующие схемы [1, 5, 8]:

одноконтурная входная цепь диапазонного приемника с внешнеемкостной связью с ненастроенной антенной (рис. 3.13);

одноконтурная входная цепь диапазонного приемника с индуктивной связью с ненастроенной антенной (рис. 3.14);

одноконтурная входная цепь диапазонного приемника с комбинированной связью с ненастроенной антенной (рис. 3.15);

диапазонная входная цепь с магнитной (рамочной) антенной (рис. 3.22).

Для связи входной цепи с настроенной антенной использу-

ются следующие схемы:

входная цепь с трансформаторной или автотрансформаторной связью с настроенной антенной;

входная цепь с внутриемкостной связью с настроенной антенной.

При выборе связи контура входной цепи с антенной необходимо учесть следующее. Непосредственная связь контура с антенной является наиболее простой (рис. 3.6). Однако данная схема обладает недостатками, а именно: большое влияние параметров антенны на коэффициент передачи, полосу пропускания и избирательность входной цепи. Поэтому непосредственная связь используется в простейших переносных радиоприемных устройствах, а также в переносных радиоприемниках с магнитной (ферритовой) антенной.

А

LК

Lсв

CК

CФ

Рис. 3.6 — Схема входной цепи

снепосредственной связью с антенной

ииндуктивной связью с транзистором

94

Внутриемкостная связь с антенной при условии f0 max f0А

обеспечивает постоянство коэффициента передачи по диапазону, но он в этом случае зависит от емкости антенны. Для малогабаритных антенн с малой емкостью или с малой действующей высотой коэффициент передачи имеет малое значение, поэтому данный вид связи не получил широкого распространения.

А

LК

CК

CФ

Рис. 3.9 — Схема входной цепи с внутриемкостной связью с антенной и индуктивной связью с транзистором

Индуктивная связь с антенной, образованная емкостью антенны и индуктивностью связи, может использоваться в режиме удлинения ( f0А ), режиме укорочения ( f0 max ) и ре-

жиме, когда резонансная частота совпадает с частотой принимаемого сигнала f0А f0 min ... f0 max (рис. 3.14).

В режиме укорочения, когда связь с антенной имеет емкостный характер, коэффициент передачи по напряжению растет пропорционально квадрату или даже кубу частоты настройки входной цепи [1, 5, 8]. Поэтому данный режим используется при малом коэффициенте перекрытия по диапазону или в сочетании с внутриемкостной связью контура входной цепи с усилительным элементом.

Наибольшее распространение получил режим удлинения. При этом режиме работы связи с антенной отмечается незначительное уменьшение коэффициента передачи по напряжению с ростом частоты настройки. Однако на нижней частоте настройки входной цепи, при малом значении коэффициента удлинения, наблюдается уменьшение избирательных свойств [1, 5, 8].

Для устранения недостатков индуктивной связи с антенной, указанных ранее, используется комбинированная связь для слу-

95

чая режима удлинения (рис. 3.15). Данный вид связи обеспечивает малую неравномерность коэффициента передачи, большой коэффициент передачи. Однако на нижней границе принимаемых частот — пониженная избирательность. Комбинированная связь используется в высококачественных радиовещательных и связных приемниках.

Во входных цепях применяются: внутриемкостная, автотрансформаторная, трансформаторная связь контура входной цепи с входом следующего каскада приемника.

Внутриемкостная связь контура с усилительным прибором

характеризуется уменьшением коэффициента передачи с ростом частоты принимаемого сигнала. Поэтому данный вид связи целесообразно сочетать с внешнеемкостной связью с антенной или с индуктивной связью в режиме укорочения. Индуктивную связь контура с усилительным каскадом рекомендуется использовать при индуктивной связи (в режиме удлинения) или при комбинированной связи контура входной цепи с антенной.

Электрические принципиальные схемы входных цепей с на-

строенной антенной. При использовании настроенной антенны метровых волн применяют одноконтурные входные цепи. В профессиональных приемниках ДВ-, СВ- и КВ-диапазонах используют также двухконтурные входные цепи. При выборе связи контура входной цепи необходимо учитывать следующее.

При настроенной антенне, параметры которой мало меняются в процессе эксплуатации, применяется сильная связь с антенной. Это обеспечивает высокий коэффициент передачи. Максимальный коэффициент передачи достигается при согласовании входной цепи с антенной. Согласование обеспечивает бегущий режим в фидерной линии, соединяющей ВЦ с настроенной антенной, и применяется при профессиональном приеме релейных систем связи в КВ, при приеме метровых волн, а также в специальных приемниках СВ и ДВ (панорамных устройствах).

При выборе типа связи с антенной возможно использование следующих видов: трансформаторной, автотрансформаторной и внутриемкостной (с последовательной емкостью).

Трансформаторная связь используется при симметричном подключении ВЦ к антенне с помощью фидера (коаксиального кабеля) (рис. 3.10, а). При несимметричном подключении вход-

97

Внутриемкостная связь с антенной (с последовательной ем-

костью) используется на частотах от 200…500 МГц и выше для работы на фиксированных частотах (рис. 3.12).

А

LК

Lдр

C1 C2

Рис. 3.12 — Схема входной цепи с внутриемкостной связью с настроенной антенной и усилительным каскадом

(схема с последовательной индуктивностью)

При внутриемкостной связи полная емкость контура входной цепи оказывается меньше, чем при обычном параллельном включении индуктивности, из-за того, что в этом случае конденсатор контура включен последовательно (а не параллельно) емкости 1-го каскада радиоприемного устройства. Это позволяет производить настройку приемника на более высокие частоты.

3.2.3 Расчет одноконтурной входной цепи диапазонного приемника с внешнеемкостной связью с ненастроенной антенной

Электрическая принципиальная схема входной цепи с внешнеемкостной связью с ненастроенной антенной и внутриемкостной связью с первым каскадом радиоприемного устройства представлена на рисунке (рис. 3.13). Данная входная цепь обеспечивает большой коэффициент передачи по напряжению, высокую избирательность, но приводит к большой неравномерности параметров по диапазону. Поэтому данная схема используется в приемниках низкого класса или с малым коэффициентом перекрытия по диапазону. Для настройки контура входной цепи используется одна секция двухили трех секционного блока конденсаторов, выбранных из приложения (П.7.1). Эквивалентная емкость контура должна удовлетворять условиям таблицы (табл. 3.11).

98

Максимально допустимая емкость входной цепи определяется выражением

где k f — коэффициент перекрытия по частоте;

CК max и CК min — максимальная и минимальная емкости выбранного блока конденсаторов.

CСВ вх

Рис. 3.13 — Схема входной цепи с внешнеемкостной связью с антенной и внутриемкостной связью

с усилительным каскадом

Индуктивность контура входной цепи определяется выражением

k2 1

L f . (3.10)

2 f0 max 2 CÊ max CÊ min

Максимальная емкость связи с антенной, при которой параметры антенны вызывают допустимую расстройку контура входной цепи, с учетом влияния емкости первого каскада радиоприемного устройства определяется выражением.

Определяется коэффициент включения контура к входу первого каскада, при котором обеспечивается заданная избиратель-

99

ность по дополнительным каналам приема. Выбор дополнительного канала прохождения производится для худшего случая (для супергетеродинного приемника дополнительными являются зеркальный или прямой каналы). Расчет коэффициента включения производится для максимальной частоты диапазона рабочих частот в соответствии с выражением

вивалентное затухание входной цепи, которое определяется для

Коэффициент передачи входной цепи для крайних частот диапазона определяется выражением

100

где mвх — коэффициент связи контура входной цепи с первым каскадом радиоприемного устройства.

Расчет избирательности ВЦ с одиночным колебательным контуром по дополнительным каналам приема определяется выражением

где fдоп — наиболее опасная частота дополнительного канала

относительно настройки радиоприемника (для супергетеродинного радиоприемника — прямой и зеркальный каналы).

Пример расчета входной цепи радиоприемника 4-го класса,

предназначенного для приема передач звукового вещания в средневолновом диапазоне. Электрическая принципиальная схема входной цепи представлена на рисунке (рис. 3.13).

Порядок расчета. Расчет входной цепи, конструкторская проработка проводится в следующем порядке.

1. Коэффициента перекрытия по частоте контура ВЦ определяется

электриком типа КПТМ с параметрами СКmin = 4 пФ и СКmax = 220 пФ (см. приложение 7).