Устройства приема и обработки сигналов.-2

Рис. 3.2 Эквиваленты антенн радиоприемных устройств

В диапазонах длинных и коротких волн эквивалент антенны может быть упрощен за счет пренебрежения значениями индуктивности или емкостей. Упрощенные эквиваленты антенн представлены на рис. 3.2, а, в, г – е.

Радиовещательные приемные устройства работают с открытыми комнатными антеннами, действующая высота которых не превышает пяти метров (рис. 3.3, а). Радиоприемные устройства,

62

установленные на движущихся средствах (автомобилях, поездах), используют антенну в виде вертикального штыря длиной 1,5 м (рис. 3.3, б) [20].

Рис. 3.3 Эквиваленты комнатной (а) и автомобильной (б) антенны для диапазона длинных и средних волн

Значение э.д.с. ЕА эквивалентного генератора зависит от напряженности электрической составляющей поля, наводимого возле антенны, определяется выражением

где hД – действующая высота антенны.

Величина действующей высоты открытой антенны, если длина волны С в три и более раз больше длины волны 0А антенны, определяется выражением

где h – геометрическая высота антенны, м;

l – полная геометрическая длина антенны, м.

Для симметричного вибратора действующая высота равна половине геометрической длины вибратора

Для симметричного полуволнового вибратора действующая высота определяется

Д

63

Для вертикальной антенны, у которой отсутствует горизонтальная часть, действующая высота равна половине геометрической высоты [20].

Действующая высота заземленной антенны типа «наклонный луч» определяется выражением

где – угол, образуемый антенной с вертикалью к поверхности Земли.

Диапазонные направленные коротковолновые антенны про-

фессиональных приемников. К этой категории относятся антенны бегущей волны, ромбические, полуромбические V-образные наклонные, многовибраторные синфазные антенны. Особенностью этих антенн является их высокая диаграмма направленности и несущественное изменение в широком диапазоне частот активного и реактивного сопротивления антенны. Как правило, в границах рабочего, входное сопротивление антенны является активным, так как эти антенны нагружаются на чисто активное сопротивление, равное их волновому сопротивлению. Это условие необходимо для обеспечения в антенне режима бегущей волны. В зависимости от конструктивного исполнения входное сопротивление антенны бегущей волны имеет значение 200 – 400 Ом, ромбической – от 400 – 600 Ом, полуромбической – от 400 – 500 Ом, наклонной V-образной антенны 300 Ом. Антенны соединяются с приемниками согласованными симметричными фидерными линиями с волновым сопротивлением Ф, равным входному сопротивлению антенны. Эквивалентом антенно-фидерной системы в этом случае будет активное сопротивление Ф, с которым должен быть согласован вход первого каскада приемника.

Настроенные коротковолновые и ультракоротковолновые антенны профессиональных и радиовещательных приемников.

Настроенные коротковолновые и ультракоротковолновые антенны предназначены для работы на фиксированной частоте. Про-

64

стейшим типом настроенной антенны является вертикальный или горизонтальный симметричный полуволновой вибратор (диполь). Конструктивно симметричный полуволновой вибратор представляет собой отрезок провода или металлической трубки соответствующей длины с разрывом в центре. Диполь обладает направленным действием. Характеристика направленности диполя в плоскости, проходящей через ось, имеет в полярных координатах вид восьмерки с максимумами приема в направлениях, перпендикулярных оси диполя, и с минимумами приема вдоль оси. Входное сопротивление симметричного полуволнового вибратора чисто активно и равно 70 – 80 Ом (расчетное сопротивление 73,3 Ом). Вибратор соединяется с радиоприемным устройством коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 73 Ом. Наряду с симметричным полуволновым вибратором в диапазоне ультракоротких и метровых волн применяются настроенные петлевые и шунтовые вибраторы, имеющие чисто активное сопротивление RА от 300 – 400 Ом. Эти вибраторы соединяются с радиоприемным устройством симметричными коаксиальными кабелями с волновым сопротивлением, равным сопротивлению RА вибратора. ЗначениеФ и будет эквивалентом антенно-фидерной системы этих антенн.

Для различных климатических условий параметры эквивалентной модели могут изменяться. Для радиовещательных приемников эта величина может достигать 50 процентов. При реализации сильной связи входной цепи с антенной это вызывает значительное изменение емкости антенны.

3.1.3 Схемы входных цепей устройств приема и обработки сигналов

Типовые схемы входных цепей определяются видом избирательной системы и выбором связи колебательного контура (фильтра) с антенной и нагрузкой. Собственная резонансная частота колебательного контура может изменяться плавно или дискретно.

Плавная перестройка осуществляется изменением величины емкости или индуктивности колебательного контура входной цепи. Наибольшее распространение получил способ перестройки

Рис. 3.6 Зависимости резонансного коэффициента передачи входной цепи с автотрансформаторной, внешнеемкостной (а), внутриемкостной и комбинированной связью с антенной (б)

Схемы связи колебательного контура (фильтра) с первым каскадом приемного устройства могут быть выполнены с гальванической, емкостной или индуктивной связями (рис. 3.7) [1]. Для уменьшения влияния нагрузки, приводящей к ухудшению селективности, коэффициента перекрытия по частоте и расстройке

входного контура, применяют частичное включение n UВЫХ 1

UК

(рис. 3.7). Для уменьшения зависимости резонансного коэффициента передачи от частоты настройки

следует выбирать связи с антенной и нагрузкой либо малозави-

Трансформаторная (автотрансформаторная) связь контура и нагрузки (рис. 3.7, а, б) отличается постоянством коэффициента включения nН0 f . Недостатком этого включения является наличие паразитного резонанса, обусловленного LСВ. Н CН, что приводит к возникновению паразитного канала приема. Схема с внутреннеемкостной связью (рис. 3.7, в) более помехоустойчива: свободна от паразитных настроек, коэффициент передачи по комбинационным помехам убывает с ростом частоты. При предъявлении высоких требования к постоянству параметров выбирают комбинированную связь (рис. 3.7, г) [1].

Рис. 3.9 Зависимости резонансного коэффициента передачи колебательного контура входной цепи с индуктивной связью (а, б) внутриемкостной (в) и комбинированной связью (в) с нагрузкой от частоты настройки входной цепи

В профессиональных и радиовещательных приемниках высших классов для улучшения селективности на ДВ и СВ (реже КВ) при заданной полосе используют двухконтурный полосовой фильтр. Схемы с двухконтурными полосовыми фильтрами отличаются сложностью конструктивной реализации.

Для получения пространственной избирательности радиоприемного устройства применяют входные цепи с магнитными (рамочными) антеннами, обладающие направленными свойствами. Применение ферритовой антенны позволяет реализовать внутреннюю антенну ДВ, СВ (частично КВ) диапазонов в достаточно малых размерах. При использовании наружных антенн ферритовая антенна должна быть отключена.

Для входных цепей коротких волн характерно применение растянутых и полурастянутых диапазонов, поэтому для уменьшения коэффициентов перекрытия характерно использование дополнительных последовательного и параллельного конденсаторов. Радиоприемные устройства КВ диапазона, работающие на одной фиксированной частоте (в относительно узком диапазоне частот) используют настроенные антенны, работающие в режиме бегущей волны в фидере (коаксиальном кабеле). Для обеспечения этого режима используют согласующие устройства: трансформаторы, автотрансформаторы, делители. Поскольку в этом случае перестройки входной цепи не требуется, то выбор связи входной цепи с антенной и с нагрузкой особой роли не играет.

Проводимость нагрузки определяется входной проводимостью усилительного прибора

где – текущая частота, наводимая в контуре входной цепи.