книги из ГПНТБ / Смогилев К.А. Радиоприемники сверхвысоких частот

Коэффициент трансформации в этой схеме, без учета маг­ нитной связи между участками катушки индуктивности кон­ тура, определяется следующим выражением:

Часть схемы, которая не имеет потерь и является идеаль­ ным трансформатором, выделена на рис. 2.2 пунктиром.

Малое входное сопротивление антенны при автотрансфор­ маторной связи шунтирует лишь часть колебательного конту­ ра, что равносильно ' подключению большого сопротивления ко всему контуру. Подбирая место подключения вводов-антен­ ны к колебательному контуру, можно осуществить согласо­ вание.

Резонансную систему входной цепи (колебательный контур, отрезок длинной линии, объемный резонатор), обеспечиваю­ щую трансформацию сопротивлений, в дальнейшем будем на­ зывать резонансным трансформатором.

т

Рис. 2.3.

Подключение низкого входного сопротивления антенны даже к части резонансного трансформатора уменьшает его добротность и вызывает снижение избирательных свойств входной цепи. Однако с этим приходится мириться и обеспе­ чивать согласование антенны со входной цепью для получения минимального коэффициента шума.

Приступая к рассмотрению общих соотношений для резо­ нансного трансформатора, изобразимэквивалентную схему антенны и входной цепи (рис. 2.3).

Входная цепь здесь представляется в виде четырехполюс­ ника, обладающего коэффициентом трансформации т, равным:

U

т

50

:где С/вы* — напряжение на входе первой лампы. Четырехполюсник при этом не обладает потерями и содер­

жит только реактивные элементы, в состав которых включает­ ся также входная емкость лампы.

При резонансе полное сопротивление резонансного транс­ форматора (с учетом Я» становится чисто активным, а коэф­ фициент трансформации — вещественным:

U

т = и ~ • <^ВЫХ

•Определим. коэффициент трансформации, обеспечивающий

•согласование, коэффициент передачи в режиме согласования, - а также зависимость коэффициента передачи напряжения входной цепи от связи (от коэффициента трансформации).

Из общей радиотехники известно, что условием согласова­ ния входных и выходных цепей четырехполюсника является равенство комплексного сопротивления одной цепи сопряжен­ ному сопротивлению другой. В нашем случае

7 — 7 '

тде ZB— RB'-\-jxB — полное комплексное сопротивление вход­ ной цепи, пересчитанное на вход антенны.

Иначе условие согласования можно записать в следую­ щем виде:

1)/?А= Я,'.

2)Хд -f- Ха' = 0.

Второе условие выполняется, если антенна и резонансный трансформатор настроены в резонанс с частотой принимаемо­ го сигнала. Поскольку указанное условие, как правило, вы­ полняется, можно считать, что для согласования необходимо обеспечить выполнение первого условия: Ra—R*.

(Здесь R3' — пересчитанное на вход четырехполюсника его активное сопротивление R 3). При этом эквивалентная схема входной цепи примет вид,- представленный на рис. 2.4.

Поскольку резонансный трансформатор, представленный на рис. 2.3 четырехполюсником, не имеет потерь, то мощность, поступающая из антенны РАна его вход, равна мощности Р вых

откуда

и 2 L'BblX

или, учитывая, что

m — '/7-'вых ’

получим:

Так как при согласовании R s'= -R a, to

/”ор‘= l/rf ’ (2.2)

* л

где /rcopt — коэффициент трансформации, обеспечивающий, согласование.

Сопротивление антенны и входное сопротивление первой лампы обычно известны. Поэтому в первом приближении без-

m opt

52

,или с учетом (2.1) и (2.2) окончательно получим:

т

К =

На рис. 2.5 представлена кривая, характеризующая изме­ нение коэффициента передачи напряжения входной цепи

53

в зависимости от коэффициента трансформации («а» пропор­ ционально tn ) или, что то же, в зависимости от связи входной цепи с антенной. Из графика видно, что с ростом связи коэф­ фициент передачи сначала линейно растет, при связи равной оптимальной (а = 1)' достигает максимума и затем начинает медленно падать. Следовательно, при связи несколько боль­ шей, чем оптимальная, коэффициент передачи напряжения па­ дает незначительно.

§2.3. Входная цепь с последовательной индуктивностью

Вметровом диапазоне волн применяются резонансныетрансформаторы входных цепей с сосредоточенными парамет­ рами. Простейшим из них является трансформатор с после­ довательной индуктивностью. Его эквивалентная схема пред­ ставлена на рис. 2.6.

Эквивалентная емкость резонансного трансформатора С3„ складывается из собственной емкости колебательного контура Ск входной, емкости первой лампы СВх и емкости монтажа См-

с э ■= с к-Е свх См,

эквивалентное сопротивление R 3 равно:

О__ R bx^?эк

54

Обычно резонансное сопротивление контура Rax 2> Rax, по­ этому можно считать, что Ra~Rax- Зная сопротивление ан­ тенны R a, можем найти оптимальный коэффициент трансфор­ мации. Если требуется не оптимальный коэффициент транс­ формации, то величина т задается. Необходимо так подо­ брать параметры LK и С9, чтобы обеспечить заданный коэф­ фициент трансформации и . настройку резонансного транс­ форматора.

Для решения этой задачи выразим параметры контура LK и Сэ через коэффициент трансформации.

Входное сопротивление входной цепи в точках 1—2 равно

---рг

z 3' —j ш /.к -ь

J о) С 9

Ra “Ь 7

уш Сэ

Представим полное сопротивление в виде суммы активной и реактивной составляющей:

55

которые обеспечивают заданный коэффициент трансформации

условий полоса пропускания входной цепи определена одно­ значно и только случайно может совпадать с заданной.

Найдем значение полосы пропускания в рассматриваемом случае:

Afn ——d*fo,

где db — эквивалентное затухание входной цепи, учитывающее шунтирующее действие входного сопротивления лампы Rex'

откуда

Д/п = ~ fo Ra(l ~i~ CL-) т

Рк

Все величины в полученном соотношении определены из первых двух условий. Поэтому полоса пропускания не может изменяться независимо, что является существенным недостат­ ком рассмотренной схемы.

Указанный недостаток можно устранить, включив со сто­ роны антенны емкость Сх. Тогда схема будет иметь три неза­ висимых параметра Clt LK и Ск и сможет решить все три основные задачи.

Коэффициент передачи входной цепи с последовательной индуктивностью находится по заданному коэффициенту транс­ формации в соответствии с выражением (2.4).

56

§i 2.4. Автотрансформаторная схема входной цепи

Выше указывалось, что в метровом диапазоне во входной цепи приемников применяются резонансные трансформаторы с сосредоточенными параметрами. Рассмотренная схема вход­ ной цепи с последовательной индуктивностью применяетсл редко, так как она не позволяет решать все основные задачи.

и с автотрансформаторной, эквивалентная схема которой при­ ведена на рис. 2.9. Эти схемы, имея три независимых пара­ метра, дают возможность решать все основные задачи вход­ ной цепи.

Схемы рис. 2.7 и 2.8 используются также во входных цепях УПЧ (между смесителем и входом первой лампы УПЧ).

57

Приведенные на рис. 2.7 схемы можно свести к эквивалент­ ной схеме с автотрансформаторной связью, которая и рас­

первой лампы антенна подключается к части колебательного! контура входной цепи.

Коэффициент трансформации без учета индуктивной связи между частями катушки индуктивности LK равен:

Рис. 2.9.

Из последнего выражения следует, что в автотрансформа­ торной схеме имеется возможность подбора нужного коэффи­ циента трансформации независимо от выбора индуктивности LK и емкости Ск колебательного контура, которые могут нахо­ диться из условий настройки в резонанс и обеспечения задан­ ной полосы пропускания. Следовательно, в автотрансформа­ торной схеме, содержащей три независимых элемента Llf LK и С к соответствующим подбором их обеспечиваются заданные коэффициент трансформации т , полоса пропускания Д /п и настройка схемы в резонанс с частотой принимаемого сигна­

58

ла / 0. Автотрансформаторная схема позволяет решить все три основных задачи входной цепи.

Определим выражения, позволяющие найти параметры LXy LK и Ск по заданным величинам т, Af„ и / 0.

Перейдем к эквивалентной схеме с генератором тока, полагая

ЛRbx/? Э К

И

сэ = ск+ свх+ см.

На эквивалентной схеме рис. 2.9 ток антенны /А и сопро­ тивление антенны /?А пересчитаны к выходу схемы:

Соответственно напряжение:

//' — г1 —Ч..

U — U Bых — ~

т

Полоса пропускания входной цепи, с учетом шунтирую­ щего действия входного сопротивления антенны, пересчитан­ ного во вторичную цепь, и входного сопротивления первой' лампы равна:.

Вынося за скобку / ? 8к и имея в виду, что

/? .= К ,

Гк ’

Яэк^?вх

Ra —Лзк-f-Ajs:

получим:

59»