Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

Максимальный предельный коэффициент передачи

Допустим, что в качестве избирательной цепи используется

фильтр любой сложности. Поставим задачу определения макси-

мально возможного коэффициента передачи входной цепи. Элементы входной цепи, включенные между зажимами 1—[ и

2—2 (рис. 3.10), представляют собой пассивный четырехполюс-

ник. На вход этого четырехполюсника поступает мощность от ис- точника сигнала Рьх==12.Ю, = ЕЮ (ЮА-Ю,) 2+ (ХАНА!) 7.

курса «Теории линейных электрических цепей» известно, что при Юл=В и Хл=-Х, эта мощность будет максимальной:

Очевидно, выходная мощность Рьых= Рьх тах.

Лишь в отсутствие потерь в элементах пассивного четырехпо-

Таким образом, максимальный предельный коэффициент пе- редачи входной цепи зависит лишь от параметров антенны Кл и

усилительного каскада бьх.

3.5. Общая теория одноконтурной входной цепи

Эквивалентная схема одноконтурной входной цепи изображена на рис. 3.11. Здесь в качестве фильтра, изображенного на

‚рис. 3.10, показан параллельный колебательный контур ЁкСк с потерями, учтенными проводимостью бк.

Идеальный трансформатор Тр, не изменяет полную мощность,

41

42

Обратим внимание на то, что при 1226 ъьх< Як

т, е. Котах линейно зависит от связи с усилительным прибором из. При больших п2(п26ьх» бк)

Здесь вносимые проводимости из цепи антенны и со стороны

усилительного прибора равны и значительно превышают проводимость контура. В этом режиме контур выступает как фильтр, лишенный потерь, и, следовательно, удовлетворяет условиям, при которых получено соотношение (3.6). Поэтому соотношения (3.14)

и (3.6) практически совпадают.

Реализуемый коэффициент трансформации из обычно ограничен требованиями к стабильности настройки входной цепи приизменении вх и 6ьх, требованиями к малому уменьшению коэффициента перекрытия диапазона и, наконец, возможностями конструктивного выполнения трансформатора связи Гр.

„

Избирательность входной цепи

Одноконтурная входная цепь согласно рис. 3.12 представлена эквивалентной схемой одиночного колебательного контурасвключенными параллельно вносимыми проводимостями п?:Ул, П2оУвх

и генератором тока Г’. Как правило, ток генератора Гл и вно- симые проводимости при малых расстройках слабо зависят от расстройки. Поэтому избирательные свойства входной цепи определяются изменением проводимости одиночного контура, обладающего

эквивалентной добротностью ©..

Уравнение характеристики избирательности для малых расст-

где Е=2А[/—обобщеннаяАРо расстройка; А=р/Оь ширина по-

лосы пропускания входной цепи; @-= 1/окбо — добротность эквива- лентного контура.

Избирательность одиночного контура определяется его эквивалентной добротностью @. или полосой пропускания

АРо= |= кво= | бк (к1 8-Е1 бьх). |(3.17)

При построении входных цепей в диапазоне умеренно высоких частот целесообразно обеспечить максимальную избирательность до’первого усилительного каскада. Поэтому возникает задача выбора коэффициентов трансформации и: и п? из условия допустимого расширения полосы пропускания реального, конструк-

тивно выполнимого колебательного контура.

{

43

Выбор связи из условия допустимого расширения полосы пропускания’ входного контура

Таким образом, для получения максимального коэффициента передачи‘ входной депи при заданном расширенин полосы пропускания необходимо вы-

Из (3.24) следует, что при жестких требованиях к избирательности, когда’а«\!1, максимальный коэффициент передачи существенно меньше предель- иого Ковах пр.

44.

Для малых смещеиий настройки можно приближенно допустить, что Дрм= =4|, и с учетом (3.28) записать соотношение (3.27) для абсолютных значений расстройки:

ное изменение емкости антенны АСА/Са и относительное изменение входной ем-

Здесь сумма квадратов коэффициентов трансформации © весовыми коэффициентами ограничена величиной 1/0... Известно также, что произведение и1Пз определяет коэффициент передачи напряжения. Если предположить, что вся допустимая расстройка определяется изменением емкости антенны (3.30), то необ- ` ходимо Из устремить к нулю. В этом случае коэффициент передачи будет равен’

Подобные рассуждения о нецелесообразности выбора п» при котором вся допустимая расстройка была бы обусловлена изменением входной емкости усилителя, приводят к выводу © существованци оптимального выбора п: и п». Можно показать, что максимальный коэффициент передачи при заданном смещении настройки будет при выполнении следующих соотношений:

’При использовании полевых транзисторов или электронных ламп АСьх< Со. Если Сю/АС»х>20., то И2допопт>1. Известно, что максимальный реализуемый коэффициент трансформации не превышает единицы (идол шах<1). В этих ус- ловиях целесообразно считать, что допустимое смещение настройки обусловлено

смещении настройки окажется больше, чем при из=1| И Пидоп.ошт, раесчитан- ном по формуле (3.32).

46

3.6. Способы перекрытия заданного диапазона частот

3.7. Зависимость основных показателей входной цепи от частоты настройки

Коэффнциент передачи

Коэффициент передачи входной цепи определяется формулой (3.8). Учтем, что выбраны слабые связи контура с антенной в це-

лях получения высокой избирательности. В этих условиях

47

й1 По __ 1

Кор. = 11» Кек, . (3.35)

дон Ао

где Юек==—эквивалентноерк@ сопротивление контура. Видно, что зависимость коэффициента передачи Ко от частоты настройки

«0 определяется зависимостями от частоты ль, Ил, Из, Юоек.

Зависимость характеристического сопротивления и добротности контура от частоты настройки

Поведение колебательного контура в электрической цепи можно описать дифференциальным уравнением, коэффициенты которого определяются величи-

нами №, [, С. Примем их в качестве первичных параметров контура. Частота настройки контура связана с величинамн Ри С соотношением

Характеристическое сопротивление можно представить в виде

Если контур настраивается индуктивностью, удобно для определения зависимости © от частоты &: пользоваться соотношением (3.36), так как в этом соотношении имеется только одна переменная величина. При настройке емкостью удобнее соотиошение (3.37). Видно, что при настройке емкостью р линейно зависит от частоты. При настройке индуктивностью р изменяется обратио пропорционально частоте.

Добротность контура

Для выяснения зависимости добротности контура @ от частоты необходи-

мо найти зависимость активного сопротивления Ю контура от частоты

Активное сопротивление контура определяется двумя слагаемыми (одно из них обусловлено потерями в проводниках, в частности в проводе катушки индуктивности, а второе — диэлектрическими потерями в элементах контура):

К = Юпь-- Кдиэл.

Первое слагаемое Ю„р пропорционально корню квадратному из частоты вследствие явления вытеснения тока к поверхности проводника, второе— ®диол

пропорционально квадрату частоты. Таким образом,

Оба слагаемых (3.39) увеличиваются с частотой, поэтому активное сопро-

тивление контура также возрастает. Практически оба вида потерь в контуре равноценны, поэтому можно считать, что активное сопротивление контура ли-

ности контура от частоты настройки. При настройке емкостью как числитель, так и знаменатель соотношения (338) линейно зависят от частоты. Поэтому добротность контура при настройке емкостью можно считать постоянной

48

При настройке индуктивностью также воспользуемся соотношением (338) Однако теперь р согласно (3.36) убывает с увеличением частоты. Что касается зависимости Ю от частоты, то эта зависимость определяется способом изменеиия индуктивности контура. В случае настройки контура изменением числа вит-

ков и, кроме того, должна изменяться обратно пропорционально квадрату ча-

стоты: ДЕ; [= 1/6.

Отсюда следует, что число витков катушки контура должно изменяться об-

числа витков катушки, то добротность контура @=1/®оСЮ изменяется обратно пропорционально частоте. При других способах изменения индуктивности, когда число витков катушки контура остается постоянным, активное сопротивление © растет пропорционально частоте и поэтому добротность контура 9=1/хоСА будет изменяться обратно пропорционально квадрату частоты

Зависимость п! и п> от частоты

В радиоприемниках при выборе цепей связи антенны и усилительного каскада с контуром избегают расположения резонансной частоты этих цепей в рабочем диапазоне настроек входного контура, так как наличие такого резонанса приводит к немонотонному изменению коэффициента передачи с максимумом на частоте этого резонанса. Кроме того, расположение этого максимума сильно

длины волны рабочего диапазона (режим удлинения), то коэффициент трансформации п будет уменьшаться с ростом частоты. Это уменьшение обусловлено

коэффициент трансформации л будет увеличиваться с увеличением частоты (частота настройки контура приближается к резонансной частоте цепи связи).

Указанные зависимости можно использовать при выборе цепей связи п и п› для обеспечения постоянства коэффициента передачи входного устройства.

Решая (335) относительно произведення й1и2, получаем

1 Иа = Кобло/Коек:

В правой части этого соотношения имеются известные зависимости от ча-

стоты. Так, для короткой открытой антенны Пло=1/юоСд эквивалентное сопро- тивление контура Коек=ркО-=®оГк@, при настройке емкостью линейно растет

с увеличением частоты Используя эти зависимости, получаем Й1 Па = Ко/ ЧС Тк в.

49

Таким образом, для указанных условий постоянство коэффициента передачи Ко будет достигнуто при изменении произведения и: обратно пропорционально квадрату частоты. При выборе п; и п2 следует избегать расположения резонансных частот цепей связи в областях частот побочных каналов приема. Совпадение резонансной частоты цепи связи с частотой побочного канала приема приводит к существенному ухудшению избирательностн. Избирательность можно улучшить, включив в цепь антенны заграждающий фильтр, настроенный на частоту этого побочного канала приема. Указанный способ широко используется для улучшения избирательности приемннка по каналу промежуточной частоты.

3.8. Входная цепь приемника с настроенной антенной

При использовании настроенных антенн с постоянными параметрами во входной цепи ‚приемника можно осуществить достаточно сильную связь. Если решающим требованием является получение минимального коэффициента шума, связь антенны с контуром должна быть больше оптимальной.

Для получения максимального коэффициента передачи связь должна быть оптимальной. При оптимальной связи проводимость антенны, пересчитанная к зажимам контура, должна быть равна

общей проводимости контура:

При осуществлении сильной связи могут возникнуть трудности реализации. Эти затруднения рассмотрим на примере транс-

форматорной связи, используемой во входных цёпях приемников магистральной связи и телевидения. Направленные антенны этих радиоприемников обыяно удалены от места расположения при-'

емников.

Принципиальная схема входной цепи приемника магистральной связи изображена на рис. 3.15. Фидер, соединяющий настроенную антенну с приемником, подключен к зажимам А,—А» вхо-

да приемника. Контур ЁкСь, настроенный на частоту сигнала, связан с фидером трансформаторно. Часть магнитного поля катуш“

50