Учебники / УПиОС Плаксиенко_2004
.pdf
Устройства приема и обработки сигналов
CР
LK
CK
UВЫХ
Рис.3.25
В выражение для коэффициента передачи
|
|
|
K0 |
|
mnR0э |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ZA0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
подставим R0 э 0Lk Qэ , |ZA0| и |
|
m 1, тогда |
|
|
|||||||||||||||||
K |
0 |
n 2L |
k |
C |
A |
Q |
э |
. |
|
|
|
|
|
|
|
(3.9) |
|||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Если n const и Q |
э |
const , то |
|
K |
0 |
2 const . |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||
Неравномерность коэффициента передачи по поддиапазону |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
K0max |
|
|
|
02max |
|
|
2 . |
|
|
|||||||||
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
K0min 02min |
|
|
пд |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Квадратичная зависимость от частоты объясняется тем, что с уве- |
|||||||||||||||||||||
личением частоты одновременно увеличивается 1/|ZA0| и R |
э |
(рис. 3.22). |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61
Учебное пособие
3.6.3. Входная цепь с внутриемкостной связью с антенной
В данной схеме (рис 3.26) антенна подключена к контуру через делитель, образованный Cсв и C Ck Cвх .
|
|
|
RC |
EП |
|
|
|
|
|
|
|
RЗ1 |
VT |
Сp |
Су |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
LK |
|
|
|
Ссв |
Ск |
RЗ2 |
RИ |
UВых |
|
|
|
|
СИ |
Рис.3.26
Для реализации слабой связи с антенной принимают Cсв C . Результирующая емкость контура
C C Cсв .
C Cсв
Коэффициенты включения
|
m |
|
C |
|
|
|
C |
|
|
C |
|
; n |
C |
|
1 |
. |
|||||||||||
|
|
|
|
Ccв C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Ccв |
|
Cсв |
C |
02LkC |
||||||||||||||||||||||
|
Пренебрегая активным сопротивлением антенны, запишем |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0LA |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
02 |
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
ZA0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
A2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0CA |
|
0CA |
|
|
|
|
|||||||||||
где |
A |
|
|
|
- собственная угловая частота антенной цепи. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LACA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Устройства приема и обработки сигналов
С учетом |
Rоэ ω0L получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
K m n R Q |
СА |
Qэ |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
ССВ |
|
2 . |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
оэ э |
|
|
|
|
ω0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
ZA0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωA |
|
||
Видим, что резонансный коэффициент передачи зависит от соот- |
||||||||||||||||||||
ношения 02 |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для укороченной антенны, когда 2A 20 |
имеем |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
CA |
Q |
. |
|
|
|
(3.10) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
Cсв |
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При Q |
э |
const , K |
0 |
не зависит от частоты (рис. 3.23). |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Иногда для выполнения условия A 0 |
антенну подключают |
|||||||||||||||||||
через укорачивающую емкость Cу рис. 3.26.
Входную цепь с внутриемкостной связью с антенной необходимо использовать при большом входном сопротивлении последующего кас-
када.
Селективность при больших расстройках определяется по формуле
|
ω |
|
1 |
|
ω |
|
ω0 |
|
|
ω |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
σ |
|
|
|
|
Q |
|
1 . |
||||||
|
|
|
|
|
2 |
||||||||
|
ω0 d |
|
|
ω0 |
|
ω |
|
э |
|
|
|||
|
э |
|
|
|
ω0 |
|
|||||||
3.6.4. Входные цепи с магнитной антенной
На рис.3.27 представлена схема входной цепи с рамочной антенной, где Э.Д.С. EA зависит от угла между плоскостью рамки и
направлением прихода сигнала
EA EA0 cos . ,где EA0 chд - Э.Д.С. сигнала, приходящего в направлении плоскости рамки, . С – чувствительность.
63
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учебное пособие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LСВ |
|
|
LК |
UВЫХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.27 |
|
|
|
|||
|
Действующая высота антенны hД зависит от площади рамки Sр и |
||||||||||||||
числа витков NB: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
д |
2 S |
р |
N |
в |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где -длина волны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Коэффициент передачи входной цепи с рамочной антенной опре- |
||||||||||||||
деляется выражением, аналогичным выражением для входной цепи с |
|||||||||||||||
трансформаторной связью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
K0 |
0MnQэ , |
|
(3.11) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ZA0 |
|
|
|
|
|
где Z |
о |
|
r2 |
(ωω )2 |
, |
L |
L |
L |
. |
|
|
|
|
||
|
A |
|
A |
Σ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
св |
|
|
|
|
|
|
Для уменьшения размеров рамки применяют сердечник из феррита |
||||||||||||||
(рис.3.28). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В этом случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
hд |
2 NвSp д |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||
где |
д |
-магнитная проницаемость сердечника, |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-коэффициент, определяемый формой катушки и ее положением |
|||||||||||||||
на сердечнике.
Антенная катушка обычно используется и в качестве индуктивности входного контура, (рис. 3.28).
64
Устройства приема и обработки сигналов |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
RК |
|
ЕП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сp |
|
LK |
СK |
Сp |
|
RБ1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
VT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RБ2 |
|
UВых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
RЭ |
|
СЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.28 |
|
|
|
|
||
Коэффициент передачи входной цепи |
|
|
|
|||||||
|
K |
0 |
|
mn R |
э |
nQ |
э |
. |
(3.12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ZA0 |
|
|
|
|
|
|
Здесь учтено, что |
m 1, |
ZA0 |
0Lk , Rэ 0LэQэ. |
|
||||||
В приемниках с ферритовой антенной чувствительность принято |
||||||||||
выражать в единицах напряженности поля, мкВ/м. |
|
|||||||||
|
|
|
|
EA |
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
hд |
|
|
|
Коэффициент передачи входной цепи по полю |
|
|||||||||
K0 uвх nQэhд .
3.7. Связь входной цепи с нагрузкой
Если в качестве первого каскада приемника в схеме (рис 3.29) используется полевой транзистор, то n 1 и при расчетах можно учитывать лишь вносимую емкость
C Ck n2Cвх Cм .
65
Учебное пособие
|
RС |
ЕП |
|
|
|
|
RЗ1 |
СP |
LK |
СP |
|
n |
|
|
m |
СK |
|
|
UВых |
|
L1 |
RЗ2 |
|
|
RИ |
Си |
Рис.3.29
Использование биполярного транзистора в первом каскаде радиоприемного устройства влияет на характер зависимости K0 от частоты
из-за вносимого в контур затухания.
Так, для автотрансформаторной связи с первым каскадом (см. рис. 3.2, 3.28, 3.29) в контур вносится затухание n2 Gвх . Это означа-
ет, что с ростом частоты Qэ уменьшается, так как
dэ dk n2 Gвх , что приводит к уменьшению K0 .
Внутриемкостная связь с первым каскадом может применяться для компенсации возрастания K0 с увеличением частоты.
Рассмотрим внутриемкостную связь с первым каскадом при трансформаторной связи с антенной (рис.3.21).
Здесь n |
Cк |
|
|
|
1 |
|
, подставив его в (3.7), получим |
|
|
|||||||||||||
C |
ω2 L |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1 |
|
|
|
0 k |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
k |
|
Lk |
|
|
|
1 |
|
Q |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
LA 2 L C |
э |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
k |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом K |
0 |
не зависит от |
0 |
и пропорционален Q |
э |
. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Gвх |
, |
|
|
|||
|
dэ dk n |
Gвх dk |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
3L |
C2 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
k |
1 |
|
|
|
66
Устройства приема и обработки сигналов
т.е. при внутриемкостной связи эквивалентное затухание контура уменьшается с ростом частоты, Qэ - увеличивается, а это значит, что K0 -
возрастает с ростом частоты. Однако заметим, что возрастание K0 не-
значительно.
Внутриемкостная связь с нагрузкой может применяться и при емкостной связи с антенной, как показано на рис.3.26
3.8. Входная цепь с полосовым фильтром
Полосовой фильтр во входной цепи применяется в тех случаях, когда необходимо получить высокую избирательность и одновременно хорошую равномерность K0 в заданной полосе приема. Получение хоро-
шей равномерности K0 возможно при комбинированной связи между
контурами, например, внутренняя и внешнеемкостная или внутриемкостная и трансформаторная. На рис.3.30 приведена схема внутри и внешне емкостной связи между контурами.
Связь первого контура фильтра с антенной выполняют также как в одноконтурных входных цепях.

Ссв2
Lk1 |
Сk1 |
Сk2 Lk2 |
Ссв1
Рис.3.30
Для определения резонансного коэффициента передачи K0 надо в формулах для определения K0 (3.6) и (3.9) заменить Q э на резонансный коэффициент передачи фильтра Kф0 .
Для двухконтурной входной цепи в общем случае имеем:
K 0 |
mnR э |
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
||
|
|
ZA 0 |
|
|
|
||
67
|
|
|
|
|
Учебное пособие |
|
|
|
|
|
|
где |
|
k |
с в |
|
- обобщенный коэффициент связи контуров фильтра, |
|
|
|
|
d э1d э2
mM
LK .
3.9.Входные цепи при работе с настроенными антеннами
Настроенные антенны применяются, как правило, на сверхвысоких частотах (СВЧ), а также с профессиональными приемниками, например, на коротковолновых магистральных линиях.
При этом стремятся обеспечить наилучшую передачу мощности от антенны к первому активному элементу. Максимальная передача мощности будет при согласовании антенны с фидером, а фидера - со входом приемника.
Для входной цепи, работающей с согласованной фидерной линией, полностью применимы результаты анализа обобщенной эквивалентной схемы, выполненного в 3.4 и рассмотрения, проведенного в 3.5.
Так, согласование фидера со входом приемника при заданном коэффициенте шунтирования (коэффициенте расширения полосы) достигается выбором коэффициентов трансформации
|
|
|
|
|
|
|
||
nсогл |
D 2 G0 , |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Gвх |
|||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||
mсогл |
|
D G0 . |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 GA |
|||||||
|
|
|||||||
Резонансный коэффициент передачи при согласовании определяется выражением:
K |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
D 2 |
|
. |
0 СО Г Л |
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
|
rA Gвх |
|
D |
||||
|
|
|
|
|
||||||
Возможны различные схемы согласования фидера со входом приемника: автотрансформаторная (рис.3.31), трансформаторная, с емкостным делителем. При использовании экранированного фидера все схемы согласования практически равноценны.
68
Устройства приема и обработки сигналов
RК |
|
|
|
|
ЕП |
|
|
|
|||
|
|
|
Сp |
||
|
|
|
|
||
|
Сp |
RБ1 |
Lk |
|
|
n |
|
|
m |
Сk |
|
|
|
|
L1 |
|
RБ2 |
RЭ
СЭ
Рис.3.31
3.9.1. Схема с автотрансформаторным согласованием
Данная схема (см. рис.3.31) используется при несимметричном типе фидера (коаксиальном).
Согласование достигается соответствующим выбором величины коэффициента
m L1 M 1 , L1
где L1 — индуктивность части контурной катушки между точками под-
ключения антенного фидера;
M1 — взаимная индукция между точками подключения фидера и
всеми витками контура.
Для данной схемы также справедливы все выводы, полученные при рассмотрении эквивалентной схемы, с учетом того, что XA 0 ,
ZA 0 A .
3.9.2. Схема с трансформаторным согласованием
Схема с трансформаторным согласованием (рис.3.32; 3.33) наиболее гибкая. Она может применяться как при симметричном, так и при несимметричном типе фидера
69
Учебное пособие
М
|
|
Cp |
|
n |
|
Lсв |
Lk |
Ck |
|
||
|
|
Рис.3.32
Cp
n
Lсв 





Lk
Ck
Рис.3.33
В схеме (см. рис.3.32) катушки разделены электростатическим экраном, устраняющим передачу сигнала от антенно-фидерной системы к контуру за счет распределенной емкости между витками катушки связи и контура, как показано на рис.3.33. Эта емкость может нарушить симметрию входа приемника.
Для рассматриваемой схемы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
M |
|
k св |
|
Lсв , |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Lk |
|
|
Lk |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где |
k св |
|
|
M |
|
— коэффициент связи. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LсвLk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Определим коэффициент связи, необходимый для согласования. |
||||||||||||||||||||||||||
Для этого выразим k св из последнего выражения |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
к |
|
|
|
L |
G |
0 |
вх |
. |
||||||||
|
k |
св.с |
m |
согл |
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Lсв |
Lсв |
|
|
GA |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
