Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебники / УПиОС Плаксиенко_2004

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
06.07.2026
Размер:
4.14 Mб
Скачать

Устройства приема и обработки сигналов

CР

LK

CK UВЫХ

Рис.3.25

В выражение для коэффициента передачи

 

 

 

K0

 

mnR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

.

 

 

 

 

CC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

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