Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

3.17 Входная цепь с магнитной антенной

Среди антенн, регистрирующих H-составляющую поля, получили распространение магнитные антенны. Здесь ток, наводимый в антенне магнитным полем сигнала, пропорционален частоте ω, числу витков антенны nА, площади сечения рамки Sр, напряженности магнитного поля H, относительной магнитной проницаемости антенны с сердечником µА, относительной магнитной проницаемости среды и магнитной постоянной вакуума µо:

eн = ωn АSрHµ Аµo µ .

Эффективность приема на магнитную антенну по аналогии с электрической удобно характеризовать значением действующей высоты. Для этого магнитной антенне, в которой наводится указанная выше э.д.с., ставят в соответствие электрическую антенну с действующей высотой hд. При этом считают э.д.с. eE, наводимую в электрической антенне, равной э.д.с. в магнитной антенне eH , тогда действующая высота магнитной антенны определяется из соотношения

eH =Ehд

и равна

Хотя магнитная антенна реагирует лишь на магнитную составляющую поля сигнала, такое определение целесообразно, поскольку позволяет сравнивать приемные свойства электрической и магнитной антенн, учитывая наличие связи между E и H в дальней зоне: E/H=120π .

Действующая высота магнитной антенны невелика. Однако, когда индуктивность антенны входит в контур входной цепи, hд увеличивается пропорционально добротности контура ВЦ.

Следует также отметить большую помехозащищенность РПУ с магнитными антеннами по сравнению с электрическими. Это связано с тем, что в дальней зоне Ec/Hc =120π, а ближней зоне для волн длиннее 20 м это отношение вблизи источников помех значительно больше 120 π. С другой стороны, штырь имеет в горизонтальной плоскости круговую диаграмму направленности, а магнитная антенна - диаграмму направленности в виде восьмерки с глубоким минимумом по оси ферритового стержня, что позволяет осуществлять пространственную селекцию сигналов.

Для магнитных и рамочных антенн ВЦ представляет собой одиночный колебательный контур (рис. 3.36), состоящий из конденсатора переменной емкости (КПЕ) и контурной катушки, образованной индуктивностью рамки. КПЕ перестраивает контур в пределах диапазона, следовательно, такая антенна всегда настроена на f0. Ослаблять связь контура с антенной в данном случае не приходится, так как магнитная антенна чаще всего является встроенной антенной со стабильными характеристиками.

86

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

В диапазонах ДВ и СВ в радиовещательных РПУ применяются ферритовые сердечники с начальной магнитной проницаемостью µ=1000 - 2000 единиц. На более высоких частотах потери в сердечнике увеличиваются, и там используют сердечники с µ= 400 единиц.

проводимости усилительного прибора.

Для снижения шунтирующего действия усилительного прибора контур ВЦ подключают частично (рис. 3.37).

Избирательность ВЦ с магнитной антенной соответствует избирательности одиночного колебательного контура

а полоса пропускания равна П=f0/Qэкв .

ЛЕКЦИЯ №9. СОГЛАСОВАНИЕ В ЦЕПЯХ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

3.18 Согласующие цепи СВЧ

Частота настройки колебательного контура определяется по формуле Томпсона

Увеличение частоты достигается уменьшением величины индуктивности и емкости. Уменьшение емкости возможно только до значений, определяемых входными емкостями усилительных элементов, монтажа и т.д. Возможности уменьшения числа витков катушки индуктивности также ограничены. Когда длина волны соизмерима с физическими размерами компонентов ВЦ, ее необходимо рассматривать как цепь с распределенными параметрами.

87

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

На рис. 3.38 между источником сигнала и нагрузкой (между сечениями 1- 1 и 2-2) подключена так называемая длинная линия передачи.

Напряжение и ток в линии передачи определяется падающими и отраженными волнами.

Рис. 3.38

Процессы в цепи описываются уравнениями

U1 = U 2ch(γx) + I2 Wsh(γx)

I 1 = I2 ch(γx) + U 2 sh(γx),

W

где х –расстояние от произвольного сечения до нагрузки,

γ– комплексный коэффициент (постоянная) распространения:

γ= α + jβ = ro + jωLo go + jωCo ,

r0, g0, L0, C0 – первичные параметры длинной линии, определяемые на единицу длины линии;

α – коэффициент затухания, β=2π/λ – фазовая постоянная (волновое число),

W – комплексное волновое сопротивление:

go + jωCo

При отсутствии активных потерь (α=0)

а система уравнений принимает следующий вид

Разделив первое уравнение на второе получим входное сопротивление отрезка длинной линии:

88

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

где Zн = U2 / I2 .

Найдем входное сопротивление и проводимость отрезка, закороченного на конце (режим короткого замыкания - КЗ) ( Zн = 0 ):

где G0 = 1/ ρ .

Для режима холостого хода - ХХ ( Zн = ∞ ) Zвх=-jρctg(βx)

На рис. 3.39 представлены графики для реактивной составляющей входной проводимости.

При x<λ/4 в режиме КЗ цепь представляет собой индуктивность, при x=λ/4 образуется параллельный колебательный контур, при λ/4<x<λ/2 цепь представляет собой емкость, а при х=λ/2 образуется последовательный колебательный контур и т.д. Аналогичный характер, но со сдвигом на четверть волны, имеет зависимость входной проводимости при ХХ.

РежимКЗ Режим ХХ

Рис. 3.39

При подстановке в выражение для входного сопротивления значения

т.е. отрезок четвертьволновой линии обладает трансформационными свойствами, которые можно использовать при согласовании.

Связь между волной в начале линии и волной в конце линии, например, bс и ан при отсутствии потерь определяется соотношением

aн =bceγx =ejβx .

89