Принцип действия данного АФ основан на применении положительной обратной связи. Сигнал, поступающий в точку А по цепи обратной связи, претерпевает изменение фазы в ФНЧ (R4C3) и в ФВЧ (C2R3). На рис. 4.43 показаны графики изменения фазы сигнала в ФНЧ (кривая 1) и в ФВЧ (кривая 2). На некоторой частоте отрицательный набег фазы, полученный из-за влияния ФНЧ, полностью компенсируется положительным набегом из-за влияния ФВЧ (кривая 3). В результате обратная связь становится положительной и происходит рост уровня сигнала на частоте fо. Величина выброса на этой частоте определяется значением коэффициента передачи ИНУН Ко.

4.12 Узкополосные УРС с сосредоточенной избирательностью

Применяются в качестве УПЧ после преобразователя частоты. Необходимая избирательность обеспечивается сложной колебательной

системой на входе УРС, а необходимое усиление обеспечивается последующими апериодическими или слабоселективными каскадами.

Сосредоточение избирательности на входе УРС повышает помехозащищенность тракта, упрощает регулировку и настройку, т.е. делает тракт более технологичным. Фильтр сосредоточенной избирательности на LCэлементах состоит из нескольких связанных контуров, реализующих баттервортовскую, чебышевскую или кауэровскую (эллиптическую) передаточную характеристику.

Фильтры, описываемые первой зависимостью, имеют гладкую амплитудно-частотную характеристику как в полосе пропускания, так и в полосе задержания, однако наименьшую крутизну скатов (рис. 4.44, а). Чебышевские фильтры в полосе прозрачности имеют колебательную характеристику и гладкую внеполосную. Крутизна ската средняя (рис. 4.44, б). Эллиптические (кауэровские) фильтры обладают наибольшей крутизной скатов и колебательной АЧХ в полосе и за полосой пропускания (рис. 4.44, в).

Структура всех фильтров в целом сходна и для случая с внешнеемкостной связью приведена на рис. 4.45.

135

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

Рис. 4.44

Рис. 4.45

Основой кварцевого фильтра является кварцевый резонатор - пластина кварца, помещенная в специальный кварцедержатель. Под действием приложенного напряжения сигнала в пластине возникают механические колебания. Такая избирательная система имеет весьма узкую полосу пропускания (десятки - сотни герц) и добротностью 104 - 106 единиц. Фильтры выполняются в виде в мостовой либо цепочечной схемы (см. рис. 4.46, а,б).

Эквивалентная схема кварца представлена на рис. 4.47, где обозначены Ссоб – собственная емкость корпуса, Свн – дополнительная внешняя емкость. Входная проводимость двухполюсника равна

136

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

Рис. 4.47

Принцип действия мостовой схемы поясняется на рис. 4.48. При балансе моста, т.е. при равенстве проводимостей каждого плеча (точки пересечения, соответствующие fc1 и fc2) выходное напряжение отсутствует. Полоса частот между fc1 и fc2 соответствует полосе прозрачности фильтра.

В современных РПУ используются монолитные кварцевые фильтры, представляющие собой решетку из электродов, нанесенных на поверхность кварца. Электроды действуют как резонаторы, а участки между ними - как элементы связи. Кварцевый фильтр включается в УРЧ через колебательные контуры LкCк (рис. 4.49), которые согласуют входное и выходное сопротивления фильтра (1 - 8 кОм) с трактом и повышают затухание фильтровой системы для больших расстроек. Полосное затухание фильтра

137

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

невелико и не превышает 2 - 3 дБ совместно с согласующей системой, селективность составляет более 60 дБ.

Пьезокерамические фильтры (ПКФ) выполняются аналогично монолитным кварцевым фильтрам, однако решетка наносится на поверхность пьезокерамики. Эти фильтры более просты в изготовлении, но обладают худшей селекцией, не превышающей 30 - 40 дБ, так как добротность элементов составляет 300 - 600 единиц. Например, типичный ПКФ ФП1П-23, рассчитанный на применение в трактах с fпч= 465 кГц, имеет следующие параметры: полоса пропускания по уровню 6 дБ - 9,5 кГц, селективность по соседнему каналу 40 дБ, полосное затухание менее 9,5 дБ, входное и выходное сопротивления - 2 кОм.

Схема включения ПКФ в тракт приемника проще (рис. 4.50) и обычно не содержит согласующих контуров на выходе фильтра (а иногда и на входе). При этом выход фильтра включается непосредственно в базовую цепь транзистора первого каскада промежуточной частоты.

Принцип действия ФСИ на основе механического резонанса состоит в преобразовании электрических колебаний в механические, возбуждении ими механической системы и обратном преобразовании в электрические.

ПКФ

Ск Lк

Lсв

Рис. 4.50

Магнитострикционные фильтры или электромеханические фильтры (ЭМФП) представляют собой электромеханическую систему, состоящую из электромеханических преобразователей, включающих катушку индуктивности с магнитострикционным стержнем и магнит, механических резонаторов в виде металлических дисков и упругих связок между ними (рис. 4.51,а).

Рис. 4.51

138

Курочкин А.Е. Конспект лекций. Радиоприемные устройства

При прохождении через входную катушку тока высокой частоты в магнитострикционном стержне возникают в присутствии постоянного магнитного поля механические колебания с частотой сигнала, которые возбуждают колебания в механических резонаторах. Эти колебания передаются через упругие связи к выходному преобразователю и через катушку на выход фильтра. Колебательное звено эквивалентно резонансной цепи вида, показанного на рис. 4.51,б с высокой добротностью элементов. Схема включения фильтра в тракт промежуточной частоты показана на рис. 4.51, в.

Фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) также представляют механическую систему, содержащую пьезоэлектрическую подложку из нионабата лития либо танталата лития, на которой методом фотолитографии нанесены штыревые электроды (рис. 4.52).

Входной преобразователь возбуждает в подложке упругие деформации, которые в виде поверхностной акустической волны распространяются по поверхности подложки фильтра и достигают выходного преобразователя.

Скорость распространения зависит от материала и равна 3,15 103 м/сек для кварца и 3,48 103 м/сек для нионабата лития.

Свойства среды распространения и конфигурация штыревой структуры преобразователей определяют форму АЧХ фильтра. Эквивалентная схема фильтра на ПАВ представлена на рис. 4.53 , где Т – линии задержки. Такая структура известна как трансверсальный или нерекурсивный фильтр.

Рис. 4.52

Uвх

Т Т Т Т

Сумматор Uвых

Рис. 4.53

Параметры фильтра ЭМПФ-5-465-6: частота настройки - 465 кГц, полоса пропускания по уровню 3 дБ - 5,6÷6,4 кГц, избирательность по соседнему

139