3. Приёмные антенны и их параметры

Антенна РПрУ оказывает значительное влияние на свойства входной

цепи. В зависимости от назначения приёмника и диапазона волн принимаемого сигнала разработаны и используются антенны самых разных конструкций. Так, в диапазонах километровых, гектометровых и декаметровых волн обычно используются ненастроенные антенны в виде вертикального провода (штыревые антенны), а также антенны Г- и Т-образной формы. В бытовых стационарных и малогабаритных переносных приёмниках широкое применение находят магнитные (ферритовые или рамочные) антенны. В профессиональных приёмниках метровых и дециметровых волн, а также в

ТВ-приёмниках используются вибраторные антенны типа «волновой канал», логопериодические антенны, сложные «антенные решётки» и др. В диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн используются параболические антенны, а также фазированные антенные решётки (ФАР), находящие применение в спутниковом телевидении и радиолокации.

Входные цепи с наружной антенной и колебательным контуром обычно представляют в виде эквивалентных схем. Сопротивление ненастроенной антенны зависит от частоты сложным образом, так как антенна представляет собой цепь с распределёнными параметрами. В сравнительно узких интервалах частот можно использовать относительно простые эквиваленты реальных антенн. Если размеры антенны невелики по сравнению с длиной волны, то эквивалентная схема антенны может быть представлена в виде последовательного соединения индуктивности L_А, ёмкости C_А и активного сопротивле-

ния R_А:

Рис. 3.7. Эквивалентная схема антенны длинноволнового диапазона

(километровые и гектометровые волны)

В области очень низких частот, когда ωL_А << 1/ωC_А, можно пренебречь индуктивностью и тогда эквивалентная схема антенны будет содержать только ёмкость С_А и активное сопротивление R_A (рис.3.8.)

Рис.3.8. Эквивалентная схема антенны мириаметровых волн (диапазон ОНЧ)

В диапазоне декаметровых волн реактивное сопротивление ненастроенных антенн может иметь как ёмкостный, так и индуктивный характер. В диапазоне метровых и более коротких волн используют антенны, настроенные на среднюю частоту диапазона, на которой антенна обладает активным сопротивлением R_А. Если это сопротивление равно волновому сопротивлению фидера ρ_А, то антенна присоединяется к фидеру непосредственно, в других случаях – через согласующее устройство. В метровом и низкочастотной части дециметрового диапазона антенны, как правило, конструктивно выполняются в виде «волнового канала». Эквивалентная схема антенны типа «волновой канал» показана на рис.3.9.

Рис.3.9. Эквивалентная схема вибраторной антенны

типа «волновой канал»

3. Электронная настройка входных цепей

В современных диапазонных РПрУ настройку ВЦ на заданную частоту сигнала f₀ осуществляют электронными методами, основанными на управлении по постоянному напряжению режимом нелинейных реактивных элементов. Наибольшее распространение получили схемы перестройки частоты с варикапами. Варикап позволяет изменять величину ёмкости контура примерно в 2…5 раз.

Варикап – это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость ёмкости р-n – перехода от величины обратного напряжения. Ёмкость запертого р-n – перехода слабо зависит от температуры и не зависит от частоты (вплоть до миллиметрового диапазона). Кроме того, варикап имеет низкий уровень собственных шумов, что очень важно для приёмника.

Достоинства электронного способа настройки РПрУ варикапом:

• высокая скорость перестройки;

• отсутствие механических контактов в цепях контура;

• высокая устойчивость к изменениям температуры и влажности;

• высокая механическая прочность;

• отсутствие микрофонного эффекта;

• возможность достижения высокой избирательности преселектора посредством применения необходимого числа синхронно перестраиваемых контуров;

• возможность реализации необходимого закона изменения настройки;

• введение систем запоминания кодов предварительных настроек, автопоиска, программного управления частотой настройки приёмника без применения сложных и громоздких механических устройств;

• простота реализации дистанционного управления настройкой.

Схемы включения варикапов в колебательный контур с ручной настройкой приведены на рис.3.10:

Рис.3.10. Включение варикапов в цепи колебательных контуров РПрУ

Напряжение управления U_УПР поступает от стабилизированного источника питания через делитель напряжения R_РЕГ со скользящим контактом. Резистор R нужен для уменьшения шунтирующего действия на контур цепи управления настройкой РПрУ. Его сопротивление выбирают больше резонансного сопротивления контура. Конденсатор С_БЛ (рис.3.10,а) блокирует цепь управления варикапом для токов, частота которых лежит в полосе пропускания контура.

Недостатком варикапов является нелинейность их вольтамперных характеристик при больших уровнях сигналов и помех. С ростом уровня высокочастотных колебаний ёмкость варикапа возрастает, что приводит к изменению частоты настройки контура и его коэффициента передачи. Уход частоты настройки контуров приводит к нарушению сопряжения контуров преселектора и гетеродина, а также к возникновению паразитной амплитудной модуляции при приёме ЧМ-сигнала. При достаточно мощной помехе возникают перекрёстные искажения, ухудшающие избирательность приёмника.

Ослабить нелинейные эффекты можно, применяя балансные (двухтактные) схемы с последовательным встречным включением двух варикапов в сигнальную цепь (рис.3.10,б). При этом приращения ёмкостей р-n – переходов варикапов при воздействии сигнала будут иметь противоположные знаки и изменение ёмкости контура будет незначительным. Однако общая ёмкость при последовательном включении двух варикапов будет в два раза меньше, чем в схеме, приведенной на рис.3.10,а.