15. Расчет одноконтурных входных цепей при работе с ненастроенными антеннами

Связь между входным контуром и ненастроенной антенной чаще всего внешнеемкостная или трансформаторная в режиме удлинения (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1- Схема ВЦ с трансформаторной связью контура с антенной

Схема с внешнеемкостной связью проще, но коэффициент передачи сильно зависит от частоты настройки, а избирательность по зеркальному каналу хуже, чем в схеме с трансформаторной связью. Применение схемы с емкостной связью целесообразно, если допустима неравномерность коэффициента передачи по диапазону порядка , то есть на растянутых и полурастянутых поддиапазонах. Схему с трансформаторной связью следует применять, если требуемая неравномерность передачи по диапазону не должна быть более , то есть на нерастянутых поддиапазонах. Подключение контура к активному элементу с малым входным сопротивлением должно быть частичное: автотрансформаторное, трансформаторное, внутриемкостное или комбинированное. Активный элемент с большим входным сопротивлением может подключаться к контуру ВЦ полностью.

15.1 Методика расчета входной цепи с трансформаторной связью с ненастроенной антенной

15.1.1 Определяется коэффициент трансформации между контуром ВЦ и АЭ на верхней частоте поддиапазона:

а) из условия заданного шунтирования контура активным элементом

(15.1)

где

б) из условия смещения настройки контура при изменении входной емкости активного элемента С_вх на С_вх = (0,3...0,4)С_вх

. (15.2)

Здесь С_min - минимальная результирующая емкость контура ВЦ.

Для схемы контура рисунка 11.1 ; для схемы рисунка 11.2 определяется формулой (11.10). Из двух значений (15.1), (15.2) берется меньшее. Если по расчету n₁ >1, то берется n₁=1.

15.1.2 Рассчитывается коэффициент удлинения

, (15.3)

где Н – неравномерность по поддиапазону. Задаются Н = 2…3.

15.1.3 Определяется максимальная резонансная частота антенной цепи

, (15.4)

где f_н – частота нижней границы рассчитываемого поддиапазона.

15.1.4 Вычисляется индуктивность катушки связи с антенной

(15.5)

где f_А – в кГц, С_А – в пФ, L_C1 – в мкГн.

Если в (15.5) окажется L_C1 < 0, что физически неосуществимо, то берется L_C1 = 5L_A и определяется максимальная частота антенной цепи

Здесь L_A – в Гн, С_А – в Ф, f_A – в Гц.

Если L_C1 > (3…6)L_к, то целесообразно принять L_C1 = (3…6)L_к и включить параллельно катушке связи конденсатор С_А1

. (15.6)

15.1.5 Рассчитываются резонансные частоты антенной цепи

В (15.7) С_{А ср} = 0,5(С_{А min} + C_{А max}). (15.9)

15.1.6 Определяется активная проводимость антенной цепи на нижнем конце диапазона

(15.10)

где

(15.11)

Здесь Q_c – добротность катушки связи. Обычно Q_с = (0,5…0,7)Q_к.

15.1.7 Рассчитывается коэффициент связи между антенной и контуром ВЦ из условия смещения настройки ВЦ при изменении С_А

(15.12)

где

15.1.8 На нижнем конце диапазона определяется коэффициент трансформации между контуром ВЦ и антенной из условия смещения частоты настройки ВЦ

(15.13)

15.1.9 На нижнем конце диапазона рассчитывается коэффициент трансформации между контуром ВЦ и антенной из условия допустимого шунтирования контура антенной

(15.14)

где - резонансная проводимость контура ВЦ на нижней частоте диапазона.

Из двух значений (15.13) и (15.14) берется меньшее, но оно должно быть не больше половины согласующего, т. е.

.

Здесь - коэффициент трансформации при согласовании антенны со входом приемника

где ; - определяется (15.10);

- активная составляющая входной проводимости транзистора с учетом элементов цепей смещения.

15.1.10 Находится коэффициент связи между катушкой индуктивности контура ВЦ и катушкой связи

. (15.15)

Этот коэффициент не должен превышать конструктивно реализуемого значения: для однослойных катушек – 0,2…0,3; для многослойных – 0,4…0,6; для магнитной антенны – 0,7…0,9. При L  100 мкГн катушки многослойные.

15.1.11 Определяется коэффициент трансформации со стороны антенны на верхней частоте диапазона

. (15.16)

15.1.12 Рассчитывается эквивалентное затухание контура на нижней частоте диапазона

. (15.17)

15.1.13 Определяется неравномерность в полосе пропускания входной цепи

. (15.18)

Здесь

.

15.1.14 Рассчитывается эквивалентное затухание контура на верхнем конце диапазона

, (15.19)

где G_Ав – определяется формулами, аналогичными (15.10), (15.11) для верхней частоты диапазона.

15.1.13 Рассчитывается избирательность по зеркальному каналу на верхнем конце диапазона

(15.20)

По упрощенной формуле

(15.21)

результат вычислений может оказаться заниженным на 1…3 дБ.

На нерастянутых поддиапазонах ( 2), при малых значениях входного сопротивления первого АЭ, изменения эквивалентной добротности по диапазону могут превышать границы, допустимые из условия неравномерности в полосе пропускания и избирательности по зеркальному каналу. Тогда рекомендуется применять комбинированную связь контура со входом активного элемента, например, показанную на рисунке 15.2.

Рисунок 15.2- Схема ВЦ с комбинированной связью с АЭ

Если использовать внутриемкостную в сочетании с индуктивной связью между контуром и входом АЭ, то можно так рассчитать изменения коэффициента подключения контура ко входу АЭ, чтобы эквивалентная добротность оставалась постоянной. Порядок расчета элементов такого включения может быть следующий:

15.1.16 Определяется коэффициент подключения контура ко входу АЭ на нижней частоте диапазона

. (15.22)

Здесь G_вх – входная проводимость АЭ с учетом делителя R1, R2, т.е. G_вх = G_вх.АЭ + 1/R1 + 1/R2, где G_вх.АЭ – входная проводимость только АЭ.

Если в (15.22) окажется n_1н>1, то берется n_1н= 1 и находится d_к из условия получения необходимого эквивалентного затухания d_э

. (15.23)

15.1.17 Рассчитывается коэффициент подключения контура ко входу АЭ на верхней частоте диапазона

. (15.24)

15.1.18 Определяются элементы связи контура с АЭ. Находится вспомогательный коэффициент

. (15.25)

Вычисляется емкость конденсатора связи с АЭ

(15.26)

Берется ближайшее номинальное значение емкости.

Рассчитывается индуктивность катушки связи с АЭ

, (15.27)

где k_св – коэффициент связи между катушками L_C2 и L_к. Для однослойных катушек, расположенных рядом на одном каркасе k_св принимается равным 0,2…0,3; для аналогично расположенных многослойных катушек коэффициент связи достигает величины 0,4…0,6. При L≥100 мкГн катушки многослойные.

15.1.19 Поскольку включение конденсатора связи С_св уменьшает коэффициент перекрытия диапазона, следует уточнить элементы контура входной цепи.

Определяется новое значение емкости добавочного конденсатора, включенного параллельно катушке индуктивности

(15.28)

где

. (15.29)

Проверяется коэффициент перекрытия диапазона

. (15.30)

Находится новое значение индуктивности контура

(15.31)

Если отличается от L_к более чем на 25%, следует произвести расчет заново, начиная с п.15.1.1, подставляя в расчетные формулы вместо L_к значение .

15.1.20 Рассчитывается коэффициент передачи ВЦ на нижнем и верхнем конце диапазона

(15.32)

15.1.21 Определяется неравномерность коэффициента передачи по диапазону (в преселекторах, содержащих ВЦ без УРЧ):

(15.33)