Входные цепи при настроенной антенне

 

Настроенные  антенны  применяются,  как правило,  при  приеме  на метровых и более коротких волнах, а также при профессиональном приеме на декаметровых  волнах,  например  на  магистральных  линиях  связи. В  этих случаях обычно предъявляются высокие требования к чувствительности приемника, которая ограничена его собственными шумами, поэтому важно обеспечить наилучшую  передачу сигнала от антенны к входу УРЧ.

Коэффициент  передачи имеет максимальное  значение при согласовании антенны с фидером, а фидера с входом приемника. При этом в фидере имеет место режим  бегущей  волны,  что  необходимо  также для  устранения искажений  сигнала,  вызванных  отражениями  при  большой  длине  фидера.

Согласование   фидера с входом приемника   и получение   заданного

результирующего      затухания     достигаются     выбором    коэффициентов

трансформации.  Резонансный   коэффициент  передачи при согласовании

определяется выражением

Здесь параметр D определяет допустимое увеличение  затухания контура входной  цепи  за  счет его  нагрузки  активной  проводимостью  антенны  и входной проводимостью  активного  элемента:   D   =   d экв / d к.  При  высокой добротности контура входной цепи допустимый коэффициент расширения полосы  пропускания   D   становится  большим.  В  этом случае предельный коэффициент передачи входной цепи определяется только сопротивлением антенны и входной проводимостью активного элемента.

Настроенные  антенны  обычно  имеют достаточно  широкую  полосу пропускания, поэтому можно не учитывать  изменения их сопротивления при расстройках.  Тогда  резонансная  кривая входной  цепи  будет  зависеть  в основном от характеристики эквивалентного контура.

Кроме  режима согласования применяется режим оптимального

р а ссогласования, обеспечивающий минимальный коэффициент шума приемника и, следовательно, его наивысшую чувствительность. Обычно расчет                    входной цепи ведут в режиме согласования,         а оптимального рассогласования  добиваются  при  настройке  приемника  путем небольшого увеличения связи контура с антенной.

 

Основные выводы

Входная цепь должна наиболее полно передавать энергию сигнала из антенны в первый каскад приемника и осуществлять предварительную фильтрацию сигнала от помех.

Входная  цепь  содержит  фильтр  и цепи  связи фильтра  с антенной  и усилительным элементом последующего каскада.

Коэффициент передачи по напряжению входной цепи можно определить как произведение коэффициентов  передачи цепи связи  фильтра с антенной, эквивалентного  фильтра  и цепи связи  фильтра  с усилительным элементом последующего каскада.

АЧХ, ФЧХ и селективность входной цепи определяются в основном АЧХ, ФЧХ и селективностью резонансного контура и зависят от его эквивалентного затухания.

Эквивалентное  затухание контура входной цепи определяется его конструктивным  затуханием и вносимыми затуханиями со стороны антенной цепи и со стороны последующего каскада.

Максимальный  коэффициент передачи входной цепи обеспечивается при оптимальной связи антенной цепи и входа последующего каскада с контуром, при которой вносимое в контур затухание из антенной цепи равно вносимому затуханию  от  последующего  каскада.  Для получения   К 0max  контур  должен иметь малые потери.

Изменение резонансного коэффициента передачи входной цепи по диапазону в основном определяется изменением коэффициента передачи цепи связи ее фильтра с антенной.

При емкостной связи с антенной и при емкостной перестройке контура входной  цепи  коэффициент  передачи  резко  изменяется  по  диапазону, поэтому этот вид связи применяют в недорогих приемниках, при малом коэффициенте перекрытия диапазона и т. д.

Сравнительно  небольшое  изменение   К 0  в рабочем  диапазоне  частот можно получить при трансформаторной связи с «удлиненной» антенной.

Во входной цепи можно осуществить  согласование по мощности сигнала, соответствующее  максимальному коэффициенту передачи, и согласование по шумам, при котором коэффициент шума приемника минимален.

Если шумы УРЧ  велики  по  сравнению  с шумами  входной  цепи,  то минимум  коэффициента шума входной  цепи  совместно  с УРЧ  получается практически при оптимальной связи.

Улучшение  коэффициента шума по  сравнению  с его  значением  при оптимальной связи пропорционально доле шумов  усилительного элемента в общих шумах схемы. Если шумы УРЧ малы, то минимум коэффициента шума получается  при связи,  более сильной,  чем необходимо для согласования  по мощности сигнала.

На  частотах  низке 100  МГц  контур  входной  цепи  выполняется  на сосредоточенных LC -элементах. В диапазонах длин волн короче 1 м качестве колебательного контура  входной цепи используют  цепи с распределенными параметрами.  В диапазоне дециметровых длин

волн наиболее широко используются отрезки коаксиальных или полосковых линий.

Применение полосковых линий позволяет выполнить узлы и резонансные цепи приемника в едином технологическом цикле по интегральной технологии. В диапазоне сантиметровых и более коротких длин волн наряду с полосковыми  линиями  в качестве  избирательных  систем входных  цепей применяют объемные резонаторы.

 

К онтрольные вопросы

1. Укажите назначение и перечислите основные характеристики ВЦ.

2.  Почему  настройка  контура  ВЦ  с  помощью  переменной  емкости

предпочтительнее настройки переменной индуктивностью?

3. Нарисуйте  схемы ВЦ с разными видами связи контура с антенной и объясните назначение элементов.

4.  Составьте  эквивалентные  схемы ВЦ  с различными  видами  связи контура с антенной.

5. Какими          параметрами определяется       коэффициент передачи ВЦ? Условия  получения максимального коэффициента передачи ВЦ?

6. Условия  согласования антенны со входом приемника?

7.Из  каких соображений выбирается связь входного контура с настроенной антенной?

8.Из каких соображений выбирается связь входного контура с ненастроенной антенной? Почему?

9. От чего зависит избирательность ВЦ?

10. От чего зависит ширина полосы пропускания ВЦ?

11. Как выбирается связь входного контура с активным элементом?

12. Перечислите основные типы объемных резонаторов и фильтров СВЧ.

используемых в качестве ВЦ РПрУ.  Опишите их достоинства и недостатки.

13.  Какими соображениями  руководствуются  при  выборе  типа  АЧХ

(максимально плоская, равноволновая, эллиптическая) входных фильтров СВЧ РПрУ?

 

Задачи для самоконтроля

1.  Преселектор  приемника перестраивается переменным конденсатором с емкостью 16 пФ … 318 пФ.

Индуктивность контура 0,273 мГн, емкость монтажа 20 пФ. Рассчитайте  крайние частоты диапазона перестройки приемника.

2.  В одноконтурном селективном усилителе емкость контура увеличена, а индуктивность контура уменьшена в одинаковое количество раз.

Как изменятся (уменьшатся,  или увеличатся)  резонансное усиление и полоса пропускания, если добротность контура и параметры схемы не изменились?

3.  Почему в диапазонных РПрУ  один из конденсаторов  контура  делают подстроечным? Почему  необходимо предусматривать некоторое изменение индуктивности контурной катушки?

4. Рассчитайте  эквивалентную  добротность контура входной цепи для вещательного РПрУ, исходя из требуемой полосы пропускания, которая в  диапазоне  СВ  должна  быть  не  менее  9  кГц,  а  частотная избирательность на крайних частотах полосы пропускания  (540 – 1600 кГц) не превышает 3 дБ.