Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007), страница 9

Основным назначением ВЦ являются передача полезного сигнала от антенны ко входу первого АЭ приемника и предварительная филь~рация помех на частотах побочных каналов приема, а также интенсивных по уровню помех. Обычно ВЦ представляет собой пассивный четырехполюсник, содержащий один или несколько резонаторов, в частности колебагсльных контуров, настроенных на частоту принимаемого сигнала. 11аибольшее распространение получили одноконтурные ВЦ, особенно в приемниках с переменной настройкой. Двух- и многокон~ урные ВЦ применяются лишь при высоких требованиях к избира~ельности. На рис.

2.1 — 2.3 приведены некоторые часто встречающиеся схемы одноконтурных ВЦ. Схемы отличаются способами связи входного контура с антенной. На рис. 2.1 приведены схемы на БТ и ПТ с трансформаторной связью между контуром Е„Си и антенной. В схемах рис. 2.2 использована емкостная связь входного контура с антенной, а в схемах рис. 2.3 входной контур связан с антенным фидером через автотрансформатор. Подключение входного контура к ЛЭ может быть полным или частичным в зависимости от входного сопротивления последнего. Рис. 24 ГЛАВА 2 42 Рис.

2.2 с< Рис. 2.3 Рис. 2.4 Имеющий малое входное сопротивление БТ обычно подклю <ается частично. у ПТ возможно полное включение. На рис. 2.4 приведена одна из наиболее распространенных схем двухконтурной ВЦ. Здесь связь первого контура с антенной— трансформаторная. Связь между контурами — внутриемкостная через конденсатор С;.„и внешнеемкостная через С,,з Двухконтурная ВЦ позволяет получить более близкую к прямоугольной АЧХ, т.е. повысить избирательность. Входные цепи радиоприемников 43 Основными электрическими характеристиками ВЦ являются: 1.

Коэффициент передачи напря>кения, который определяется о~ношением напряжения сигнала на входе первого АЭ приемника ((>,„) к ЭДС в антенне Е„, а в случае магнитной (ферритовой) антенны — к напряженности поля сигнала. 2. Полоса пропускания — ширина области частот с допустимой неравномерностью коэффициента передачи. 3. Избирательность, характеризующая уменьшение коэффициента передачи напряжения при заданной расстройке К(() по сравнению с резонансным значением К, и определяемая (!.2).

Входная цепь вместе с УРЧ обеспечивает заданную избирательность приемника по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты, а также общую предварительную фильтрацию помех. 4. Перекрытие заданного диапазона частот. Входная цепь должна обеспечивать возможность настройки на любую частоту заданного диапазона приемника, и при этом показатели (коэффициент передачи, полоса пропускания, избирательность и т.п.) не должны заметно изменяться. Диапазон рабочих частот характеризуется (см. 5 1.3) коэффициентом перекрытия диапазона к„. 5.

Постоянство параметров ВЦ при изменении параметров антенны и АЭ. Это важно при ненастроенных антеннах, которые вносят в ВЦ активное и реактивное сопротивления. Вносимое активное сопротивление увеличивает потери ВЦ, что приводит к расширению полосы пропускания и ухудшению избирательности. Вносимое реак~ивное сопротивление приводит к изменению настройки ВЦ. 2.2. ЭКВИВАЛЕНТЫ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН Приемную антенну, находящуюся под воздействием электромагнитного поля, можно представить в виде эквивалентного генератора ЭДС Е„или тока ~х (рис.

2.5). Внутреннее сопротивление генератора ЭДС в общем случае содер>кит активную и реактивную составляющие, т.е. 7х = Рпч-)Х>. Электродви>кушая сила эквива- Рис. 2.В ГЛЛВЛ 2 лентного генератора Ел = И;Л„где 8; — напряженность электрической составляющей поля сигнала в месте приема; ܄— действующая высота (или длина) антенны. Параметры эквивалентного генератора тока определяются выражением (2.1) )х = Ел)2х = Ех Ул, где Ул = 1)2„= Сх +)Вх — комплекснаЯ пРоводимость антенны. Здесь а, = Л,) ! 2, 1-'; В„=-Х,)1г„12 (2.2) — соответственно активная и реактивная составляющие проводимости антенны. Сопротивление ненастроенной антенны ~~ зависит от частоты сложным образом, так как антенна представляет собой цепь с распределенными параметрами.

В сравнительно узких интервалах частот можно использовать относительно простые эквиваленты реальных антенн. Если размеры антенны невелики по сравнению с длиной волны, то схема замещения антенны может быть представлена в виде последовательного соединения индуктниюсти Ел, емкости Сл и активного сопротивления Лх (рис. '.6, «). В области очень низких частот, когда с)Ед«1/о)Сл, можню пренебречь индуктивностью, и тогда схема замещения антенны оучст содержать только емкость Сл и активное сопротивление Р„ (рис. 2.б, 6). В диапазоне декаметровых волн реактивное сопротивление ненастроенных антенн может иметь как емкостный, так и индуктивный характер. В диапазоне метровых и более коротких волн используют антенны, настроенные на среднюю частоту диапазона, на которой антенна обладает активным сопротивлением Лм Если это сопротивление равно волновому сопротивлению фидера р, то антенна присоединяется к фидеру непосредственно, в других случаях — через согласующее устройство.

При этом антенна совместно с фидером эквивалентна генератору ЭДС Ел с внутренним сопротивлением р или генератору тока У„ = ЕЕл)р проводимостью бл=!)р,. б) Рис. 2.6 45 Входные цепи радиоприемников В диапазоне СВЧ вместо ЭДС или тока удобнее рассматривать номинальную мощность антенны, поскольку при наличии >рансформирующих элементов напряжение и ток изменяются, а мощность остается постоянной. Номинальная мощность антенны пропорциональна ее действующей площади 5,; 120к ~ де >1 — 1(ПД антенны при согласованной нагрузке. 2.3. СПОСОБЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ Плавно настраивать контуры в заданном диапазоне частот можно, изменяя индуктивность или емкость либо одновременно и ~о и другое Рассмотрим настройку контура изменением индук~ивности при постоянной емкости контура.

Выразим параметры контура через его емкост>к р = 11иаС,; г1, = г>'р = го>аСн. Здесь р — характеристическое сопротивление контура; г1, — его гатухание. Вследствие поверхностного эффекта в проводах катушки и диэлектрических потерь сопротивление г растет приблизительно пропорционально частоте настройки. Как следствие, затухание г>„ называемое конструктивным, будет пропорционально квадрату шстоты, а полоса пропускания П„; = гаг~, и резонансная эквивалентная проходимость контура 6,= г1,!р = а>аСкд, пропорциональны кубу частоты. Следователыю, при настройке контура с помощью индуктивности его показатели по диапазону резко изменяются, что нежелательно.

При настройке контура изменением емкости его параметры, выраженные через индуктивность. имеют вид р = о>а1.а; г1н = г >р = о><>Е, Считая г по-прежнему пропорциональным частоте, видим, что >атухание, а следовательно, и добротность контура Дн не зависят от частоты. Полоса пропускания и эквивалентное сопротивление кон~ура А,= 1/6н= о>,Х„Д„ пропорциональны частоте. Следовательно, настройка емкостью сопровождается менее резкими изменениями параметров контуров.

Поэтому контуры в относительно широком диапазоне частот обычно настраивают изменением емкости. Настройка индуктивностью используется при небольших перекрытиях диапазона. При настройке емкостью коэффициент перекрытия диапазона ГЛАВА 2 46 Как правило, )г, <3. Если приемник должен работать в более широком диапазоне частот, то диапазон разбивают на поддиапазоны. Переход с одного поддиапазона на другой осуществляют переключением индуктивностей.

Если плавная настройка внутри поддиапазона ведется изменением индуктивности, то от одного поддиапазона к другому переходят переключением конденсаторов. Существуют различные способы разбиения диапазона на поддиапазоны. Рассмотрим основные из них. Разбиение с постоинным частотным интервалом (рис. 2.7). При этом разность максимальной и минимальной частот у всех поддиапазонов одинакова: (2.3) Рис. 2.7 Число поддиапазонов Аг„о= ((„„„— 4„„„)/ф„,.

В соответствии с (2.3) коэффициент перекрытия поддиапазона (гоо = Го~' па~%~»сс = Уо, пс о Фпл)Уо! я = ) Ч '~Гпд%осягс Видно, что при переходе к более высокочастотным полдиапазонам коэффициент перекрытия уменьшается. Для получения заданного коэффициента перекрытия на всех поддиапазонах в контурах используют добавочные конденсаторы С, и Сэ (рис. 2.8), которые уменьшают влияние емкости Со на частоту настройки контура. Достоинством указанного способа разбиения на поддиапазоны является одинаковая плотность настройки на всех поддиапазонах, что позволяет использовать единую шкалу точной настройки. Рис.

2.В Входные цепи радиоприемников 47 Недостаток способа — большое число поддиапазонов. Используется он в профессиональных приемниках. Разбиение с постоянным коэффициентом перекрытия. В данном случае коэффициенты перекрытия всех поддиапазонов одинаковы: /с„„= /„х,„„/Ге „„;„= сопвк Коэффициент перекрытия всего диапазона приемника /с, = /г.~"', /2.4) где А>и = )я /с,/)я /с„— требуемое число поддиапазонов, определяемое из (2.4). При этом способе обычно требуется меньшее число поддиапазонов, чем в предыдущем, поэтому он более экономичен. Частотное перекрытие каждого полдиапазона Л/па = 1О~ких „/Е~ ~ = /~кд /Сыкк /Е~ пк = Фпх )) /о~ ив.

Из последнего соотношения следует, что с увеличением частоты /;„„„, возрастает частотное перекрытие данного поддиапазона, следовательно, возрастает плотность настройки (число станций на деление шкалы). Можно также комбинировать оба эти способа. В радиовещательных приемниках разбиение на поддиапазоны производится с учетом распределения рабочих волн, выделенных для радиовещания. 2.4. ЭЛЕКТРОННАЯ НАСТРОЙКА В связи с микроминиатюризацией аппаратуры для настройки контуров вместо громоздких механических блоков конденсаторов переменной емкости (КПЕ) в настоящее время обычно применяют варикапы. Главное преимущество варикапов — малые размеры, механическая надежность, простота автоматического и дистанционного управлений настройкой. Схемы включения варикапов в колебательный контур приведены на рис. 2.9.

Регулирующее напряжение на диоды подается потенциометром от стабилизированного источника (рис. 2.9, а). Резистор нужен для уменьшения шунтирующего действия на резонансный контур цепи управления настройкой. Рис. 2.9 ГЛЛВА 2 Недостатком варикапов в сравнении с КПВ является нелинейность прп больших уровнях сигналов и помех. Ослабить нелинейные эффекты можно известным приемом — применением балансных (двухтактных) схем.

В данном случае такой схемой является встречно-последовательное включение двух варикапов (рис. 2.9, о). Для насгройки контуров с помощью варикапов целесообразно применять не механические регуляторы напряжения со скользящими контактами, а электронные источники регулирующего напряягения — синтезаторы напря>кения, Они содержат генератор импульсов и цифро-анююговый преобразователь (ЦАП), являющийся источником ступенчатого настроечного напряжения колебательного контура.