Общие сведения и структура входной цепи
Входной цепью (ВЦ) называют часть радиоприемного устройства, связывающую антенно-фидерную систему с входом первого каскада радиоприемного устройства (рис. 4.1). Первым каскадом может быть усилитель радиочастоты, преобразователь, детектор и др. Входная цепь служит для обеспечения максимальной передачи мощности сигнала, максимального отношения мощности сигнала к мощности шумов и помех, обеспечения селекции сигнала при заданных параметрах антенного устройства.
Входные цепи классифицируют по следующим признакам:
§ по виду используемой антенны;
§ по диапазону принимаемых частот;
§ по числу селективных элементов;
§ по способу связи входной цепи с антенной и нагрузкой;
§ по конструктивному оформлению входной цепи.
По виду используемой антенны различают входные цепи с настроенной или ненастроенной антенной. Настроенные антенны предназначены для работы с антенной, имеющей известное значение активного внутреннего сопротивления, и используются в профессиональной радиоаппаратуре. Ненастроенные антенны предназначены для работы с различными антеннами, имеющими комплексное внутреннее сопротивление, и используются в бытовых вещательных приемниках.
По диапазону принимаемых частот различают входные цепи ДВ, СВ, КВ, УКВ и др.
По числу селективных элементов различают входные цепи с одноконтурным, двухконтурным и многоконтурным колебательными контурами.
По способу связи входной цепи с антенной и нагрузкой различают: с непосредственной, трансформаторной (автотрансформаторной), емкостной и комбинированной связями.
По конструктивному оформлению входные цепи делятся на цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами.
Основными качественными показателями являются: резонансный коэффициент передачи по напряжению, коэффициент шума, полоса пропускания, избирательность по соседнему и мешающим каналам приема.
Резонансный коэффициент передачи входной цепи определяется выражением
, (4.1)
где KСВЯЗИ = E/EА – коэффициент передачи элемента связи антенны с первым колебательным контуром.
Требования, предъявляемые к ВЦ, определяются назначением и группой сложности радиоприемного устройства. Диапазон рабочих частот ВЦ характеризуется коэффициентом перекрытия по частоте. Выбор типа входной цепи производится из условия, что параметры антенны не должны вызывать изменения полосы пропускания и расстройки входного контура более допустимых значений, а полученные параметры должны быть физически реализуемы.
ВХОДНЫЕ ЦЕПИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ
Входной цепью называют часть схемы приемника, связывающую антенно-фидерную систему с входом первого каскада приемника. Первым каскадом может быть усилитель радиочастоты или смеситель.
Основным назначением входных цепей является передача полезного сигнала от антенны к входу первого активного элемента и предварительное выделение принимаемого полезного сигнала из всей совокупности сигналов, индуцируемых в антенной цепи.
Входная цепь обычно представляет собой пассивный четырехполюсник, включающий в себя резонансную систему и элементы связи. В зависимости от диапазона частот резонансная система выполняется на сосредоточенных или распределенных элементах и состоит из одного или нескольких колебательных контуров или резонаторов (коаксиальных, полосковых, объемных). Элементы связи обеспечивают связь антенной цепи с контуром (резонатором), а при нескольких резонансных элементах, связь между ними и первым каскадом приемника.
В диапазонных приемниках наибольшее распространение получили одноконтурные входные цепи. В профессиональных приемниках могут применяться двухконтурные и многоконтурные входные цепи.
На рис.1-3 приведены часто встречающиеся схемы одноконтурных входных цепей. Схемы отличаются способами связи входного контура с антенной.
На рис.1 приведена схема с трансформаторной связью между контуром входной цепи Lк Ск и антенной А. В схеме на рис.2 использована емкостная связь входного контура с антенной. Если активным элементам будет биполярный транзистор, то может использоваться двойное неполное включение контура, рис.3. (Не часто, но находит применение комбинирования связь входной цепи с антенной, обычно это индуктивно-емкостная связь).
Рис. 1. Входная цепь Рис. 2. Входная цепь
с трансформаторной с емкостной связью
связью с антенной с антенной
Рис.3. Входная цепь с Рис.4. Входная цепь с автотрансформаторной двухконтурным полосовым
связью с антенной фильтром
Основными электрическими характеристиками входных цепей являются: коэффициент передачи напряжения (мощности), полоса пропускания, избирательность, диапазон рабочих частот.
Коэффициент передачи напряжения на частоте настройки входной цепи называют резонансным коэффициентом передачи
Диапазон рабочих частот. Входная цепь должна обеспечить возможность настройки на любую частоту заданного диапазона приемника при удовлетворении требований, предъявляемых к изменению коэффициента передачи, полосы пропускания, избирательности. Коэффициентом перекрытия диапазона называют отношение максимальной частоты диапазона к минимальной:
Полный диапазон перестройки приемника обычно разбивают на ряд поддиапазонов. Находят применение два основных способа разбивки диапазона на поддиапазоны.
С постоянным частотным интервалом (рис.5). При этом
Рис.5.Разбивка на поддиапазоны
способе разность максимальной и минимальной частот у всех поддиапазонов одинакова
Коэффициент перекрытия диапазона в этом случае с ростом частоты поддиапазона уменьшается
С постоянным коэффициентом перекрытия.
При этом способе коэффициенты перекрытия всех поддиапазонов одинаковы
Этот способ более экономичный, т.к. для перекрытия всего рабочего диапазона частот требуется меньшее число поддиапазонов.
Рассмотрим основные соотношения, используемые для расчета параметров входных цепей.
Для усилителей на биполярных транзисторах коэффициент трансформации n может быть определен из двух условий: из условия внесения в контур со стороны первого каскада усилителя емкости, составляющей не более 10-20% от минимальной начальной емкости контура
и из условия допустимого увеличения затухания контура
Индуктивность контура входной цепи рассчитывается по формуле
При емкостной связи контура с антенной величина конденсатора связи определяется из двух условий:
— коэффициент разброса емкости антенны;
— активное сопротивление антенны;
— коэффициент разброса сопротивления антенны. Из двух полученных значений емкости связи следует взять меньше.
Резонансный коэффициент передачи напряжения входной цепью с емкостной связью определяется по формуле
Коэффициенты или выбираются в пределах от 1,25 до 3, но при этом необходимо следить за тем, чтобы резонансная частота антенной цепи не совпадала с частотами побочных каналов приема.
Индуктивность катушки связи для режимов удлинения или укорочения может быть подсчитана по формулам:
При этом минимальное значение коэффициента связи, обеспечивающее оптимальную связь для согласования по мощности будет равно:
Взаимная индукция между колебательным контуром и обмоткой связи определяется соотношением
Резонансные коэффициенты передачи входной цепи для режимов удлинения и укорочения могут быть найдены по формулам:
Дополнительно к этому определяется величина емкости связи
Коэффициент передачи равен
Избирательные свойства одиночного резонансного контура оцениваются характеристикой избирательности («кривая избирательность»)
ξ – обобщенная расстройка контура;
— эквивалентное затухание контура;
