Входная цепь с индуктивной связью

Входная цепь с индуктивной связью с антенной

Схема ВЦ и эквивалента антенны приведена на Рис. 1.3. Элементы C_A и L1 образуют антенную цепь.

M — коэффициент взаимоиндукции

Рис. 1.3. Эквивалент антенны и ВЦ с индуктивной связью

Найдем коэффициент передачи ВЦ, Заметим при этом, что магнитная связь между контуром входной цепи и антенной цепью выбирается слабой, поэтому вносимыми сопротивлениями из одной цепи в другую в первом приближении можно пренебречь.

Напряжение на выходе ВЦ можно записать в виде

, (1.10)

где – ЭДС, вносимая в контур ВЦ;

– эквивалентное затухание контура.

, (1.11)

найдём ток в антенной цепи:

, (1.12)

где – резонансная частота антенной цепи;

L1 и L2 – индуктивности катушек антенной цепи и контура;

K_СВ– коэффициент связи между катушками антенной цепи и контура ВЦ.

Из выражений (1.10), (1.11), (1.12) следует, что модуль коэффициента передачи ВЦ

. (1.13)

Различают два вида ВЦ с индуктивной связью. Если f_A > f_0max, входная цепь называется входной цепью с “укороченной” антенной, если f_A > f_0max.

В первом случае, т. е. при сильном удлинении антенны, ток в антенной цепи обратно пропорционален частоте входного сигнала . Поэтому вносимая в контур ВЦ ЭДС оказывается независимой от частоты сигнала (1.11). Следовательно напряжение на выходе ВЦ (1.10) и коэффициент передачи постоянны в диапазоне частот перестройки ВЦ при условии , что в большинстве случаев является достоинством.

Недостатком ВЦ с индуктивной связью при сильном удлинении антенны является малая величина . По этой причине такая связь редко используется на практике.

Во втором случае, при сильном укорочении антенны, величина пропорциональна . Это объясняется тем, что ток при сильном укорочении пропорционален величине и вносимая в контур ВЦ ЭДС оказывается пропорциональна квадрату частоты.

Избирательные свойства входной цепи с индуктивной связью с антенной определяются избирательными свойствами нагруженного контура этой цепи. При больших расстройках следует также учитывать влияние антенного контура.

Входная цепь с индуктивно-емкостной связью с антенной

Схема ВЦ и эквивалента антенны изображена на Рис. 1.4. В рассматриваемой ВЦ используется два вида связи с антенной: емкостная и индуктивная. При индуктивной связи используется “удлиненная” антенна с малым “удлинением”. Совместная электрическая и магнитная связь приводит к тому, что слабо зависит от , а по величине оказывается значительно большим, чем в случае индуктивной связи при сильном “укорочении” антенны. Такого вида ВЦ находят широкое практическое применение.

Рис. 1.4. ВЦ и эквивалент антенны при индуктивно-емкостной связи

Источник

Описание макета

Работа выполняется на макете, принципиальная схема которого изображена на Рис. 1.1.

Рис. 1.1. Принципиальная схема макета входных цепей радиоприемников АМ колебаний

На макете могут быть собраны входные цепи радиоприемников АМ сигналов средневолнового диапазона при различных видах связи с антенной. Выбор вида связи и изменение параметров элементов осуществляются с помощью тумблеров, расположенных на верхней панели установки. По диапазону частот входные цепи перестраиваются с помощью переменного конденсатора, ось ротора которого снабжена ручкой и выведена на боковую стенку макета.

Краткие сведения из теории

Входными цепями (ВЦ) радиоприемника называют цепи, связывающие антенну с первым усилительным или преобразовательным каскадом приемника.

Основным назначением ВЦ является передача принято го сигнала от антенны ко входу этих каскадов и предварительная фильтрация внешних помех.

Обычно ВЦ представляют собой пассивный четырехполюсник, содержащий колебательные контуры. Наибольшее распространение получили одноконтурные ВЦ.

Основные параметры входных цепей

Основными качественными показателями ВЦ являются:

коэффициент передачи ВЦ ( ), определяемый как отношение комплексной амплитуды сигнала на выходе ВЦ ( ) к комплексной ЭДС, развиваемой антенной ( ):

; (1.1)

полоса пропускания (П_0,7), в пределах которой неравномерность передачи составляющих спектра принимаемого сигнала не превышает 3 дБ;

избирательность при заданной частотной расстройке :

, (1.2) где K₀ – резонансный коэффициент передачи ВЦ (коэффициент передачи на частоте настройки ВЦ);

– модуль коэффициента передачи ВЦ на частоте .

В супергетеродинных приемниках обычно оценивается избирательность входной цепи на зеркальной и промежуточных частотах;

диапазон частот (f_0min – f_0max), в пределах которого ВЦ обеспечивает настройку приемника на рабочие частоты. Диапазонные свойства обычно характеризуются коэффициентом перекрытия диапазона частот

, (1.3)

Эквиваленты приемных антенн

Эквивалентную схему приемной антенны можно представить в виде генератора с ЭДС E_A и внутренним сопротивлением Z_A. Если антенна обеспечивает прием сигнала в диапазоне частот, то такая антенна в теории радиоприема называется ненастроенной. Внутреннее сопротивление ненастроенных антенн сложным образом зависит от частоты. Однако если размеры антенны невелики по сравнению с длиной волны, то для диапазонов длинных, средних и коротких волн (ДВ, СВ, КВ) можно подобрать относительно простые эквиваленты антенн.

Так, для диапазонов ДВ и СВ эквивалентные сопротивления антенны можно в первом приближении представить в виде емкости C_A, а величина E_A может быть найдена из выражения

, (1.4) где E – модуль напряженности электрической составляющей поля сигнала в месте приема;

l_A – действующая высота антенны.

Входные цепи с емкостной связью с антенной

Схема ВЦ и эквивалента антенны в диапазонах ДВ и СВ изображена на Рис. 1.2.

Рис. 1.2. Эквивалент антенны и ВЦ с емкостной связью

Входная цепь состоит из емкости связи C_СВ и контура, настраиваемого на частоту принимаемого сигнала конденсатором переменной емкости C. Величина емкости C_СВ выбирается небольшой и составляет единицы пикофарад. Это делается потому, что приемники СВ, ДВ диапазонов работают, как правило, с нештатными антеннами, величина параметров которых может изменяться в больших пределах. Для того, чтобы антенна слабо влияла на ВЦ, ее связь с контуром входной цепи выполняют слабой.

Найдем коэффициент передачи входной цепи K₀. Для этого запишем напряжение на выходе ВЦ как

, (1.5) где m– коэффициент включения сопротивления нагрузки в контур ВЦ;

g_КЭ – эквивалентная проводимость контура;

– ток источника сигнала.

При слабой связи ВЦ с антенной величина тока может быть найдена по выражению

, (1.6) где – частота настройки ВЦ.

Тогда модуль резонансного коэффициента передачи ВЦ

, (1.7) где – эквивалентное затухание контура;

– индуктивность контура.

При выводе выражения (1.7) учтено, что

, (1.8)

Квадратичная зависимость от частоты настройки ВЦ объясняется тем, что каждая из величин, определяющая напряжение на выходе входной цепи (ток и эквивалентное сопротивление контура), пропорциональна величине f₀.

Избирательные свойства ВЦ при больших расстройках определяются контуром этой цепи. Как известно, нормированная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) контура может быть записана как

, (1.9) где – обобщённая расстройка;

;

– частота, на которой оцениваются избирательные свойства ВЦ. При перестройке контура в диапазоне частот от f_0min до f_0max АЧХ контура расширяется, что приводит к ухудшению избирательных свойств ВЦ.

Действительно, из выражения (1.9) следует, что если затухание контура ВЦ неизменно в диапазоне рабочих частот, то ширина АЧХ по уровню при перестройке входной цепи от f_0min до f_0max увеличивается в раз.

Источник