3616 ИССЛЕДОВАНИЕ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ

Цель работы: экспериментальное исследование основных свойств вход­ных цепей, работающих от настроенных и ненастроенных антенн.

 

ВВЕДЕНИЕ

Указания содержат описание и методику выполнения лабораторных ра­бот по теме "Входные цепи". Все работы выполняются фронтально на специ­альных лабораторных макетах, отличающихся типом исследуемой схемы и диапазоном частот.

В данной работе исследуются два типа входных цепей.

1. Входные цепи, работающие с ненастроенной антенной: с индуктивной связью с антенной, с внешне- и внутриемкостной связью с антенной. Эти схемы собраны в левой верхней части макета.

2. Входная цепь, работающая с настроенной антенной (схема собрана в правой верхней части сменного блока).

 

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Входная цепь предназначена для передачи принимаемого сигнала из ан­тенны в последующие цепи приемника. Основные функции входной цепи:

а) предварительная фильтрация принимаемого полезного сигнала из мно­жества сигналов, поступающих из антенны;

б) передача энергии полезного сигнала ко входу первого каскада с наименьшими потерями и искажениями.

В общем случае входная цепь представляет собой пассивный четырех­полюсник, включающий один колебательной контур или систему колебательных контуров, а также элементы связи этого контура с антенной и со входом следующего каскада.

 

1.1. Основные характеристики входной цепи

Резонансный коэффициент передачи - отношение напряжения сигнала на выходе входной цепи Uвых к величине ЭДС ЕА, наводимой в антенне электро­магнитным полем принимаемого сигнала:

.

При этом несущая частота сигнала fc должна быть равна частоте настрой­ки входной цепи f0. При проектировании входной цепи стремятся обеспечить минимальное изменение К0 в диапазоне рабочих частот.

Диапазон рабочих частот (fmin - fmax) - диапазон частот, в пределах которого входная цепь может быть настроена в резонанс с частотой принимаемого сигнала. Перестройка входной цепи осуществляется изменением емкости или индуктивности контура.

Частотная избирательность входной цепи - это способность отделить по­лезный сигнал и ослабить сигналы мешающих станций; она определяется ам­плитудно-частотной характеристикой входной цепи К(f).

В супергетеродинных приемниках  основной задачей входной цепи явля­ется обеспечение избирательности по побочным каналам приема, самыми опасными из которых являются зеркальный (симметричный) канал и канал прямого прохождения (рис 1). Зеркальный канал  fз отличается от основного канала fc на две промежуточные частоты:

.

Обычно входная цепь является линейной цепью, и ее избирательность можно определить по резонансной характеристике (рис. 2), при этом величина избирательности

,  при Uвх = const

или в децибелах  , также при Uвх= const.

Однако при больших расстройках или высокой избирательности входной цепи измеряемые значения Uвых становятся малыми и могут быть равными или меньшими уровня шума. В этом случае измерения становятся невозможными или недостоверными.

В нелинейных же цепях при существенном уменьшении уровня сигнала изменяется их коэффициент передачи, что приводит к погрешности измерения частотной избирательности. Поэтому измерение избирательности всего прием­ника (имеющего в своем составе нелинейный элемент – детектор, коэффициент передачи которого зависит от уровня сигнала) осуществляется по транспониро­ванной (перевернутой) характеристике, которая называется характеристикой избирательности (рис. 3). При этом

,  при   Uвых= const.

Измерять избирательность диапазонной входной цепи следует в тех точ­ках диапазона, где эта избирательность наименьшая. Избирательность по зеркальному каналу измеряют в верхней части диапазона

0

0

 

принимаемых частот, где полоса пропускания самая широкая, поэтому избирательность наиболее низкая. Избирательность по каналу прямого прохождения измеряется на частотах, наи­более близких к промежуточной частоте: при fпр = 465 кГц это будет верхняя частота диапазона ДВ – fmax и нижняя частота диапазона СВ – fmin .

 

1.2. Классификация входных цепей

Входные цепи могут быть с фиксированной настройкой контура или диа­пазонные (перестраиваемые). По числу используемых контуров могут быть од­но-, двух- и многоконтурные входные цепи. По виду связи с антенной входные цепи делятся на два типа:

-  входные цепи, работающие с ненастроенными антеннами;

-  входные цепи, работающие с настроенными антеннами.

 

1.3. Входные цепи с ненастроенными антеннами

Ненастроенными антеннами называют антенны, сопротивления которых имеют активные и реактивные составляющие. Именно такие антенны обычно используются в диапазонах ДВ, СВ.  Реактивные сопротивления антенн для этих частот носят емкостный характер (рис. 4).

В этом случае связь контура входной цепи с антенной выбирается слабой, чтобы исключить влияние параметров антенн на контур (реактивная состав­ляющая антенны изменяет частоту настройки контура, активная - расширяет его полосу и уменьшает избирательность).

При слабой связи с антенной коэффициент передачи входной цепи мал, но это допустимо, так как в приемниках ДВ, СВ чувствительность в основном определяется внешними помехами, а уменьшение коэффициента передачи входной цепи можно скомпенсировать в УРЧ и УПЧ.

 

1.3.1. Входная цепь с индуктивной связью с антенной

Схема входной цепи с индуктивной связью с антенной показана на рис. 5. Основным контуром, определяющим параметры входной цепи, является контур LКСК, который настраивается на частоту принимаемого сигнала. Катушка связи Lсв и емкость антенны СА образуют последовательный колебательный контур (антенный контур), частота настройки которого неизменнаи отличается от частоты настройки основного контура f0. Если fA меньше минимальной частоты  диапазона  принимаемых частот f0 min (длина волны λА > λ0 min), то входная цепь назы­вается входной цепью с "удлиненной антенной" (рис. 6, а). Если  fA больше максимальной частоты диапазона f0 max (длина волны λА < λ0 max), то входная цепь называется входной цепью с "укороченной антенной" (рис. 6, б).

Резонансный коэффициент передачи входной цепи

, где ЕА – ЭДС в антенне.

Ток в антенной цепи Iа наводит в катушке основного контура ЭДС, ве­личина которой определяется известным соотношением

,

где  – взаимоиндуктивность между  Lсв и LК.

Ксв - коэффициент связи между катушками Lсв и LК.

На частоте настройки основного контура напряжение в  Qэ раз больше наводимой ЭДС:

.

где Qэ - эквивалентная добротность основного контура (считаем Qэ частотнонезависимой).

Таким образом, зависимость резонансного коэффициента передачи К0 от частоты определяется произведением IА(f) и Zсв (f) (рис. 6).

В случае удлиненной антенны с увеличением частоты IА уменьшается, а Zсв растет, в результате чего резонансный коэффициент усиления К0 слабо зависит от частоты (рис. 6, а).

В случае укороченной антенны с увеличением частоты увеличиваются IА и Zсв, в результате чего резонансный коэффициент усиления К0 резко зависит от частоты (увеличивается приблизительно по квадратичному закону)  (рис. 6, б).

Величины вносимых из антенны в основной контур активной и реактив­ной составляющих зависят от степени связи между контурами Kсв.

 

 

1.3.2. Входная цепь с внешне- и внутриемкостной связью

Внешнеемкостная связь с антенной (рис. 7, а) предназначена для ослабле­ния влияния параметров антенны на контур входной цепи. Эта связь делается слабой (Ссв « СА), чтобы емкость антенны не расстраивала контур входной це­пи, а активное сопротивление антенны rA не расширяло бы его полосу пропус­кания и не ухудшало избирательность.

Резонансный коэффициент передачи входной цепи:

,                                           (1)

где                                      ;

Са - емкость антенны;

Ссв - емкость конденсатора связи;

Сэ - эквивалентная емкость контура (емкость контура с учетом паразит­ных емкостей).

При настройке входной цепи конденсатором переменной емкости резо­нансный коэффициент передачи пропорционален квадрату частоты, если доб­ротность контура Qэ неизменна при его перестройке (рис. 7, б):

,

так как резонансная частота связана с  Сэ формулой Томпсона .

При настройке входной цепи индуктивностью резонансный коэффициент пере­дачи постоянен, если добротность неизменна.

Внутриемкостная связь с антенной (рис. 8, а) предназначена для ослаб­ления влияния параметров антенны на контур входной цепи. Эта связь делается слабой, для чего емкость конденсатора связи выбирается много больше емкости антенны: Ссв »  СА. При слабой связи с антенной ее параметры не влияют на контур входной цепи (не смещают его резонансную частоту и не расширяют его полосу пропускания).

Резонансный коэффициент передачи

.                                          (2)

Резонансный коэффициент передачи не зависит от величин LК и СК кон­тура (СК « Ссв) и при перестройке контура в диапазоне частот К0 изменяется лишь за счет непостоянства Qэ (рис.8, б).



 
выхода мВт сигнал