скан учебника. Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600.. Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х

• Название: Учебное пособие для вузов. М Горячая линияТелеком, 2007. 456 с. ил. Isbn 593517264Х
• Анкор: скан учебника
• Дата: 16.01.2021
• Размер: 0.55 Mb.
• Имя файла: Устройства приема и обработки сигналов Е.А.Колосовский 2007-600..docx
• Тип: Учебное пособие; #168586
• страница: 7 из 12

Классификация входных устройств. Входные устройства приемников принято классифицировать по следующим основным признакам.

По диапазону рабочих частот и способу перестройки:

• 
  с плавной перестройкой - в случае приема сигналов на любой ИЗ ЧаСТОТ В Диапазоне ОТ f_Omin ДО /Ьтах!
  
• 
  с дискретной перестройкой - при приеме сигналов на несколь­ких foi> 4г> •••> fan фиксированных частотах в заданном диапазоне.
  

Диапазон рабочих частот входного устройства может быть раз­бит на поддиапазоны.

По виду избирательной системы:

• 
  с одним резонансным контуром;
  
• 
  с двумя и более резонансными контурами;
  
• 
  со специальными полосовыми фильтрами.
  

По виду связи избирательной системы с антенной или антенным фидером:

• 
  с трансформаторной связью;
  
• 
  с автотрансформаторной связью;
  
• 
  с емкостной связью.
  

Антенна с избирательной системой может быть связана комби­нированной связью (рис. 3.1).

По виду связи избирательной системы с первым каскадом при­емника (рис. 3.2):

• 
  с полным включением;
  
• 
  с автотрансформаторной связью;
  
• 
  с трансформаторной связью;
  
• 
  со связью через емкостной делитель.
  

Рис. 3.1. Основные виды связи избирательной системы с антенной: а - трансформаторная; б - автотрансформаторная; в - емкостная

При полном подключении входное сопротивление и входная ем­кость первого каскада непосредственно подключаются к избиратель­ной системе. При неполном подключении влияние входа может быть в значительной мере ослаблено. Выбор вида и степени связи опре­деляется противоречивыми условиями. При сильной связи повыша­ется коэффициент передачи входного устройства, так как увеличива­ется снимаемое с контура напряжение. Это, однако, справедливо до тех пор, пока вносимая со стороны входа первого каскада проводи­мость не будет существенно уменьшать резонансное сопротивление контура. Кроме того, при сильной связи возрастает вносимая емкость, что может вызывать расстройку входных контуров. Неполное подклю­чение первого каскада применяется также с целью уменьшения ко­эффициента шума, так как при уменьшении связи сигнал в некоторых пределах уменьшается медленнее, чем собственные шумы антенны и контура, пересчитываемые на вход первого каскада.

По симметрии входа:

• 
  с симметричным входом - при связи с симметричными антен­нами или фидерами;
  
• 
  с несимметричным входом - в случае связи с несимметрич­ными антеннами или фидерами, а при использовании переходных симметрирующих устройств - также с симметричными антеннами.
  

Рис. 3.2. Основные виды связи входного устройства с первым каскадом: а - полная; б - автотрансформаторная; в - трансформаторная; г - через емкостной делитель

По способу подстройки входа:

• 
  без подстройки входа - при работе с одним типом антенны _или на одной фиксированной частоте, когда не производится ком­пенсация вносимой со стороны антенны расстройки;
  
• 
  с подстройкой входа - при работе с несколькими типами ан­тенн, когда компенсация производится только при переходе от од­ного типа антенны к другому;
  
• 
  с подстройкой входа - при работе в широком диапазоне час­тот, когда компенсация разных по величине вносимых со стороны антенны реактивных сопротивлений производится на каждой из частот рабочего диапазона.
  

По конструктивному оформлению:

• 
  с использованием элементов с сосредоточенными парамет­рами (колебательные контуры) - в диапазоне длинных, средних, коротких и метровых волн;
  
• 
  с использованием отрезков длинных линий в виде коаксиаль­ных и полосковых резонаторов - в диапазоне дециметровых волн;
  
• 
  с использованием объемных резонаторов - в диапазоне сан­тиметровых волн.
  

Обычно главными признаками классификации входного устрой­ства являются вид избирательной системы (одноконтурное, двух­контурное, многоконтурное входное устройство) и вид связи с ан­тенной (входное устройство с трансформаторной, автотрансфор­маторной или емкостной связью).

Выбор вида избирательной системы зависит от требований к избирательности и чувствительности приемника. С увеличением числа контуров во входном устройстве улучшается его избира­тельность и ухудшается чувствительность. Определение необхо­димого вида связи избирательной системы с антенной зависит от параметров антенны и требований к величине и характеру измене­ния коэффициента передачи в диапазоне рабочих частот.

Входная цепь не содержит нелинейных элементов и источников энергии, и может быть представлена в виде пассивного линейного четырехполюсника, включающего в себя резонансную систему и элементы связи. В зависимости от диапазона частот резонансная система выполняется на сосредоточенных или распределенных элементах и состоит из одной или нескольких колебательных систем или резонаторов. Элементы связи обеспечивают связь антенной Цепи с контуром или резонатором, а при нескольких резонансных элементах также связь между ними и первым каскадом приемника.

Схема входного устройства представлена на рис. 3.3.



Рис. 3.3. Обобщенная структурная схема входного устройства

В этой схеме Т1 и Т2 - трансформирующие системы, характе­ризующие связь избирательной системы с антенной и со входом первого каскада приемника. Для оценки трансформации напряже­ний или токов на выходе и входе избирательной системы в зави­симости от вида связи вводят понятие коэффициентов трансфор­мации (включения) р₁ и р₂. В общем случае они являются ком­плексными величинами. Однако для упрощения анализа реальные трансформирующие системы приближенно представляют в виде идеальных трансформаторов, что позволяет получить необходи­мые для инженерных расчетов соотношения в виде предшествую­щих величин:

^L₌/₂.

U₂ V

Основные параметры входного устройства. Коэффициент передачи входной цепи по напряжению - отношение напряжения на входе первого каскада приемника к величине ЭДС генератора, эквивалентного ЭДС, наводимой в антенне (АФС)

Коэффициент передачи К_вх можно выразить через коэффициен­ты передачи отдельных элементов:

_{к =}U±

^вх U₃ U₂ и, Е_а Е_а •

Коэффициент передачи входного устройства по мощности - отношение активной мощности, развиваемой на входе первого кас­када приемника (Р₄), к мощности генератора сигналов (Р_а), эквива­лентного антенне (АФС)

_r __P₄_U²jR₃_Ul R_a__K2 R_a

^КрмР_а E²_a/R_a Е²_а R₃^BX R₃’

где R_a - активное сопротивление антенны; R₃ = plR_a - активное результирующее сопротивление входного устройства, пересчитан­ное к зажимам 4-4' (рис. 3.3).

Коэффициент шума - отношение суммарной мощности шума на входе первого каскада приемника Рщд к мощности шумов в точ­ках 4-4', обусловленных только тепловыми шумами активной со­ставляющей антенны как источника сигнала (т.е. Крв_ХхР_ша):

Рса | Pc I

[Ц ₌_ ^ш4 _ Рша _ \PutJ_a

^РвхРща Рс4_ р Рс4 | р_с |

Р_са Рш4 (PuJ₄

Из выражения видно, что коэффициент шума характеризует из­менение отношения мощностей сигнала и шума при переходе от антенны, как источника сигнала, к первому каскаду приемника, как нагрузке.

Избирательность входной цепи оценивается характеристикой избирательности

О = ф(Д0.

где D - есть отношение коэффициента передачи входного устрой­ства по напряжению на резонансной частоте к коэффициенту пе­редачи на текущей частоте (рис. 3.4).

По кривой избирательности определяются полоса мешания ДР_М, полоса пропускания ДГ_П и коэффициент прямоугольности:

Полоса пропускания входной цепи должна обеспечивать про­пускание основной части энергии наиболее широкополосного по­лезного сигнала.



Рис. 3.4. Характеристика избирательности входного устройства

Диапазонность - характеризует изменение основных качест­венных показателей входного устройства при его перестройке в ДРЧ и оценивается:

• 
  изменением резонансного коэффициента передачи;
  
• 
  изменением характеристики избирательности;
  
• 
  изменением коэффициента шума N.
  

Для оценки степени изменения указанных параметров необхо­димо знать величины /С_вхо, &F_n, &F_M и N по крайней мере в трех точ­ках каждого поддиапазона. Характер этих изменений зависит в пер­вую очередь от вида связи с антенной и способа перестройки входного контура. Для сохранения чувствительности и избиратель­ности в диапазоне следует стремиться к тому, чтобы все указанные выше изменения параметров были возможно меньшими.

2. 
   Обобщенная эквивалентная схема входного
   устройства и ее анализ
   

Рассмотрим входные устройства, избирательная система кото­рых содержит один резонансный контур. Несмотря на различие схем связи входного устройства с антенной и входом первого кас­када приемника, обобщенную эквивалентную схему можно пред­ставить в виде (рис. 3.5).



Рис. 3.5. Обобщенная эквивалентная схема одноконтурного входного устройства

Входное устройство содержит один резонансный контур, который представляется в виде некоторой комплексной проводимости Y. К контуру с учетом коэффициентов трансформации pi и р₂ пере­считываются:

/а ⁼ Pl^a ⁼

ток генератора тока антенны с учетом коэффициента трансформа­ции Pi;

Y'* = P*Y_a

внутренняя проводимость, вносимая антенной, пересчитанная с учетом коэффициента трансформации р^

Y- проводимость резонансного контура



проводимость входа первого каскада, вносимая им с учетом коэф­фициента трансформации рг.

Напряжение на контуре, выраженное через напряжение на вы­ходе схемы й₄ и коэффициент трансформации рг, представляется как

ft

Из эквивалентной схемы для напряжения на выходе схемы сле­дует:

= —. = —2 ^Р|^*^У* _г . (3.1)

Рг Y. + Y*Y„ f?Y, + Y+^Y„

Если знаменатель формулы (3.1) представить в виде величины Y₃ = p?Y_g + Y + plY_ex - эквивалентной (результирующей) проводи­мости контура с учетом вносимых проводимостей со стороны ан­тенны и входа первого каскада приемника, то можно записать:

I i _ Pl Е_а

' э

Тогда

*3

и, следовательно,




^Лах Р|Ргтг

Еа E_aY₃

(3.2)



Из выражения (3.2) следует, что коэффициент передачи вход­ной цепи по напряжению /С_8Х зависит от коэффициентов трансфор­мации на выходе и входе избирательной системы, а также от от­ношения проводимостей антенны и эквивалентной проводимости входного устройства.

Поскольку проводимость Y_a с изменением частоты в пределах каждого поддиапазона изменяется относительно медленно, а про­водимость Y₃ на резонансной частоте параллельного колебатель­ного контура имеет резко выраженный минимум, то, следователь­но, резонансный коэффициент передачи К_ах будет иметь резко вы­раженный максимум.

Раскроем обобщенную эквивалентную схему одноконтурного входного устройства, представив его параметры в виде отдельных активных и реактивных элементов.

Тогда проводимость Y_a, вносимая со стороны антенны, содер­жит как активную (G_a), так и реактивную (S_a) составляющие:

V_a= G_a + jB_a.

Представим проводимость одиночного параллельного колеба­тельного контура Y в виде составляющих его элементов - индук­тивности L, емкости С и проводимости G, а пересчитанную прово-



Y' Y Y '

'а ' вх

Рис. 3.6. Эквивалентная схема одноконтурного входного устройства

димость, вносимую со стороны входа первого каскада приемника У_вх, через активную G'_BX и емкостную С_вх составляющие.

В результате получим следующую эквивалентную схему вход­ного устройства (рис. 3.6). Исходя из этой схемы, определим ре­зультирующие параметры входного устройства:

а) Результирующая активная проводимость G₃ состоит из прово­димости резонансного контура, а также вносимых активных проводи­мостей со стороны антенны и входа первого каскада приемника, т.е.

G₃ = G a + G + G вх = G a + G_H, (3.3)

где G_H = G+G bx - активная проводимость нагрузки.

б) Эквивалентная (результирующая) индуктивность Ц, склады­вается из индуктивности катушки и пересчитанной индуктивности, вносимой со стороны антенны

Lg = L + L_a.

в) Эквивалентная емкость входного устройства С₃ состоит из емкости конденсатора С, пересчитанных емкостей, вносимых со стороны антенны С_а = Р$С_а и первого каскада Свх = РгС_вх • также паразитных емкостей катушки индуктивности C_L, монтажа С_м и ем­кости подстроечного конденсатора С_п:

С₃ = С а +С+ (Сд + С_м + С_П + С вх)=С а + С + С_пост = С_а + С_н,

где С_пост =C_L + C_M+C_n + р%С_вх - постоянная емкость контура; С_н =С + С_пост - емкость нагрузки (без учета емкости, вносимой со стороны антенны).



Рис. 3.7. Эквивалентная схема входного устройства

С учетом приведенных выше значений (G₃, L₃ и С₃) получим следующую эквивалентную схему с результирующими параметра­ми (рис. 3.7).

г) Результирующее затухание одноконтурного входного устрой­ства с учетом шунтирования контура как со стороны антенны, так и со стороны входа 1-го каскада определяется выражением

с/_э = р_э х G₃ = р_э[р^в_а + G+pf G_BX). (3.4)

д) Избирательность одноконтурного входного устройства оце­нивается кривой избирательности и определяется выражением для одиночного параллельного колебательного контура:

D = Vl + o² ,

где сг = ——обобщенная расстройка; Ь = — — - относительная °э ^fo ’

расстройка.

Полоса пропускания, отсчитываемая на уровне 1,41, равна

^Р-\а⁼^э Ио­

полосы мешания на уровнях 10 и 100 составляют

AFio=1Od₃ /о AFioo=1OOc(, /о-