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: 8 из 12

Резонансные параметры входного устройства. При настрой­ке входного контура с результирующими параметрами в резонанс индуктивное 1__э и емкостное С₃ сопротивления контура взаимно компенсируются, т.е. реактивная проводимость контура б₃=0 и ре­зонансный контур представляет собой чисто активную проводи­мость G₃.

При этом резонансная частота определяется выражением

2njLC^ ’

волновое сопротивление:

коэффициент передачи по напряжению на резонансной частоте:

_U₄ ^Р1Рг7^ + ^ _ PiftN
^вх Е_а G, G, ’

где |/_а| = ^G_a + 6_а - модуль проводимости антенны.

Представим значения G₃ (3.3) и, полагая, что G = G_pe3, получим: _кPxPi\Y_a\ РуРг\У_а\ Р|^|У_а| ₍₃₅₎


где Gne, = tJ-—

^Рв3 РэОрез
^ex° pfe+Gpej + pfGex rfG_a + G_H G₃

- резонансная проводимость собственно контура

(Орез - добротность контура на резонансной частоте); G_BX = —

°вх входная активная проводимость 1-го каскада приемника на частоте f₀.

Из выражения (3.5) видно, что если все параметры считать по­стоянными, а изменять только р_ъ то /<_Вхо изменяется двояким обра­зом:

• 
  с увеличением p-i должен расти К_вхо, так как увеличивается на­пряжение, подводимое от антенны;
  
• 
  с увеличением pi значение К_вх0 падает, так как антенна все больше шунтирует контур (так как значение p^G_a - растет), вслед­ствие чего результирующая проводимость увеличивается.
  

Следовательно, К_вх0 имеет максимальное значение при строго определенном значении коэффициента трансформации р_ъ т.е. при согласовании, когда р, = рас­

согласование достигается, когда проводимость, вносимая со стороны антенны, равна проводимости нагрузки, поэтому можем записать:



(3.6)
f^cGaG_H-

Отсюда найдем согласующее значение коэффициента транс­формации:

Р|_С =

Резонансный коэффициент передачи при согласовании с уче­том (3.4) и (3.5) равен:



(3.7)
_{к =} PlcA>N ₌ PtcPzI^al ₌ PtcPz^al ₌ Р₂|7а| .

Pt²G_a+G„ Pi²G_a+pf_cG_a 2pf_cG_a 2p_1cG_a

В частном случае, если антенна настроена в резонанс или ее реактивная проводимость мала, т.е. I Y_a I =G_a, выражение (3.7) при­мет вид

2р,_е

Анализировать характер изменения коэффициента передачи от величины связи с антенной удобно в относительных единицах, для чего введем понятие коэффициента рассогласования, под которым понимается отношение выбранного р, и р_1с согласующего коэффи­циентов трансформации

а = -* PlC

Тогда отношение коэффициентов передачи на резонансной час­тоте и при согласовании будет равно:

^вхО _

^вхс 1 + в²

К

Построив график зависимости —= <р(а) можно сделать сле- ^вхс

дующие выводы (рис.3.8).

1. 
   При согласовании, когда р, = р_1с, т.е. а = 1, коэффициент пе­редачи имеет максимальное значение, а при незначительных от­ходах от режима согласования в пределах 0,5< а <2,0 коэффици-
   

Рис. 3.8. Зависимость резонансного коэффициента передачи от связи с антенной

ент передачи изменяется не более чем на 20%. Поэтому в необхо­димых случаях возможен отход от режима согласования без суще­ственного изменения коэффициента передачи.

2. 
   Режим слабой связи (слабого согласования) при а < 0,5 исполь­зуется с целью уменьшения влияния параметров антенны на полосу пропускания ДЕ_П и настройку входного контура при значительном из­менении параметров антенны в диапазоне рабочих частот.
   
3. 
   Режим сильной связи (а > 2) иногда используется для обеспе­чения режима оптимального рассогласования с целью уменьшения коэффициента шума.
   

Рассмотрим изменение затухания и полосы пропускания вход­ного устройства при изменении связи с антенной. При согласова­нии, как это следует из формулы (3.6),

Gh⁼ врез + Ргввх ⁼ PtcGa •

Тогда затухание

dgc ⁼ 2р_э(бреЗ Ргввх)⁼ 2р_эбн

или

dec ⁼ з(с/рез Pzdgx}⁼ ^dn •

Таким образом, при согласовании результирующее затухание увеличивается в 2 раза по сравнению со случаем, когда антенна отключена.

При отходе от режима согласования da = Р_э(piGa + G_H)= Рэ<Э_н| +1

к Gh )

ИЛИ






d₃ - Рэ^н

( 2

Pl _л2

. Р\с

= V + a²)d_H,

(3.8)

где а - коэффициент рассогласования; d_H - затухание при отклю­ченной антенне.

В относительных единицах зависимость (3.8) имеет вид

— = (1 + а²)- d_H

Эта зависимость графически показана на рис. 3.9.

Полоса пропускания ДР_П = d₃f₀ будет изменяться по такому же, как и затухание d₃, закону.

Из рис. 3.9 видно, что шунтирование контура со стороны антен­ны увеличивает затухание и, следовательно, расширяет AF_n и тем больше, чем сильнее связь с антенной.

В режиме согласования, когда а = 1, полоса пропускания расширя­ется в два раза по сравнению со случаем, когда антенна отключена.


Рис. 3.9. Зависимость результирующего затухания от связи с антенной

При слабой связи, если а < 0,5, полоса пропускания расширяет­ся не более, чем на 25%.

При сильной связи, если а >2, полоса пропускания расширяется в 5 раз и более.

Таким образом, обязательным условием при выборе степени связи входного устройства с антенной является учет допустимого расширения полосы пропускания.

Таким образом, входное устройство определяет целый ряд важных качественных показателей радиоприемника. От правильно­го выбора структуры входного устройства, степени связи с антен­ной зависят чувствительность, избирательность РПУ, а также их равномерность в диапазоне рабочих частот.

Глава 4

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРИ РАЗЛИЧНОЙ
СВЯЗИ С АНТЕННОЙ

По типу связи избирательной системы с антенной и УВЧ разли­чают входные устройства (см. рис.3.1):

• 
  с индуктивной (трансформаторной, автотрансформаторной) связью;
  
• 
  с емкостной связью;
  
• 
  с комбинированной связью.
  

В зависимости от коэффициентов трансформации рассматри­вают основные режимы работы входного устройства с настроенной и ненастроенной антенной.

При работе приемника с настроенной антенной последняя пред­ставляется в виде источника ЭДС Е_а, обладающего только актив­ным сопротивлением R_a (Х_а = 0). В этом случае антенна вносит во входной контур активную проводимость, что влечет за собой рас­ширение полосы пропускания.

Для обеспечения этого режима в антенную цепь может быть вве­ден специальный орган настройки. Этот режим осуществляется так­же при работе приемника на одной частоте или в очень узком ДРЧ, когда геометрические размеры антенны могут быть подобраны так, чтобы на этой частоте антенна имела чисто активное сопротивле­ние. Режим работы приемника с настроенной антенной является частным случаем режима работы с ненастроенной антенной.

В режиме ненастроенной антенной цепи собственно антенна представляется в виде источника ЭДС Е_а, обладающего активным R_a и реактивным Х_а сопротивлениями. В этом случае антенна вно­сит во входной контур как активную, так и реактивную проводимо­сти, что влечет за собой не только расширение полосы пропуска­ния, но и сдвиг частоты настройки (за счет вносимой реактивной проводимости).

Входное устройство с трансформаторной связью (см. рис. 3.1,а) используется при связи с несимметричными и симметричными, ненастроенными и настроенными антеннами. Связь с избиратель-

Входные устройства при различной связи с антенной ной системой может варьироваться в широких пределах. Коэффи­циенту передачи может придаваться необходимый характер изме­нения в пределах поддиапазона - возрастающий или уменьшаю­щийся. Схемно и конструктивно этот вид связи несколько сложнее других. Катушка индуктивности контура L с помощью катушки связи Lo трансформаторно связывается с антенной. Степень связи между катушками связи Lq и контура L характеризуется коэффициентом взаимоиндукции М.

Входное устройство с автотрансформаторной связью (см. рис. 3.1,6) обычно используется для связи с несимметричными, настро­енными антеннами. Возможности уменьшения степени связи огра­ничены. Характер изменения коэффициента передачи по диапазо­ну не может варьироваться. Схемно и конструктивно входное уст­ройство относительно несложно. При автотрансформаторной связи антенна соединяется с резонансной системой путем подключения ее к части витков катушки индуктивности избирательной системы. Степень связи между антенной и контуром с достаточной точно­стью определяется соотношением индуктивности Ц между отво­дом и корпусом и общей индуктивностью L входного контура.

Входное устройство с емкостной связью (см. рис. 3.2,в) обычно используется для связи с несимметричными, ненастроенными ан­теннами. Это входное устройство является наиболее простым по схеме и возможностям изменения степени связи с антенной. Вме­сте с тем его параметры резко изменяются по диапазону частот. Избирательная система при емкостной связи присоединяется к ан­тенне через конденсатор С_о. Степень связи с антенной зависит главным образом от соотношения емкостей конденсатора С_о и кон­денсатора контура С.

1. 
   Особенности построения входных устройств
   при различной связи с антенной
   

Рассмотрим основные способы связи входного устройства с не­настроенными антеннами.

Входное устройство с емкостной связью с антенной. Такой тип связи используется в простых радиоприемниках, так как пара­метры входного устройства очень сильно зависят от частоты на­стройки РПУ.

Принципиальная схема содержит LC колебательный контур, конденсатор связи С_о , соединяющий АФС с контуром, и имеет вид изображенный на рис. 4.1.



Рис. 4.1. Схема входного устройства с емкостной связью

Изменяя С_о, можно регулировать связь ВхУ с антенной. LC ко­лебательный контур перестраивается путем изменения емкости С_к или индуктивности L_K.

Коэффициент передачи входного устройства по напряжению, степень влияния параметров антенны на полосу пропускания и сдвиг частоты настройки колебательного контура зависят от соот­ношения емкостей С_к и С_о.

Под воздействием электромагнитных волн в АФС наводятся ЭДС различных сигналов, следовательно, по антенне протекают ВЧ токи с различными частотами. Контур настраивается в резонанс на частоту сигнала и в нем выделяются колебания этой частоты, входящей в полосу пропускания контура. Колебания остальных частот значительно ослабляются.

Основные параметры входного устройства с емкостной связью:

• 
  резонансная частота
  

^fo=TT—

2щ11__эС_э

• 
  волновое сопротивление
  

- резонансный коэффициент передачи входного устройства по напряжению

КвхО ⁼ <ОоРг^-эОэСац •

Таким образом, при перестройке контура конденсатором пере­менной емкости и емкостном характере сопротивления антенны 76



Рис. 4.2. Зависимость резонансного коэффициента передачи от частоты коэффициент передачи К_вх0 при постоянстве других параметров возрастает пропорционально квадрату частоты (рис. 4.2).

Если весь ДРЧ разбит на поддиапазоны, то такой рост наблю­дается в пределах каждого поддиапазона. Однако при переходе от одного поддиапазона к другому, более высокочастотному, индук­тивность колебательного контура скачкообразно уменьшается, следовательно, скачкообразно изменится и К_вх0. Для выравнивания Квхо по поддиапазонам изменяют коэффициент трансформации р₂ до значений, при которых Квхо в нижних точках всех поддиапазонов не будет одинаковым (рис. 4.3).



Рис. 4.3. Изменение резонансного коэффициента передачи в диапазоне частот

При этом L₃| > L_M > Lam , p₂i < Р211 < Р2111- При изменении частоты на­стройки будет изменяться и полоса пропускания (AF_n = f_od₃). При уменьшении Х_вхо полоса пропускания сужается (рис. 4.4).

Связь колебательного контура с антенной зависит от величины емкости конденсатора С_о. Чем меньше С_о, тем больше его сопро­тивление (хсо = 1/<оС_о) и тем слабее действует антенна на вход­ной контур.

Поэтому Со выбирают сравнительно большой, но не превы­шающей величины с точки зрения:

• 
  допустимого расширения полосы пропускания ВхУ за счет внесения проводимости (З_ац (не должно превышать 25%);
  
• 
  допустимого сдвига частоты настройки за счет вносимой из антенны реактивной проводимости В_ац.
  

Связь с антенной выбирают таким образом, чтобы, с одной сто­роны, обеспечить максимум Х_вх0, с другой - уменьшить влияние параметров антенны на входной контур.

Достоинства емкостной схемы:

• 
  простота схемы;
  
• 
  возможность простой регулировки связи с антенной, если в качестве С_о использовать переменный конденсатор.
  

Недостатки:

• 
  резкое изменение параметров входного устройства в ДРЧ, особенно коэффициента передачи по напряжению.