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: 9 из 12

Входное устройство с трансформаторной связью. Принци­пиальная схема рассматриваемого входного устройства была по-

Входные устройства при различной связи с антенной

■

казана на рис.3.1,а. В качестве частотно-избирательной системы используется LC контур, перестраиваемый путем изменения емко­сти С или индуктивности L. Антенна или фидер присоединяется к катушке связи Ц.

Необходимо учитывать, что если антенна или антенный фидер (АФ) несимметричны, то и вход приемника должен быть несиммет­ричным. Если же антенна или АФ симметричны, то вход приемника должен быть строго симметричным. В противном случае резко ме­няется диаграмма направленности. Иногда для симметрирования на входе ставится симметрирующий трансформатор. Если же он не ставится, то тогда между LqH L ставится электростатический экран или используется специальная намотка трансформаторов.

Степень связи с антенной реализуется выбором величины ин­дуктивности Lq и коэффициента взаимоиндукции М. Причем должен иметь конструктивно-допустимое значение:

Для простейших однослойных катушек к_св < 0,4...0,5, для много­слойных - ксв < 0,6...0,8.

Выбором величины индуктивности Lq можно влиять на частоту настройки антенной цепи, смещая ее к нижней границе поддиапа­зона и уменьшая значение К_вх0 и смещая к верхней границе, таким образом повышая К_вх0.

В общем случае резонансный коэффициент передачи по на­пряжению Я_Вхо определяется выражением

„ РоР₂О_э

^Лвх0 1-/2 /#2’

¹ 'Оац''О

гдер₀ = M/L_aii- параметр связи, характеризующий связь ВхУ с ан­тенной; /Ьац- частота настройки антенной цепи; f₀ - частота на­стройки входного устройства.

Если параметры р₀, р₂ и Q₃- постоянны, то получим 2 варианта зависимости /С_вх0 от частоты настройки f₀:

• 
  если f₀ > /оац - говорят о работе с понижением частоты;
  
• 
  если f₀ < /оац - говорят о работе с повышением частоты.
  

Антенная цепь настраивается на одну постоянную частоту, ле­жащую за пределами ДРЧ входного устройства с целью получения более равномерного коэффициента передачи ВхУ по напряжению.



Рис. 4.5. Изменение резонансного коэффициента передачи

При fomin < <оач < fomax коэффициент К_вх0 имеет максимальное зна­чение в пределах диапазона и резко падает по обе стороны от него (рис. 4.5).

Связь с антенной определяет возможность передачи энергии сигналов от АФС к контуру и влияние АФС на полосу пропускания и настройку контура. Величины Lq и М выбирают так, чтобы связь была максимальной, но не превышала значений с точки зрения:

• 
  допустимого расширения полосы пропускания входного уст­ройства за счет вносимого в контур активного сопротивления ан­тенной цепи;
  
• 
  допустимого сдвига настройки ВхУ за счет вносимого в контур реактивного сопротивления антенной цепи.
  

Достоинства трансформаторной схемы:

• 
  возможность управления зависимостью К_вх0 от частоты на­стройки, т.е. получение как возрастающего, так и падающего ха­рактера этой зависимости;
  
• 
  легко обеспечивается режим согласования с антенным фиде­ром;
  
• 
  возможность работы как на симметричные, так и на несим­метричные типы антенн.
  

Недостатки:

• 
  трудно реализовать связь АФС с ВхУ на высоких частотах из- за необходимости уменьшения числа витков катушки (катушка вы­рождается в один виток).
  

При работе с настроенной антенной цепью наиболее часто ис­пользуются входные устройства с автотрансформаторной связью.

В настоящее время в приемниках в основном используются три вида автотрансформаторных схем:

• 
  простая;
  
• 
  двойная;
  
• 
  схема с последовательным включением индуктивности.
  

В первых двух схемах автотрансформаторное подключение ан­тенны осуществляется к индуктивной, а в третьей - к емкостной ветви контура.

Простая автотрансформаторная схема (рис. 4.6). В этой схе­ме в качестве частотно-избирательной системы также использует­ся LC контур. Перестройка осуществляется изменением емкости или индуктивности. Антенна или фидер подключаются к части вит­ков. Обозначим эту часть через Ц. Эта схема используется в НЧ, СЧ, ВЧ диапазонах. Коэффициент трансформации р, < 1. Причем р_у стремятся брать вблизи согласующего значения или из условия уменьшения коэффициента шума:

Ц w, .

Pi = —= —<1,

¹ U₂ w где w и ш, - число витков в катушке индуктивности и ее части.

Включение со стороны входа первого каскада полное, т.е. ко­эффициент трансформации

U₄ ч

р₂ =—- = 1-

² и₃

При этом входная активная проводимость и входная емкость первого каскада приемника полностью подключаются к контуру, т.е. влияние входа первого каскада - максимально возможное. Это не­достаток, особенно при использовании биполярных транзисторов.



Рис. 4.6. Схема входного устройства с простой автотрансформаторной связью

Поэтому чаще используется двойная автотрансформаторная схема.

Двойная автотрансформаторная схема (рис. 4.7). Коэффи­циент трансформации р, выбирают из условия уменьшения влия­ния емкости и индуктивности антенны (т.е. р, < 1). С целью умень­шения вносимых в контур входных активной и емкостной проводи­мостей используется неполное подключение входа первого каска­да к контуру, т.е. коэффициент р₂ выбирают также меньшим 1. Не­полная связь контура с первым каскадом может быть реализована в виде автотрансформаторной, трансформаторной схем или путем связи через емкостный делитель.

Таким образом, в простой и двойной автотрансформаторной схемах необходимые коэффициенты трансформации обеспечива­ются отводами от определенной части витков катушки индуктивно­сти L При этом коэффициенты трансформации р, и р₂ можно оп­ределить из соотношений:


U\ W2

где w, IV1, iv₂ - число витков в катушке индуктивности и ее частях.

Необходимая степень связи с антенной осуществляется подбо­ром отношения W' и w₂.

Схема с последовательным включением индуктивности. В этой схеме двойная трансформация производится в емкостной ветви контура (рис. 4.8).



Рис. 4.7. Схема входного устройства с двойной автотрансформаторной связью


Рис. 4.8. Схема входного устройства с последовательным включением индуктивности



Это обусловлено тем, что на частотах выше 200...300 МГц ин­дуктивность обращается в один виток и отводы реализовать прак­тически невозможно. Поэтому автотрансформация производится именно в емкостной ветви.

Представим эту схему так (рис.4.9). Из схемы видно, что антен­на подключается к конденсатору С_ъ а подводимое к входу первого каскада напряжение снимается с конденсатора С₂. Величины емко­стей Ci и С₂ учитывают паразитные емкости, вносимые соответст­венно со стороны антенны и входа первого каскада. Емкостная ветвь контура состоит из последовательно соединенных емкостей (н и С₂ и параллельно им подключенной паразитной емкости C_L катушки индуктивности. Общая емкость контура:

C. = Cl + -^ —

C1+C2 С1+С2

^гДе Cl = Си + Pf Са >

С2 ⁼ С2к + (См2 + Сех + Сп)+ Р2СВХ •

Коэффициенты трансформации (если пренебречь относительно малой емкостью C_L):

—>

Вход й, | 1 _Ci


Рис. 4.9. Эквивалентная схема входного устройства с последовательным
включением индуктивности

U, ₌UwC, С₃С₂

U₂ MwC₃ С, Cf+C₂’

п = _ Оз _ ^1

² U₃ MwC₃ с₂ с,+с₂'

Общий коэффициент трансформации во входном устройстве, если потери собственно в контуре малы по сравнению с вносимы­ми, имеет значение:

п £l 01

^^вх и _п г- '

Ц Рг ^1

Очевидно, что в этой схеме выбором емкостей и С₂ можно получить необходимые коэффициенты трансформации и в СВЧ диапазоне. Выбором емкостей производится согласование на вхо­де (ру = р_1с), а выбором р₂ реализуется оптимальное включение входа первого каскада.

Для резонансного коэффициента передачи в автотрансформа­торных схемах можно записать:

К (4.1)

^вх° G₃ G₃

где G_a - активная проводимость антенны; G₃ - результирующая проводимость контура.

Результирующее затухание контура:

⁼ Рэ ^х Рэ (Pl ®а ^зез + Р2®вх ) >

где

^а О > «рез - д - _а > «вх “ „ '

“а Рф “pej РэЦюз п_вх

Проследим характер изменения К_вхо от частоты f₀- Для этого вы­ражение (4.1) представим в виде:

К _ fWzGa — п _п РэОэ _ _п п I ^^э

В автотрансформаторных схемах коэффициенты трансформа­ции pi и р₂ практически не зависят от частоты. Если предположить,



Рис. 4.10. Изменение резонансного коэффициента передачи в диапазоне частот

что в пределах поддиапазона несущественно изменяются доброт­ность и сопротивление антенны, т.е. Q₃, R_a = const, тогда при пере­стройке входного устройства с помощью конденсатора переменной емкости С коэффициент передачи К_вх0 растет с увеличением час­тоты f₀ (рис. 4.10).

Достоинства автотрансформаторных схем:

• 
  более просты в изготовлении и настройке.
  

Недостатки простой и двойной автотрансформаторной схем:

• 
  невозможность реализовать малые коэффициенты трансфор­маций, особенно с антеннами или фидерами, имеющими малое волновое сопротивление;
  
• 
  при перестройке контура конденсатором переменной емкости можно получить только возрастающий характер зависимости К_вх0 от частоты f₀.
  

2. 
   Многоконтурные входные устройства
   

Сложные избирательные системы на входе приемника использу­ются в том случае, если ко входному устройству предъявляются по­вышенные требования селекции помех до входа первого нелинейно­го элемента приемника. Эти требования выражаются в необходимо­сти получения относительно узкой полосы пропускания при малом коэффициенте прямоугольное™. Выполнение поставленных требо­ваний возможно, если в качестве избирательной системы во вход­ном устройстве использовать систему из двух и более связанных резонансных контуров или многозвенный полосовой фильтр.