|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 25 6. Вычисляем (4.18) /а шах = 1 /2л У73.10- -50-10- = 2,63 МГц; Хаш.п = 3,95/2,63 =1,5; fА шш = 1 /2я У73.10- -150-10- - 1,52 МГц; Ха шах = 7,4/1,52 = 4,87; /(1,52-1) (4,872-1)0,02 Q (4,872-1,52) 7. Сравниваем Acs a 0,4, -св a < 0,0805 и *св a < 0,162. Выбираем yfecB a = 0,0805. 8. Выбираем (4.20) Lcb bx < 1/4я (7,4 + 0.93) 10 115 x X 10-1 = 3,1 мкГ. 9. Находим (4.21) /e вх = 0,0775У5,7/3,1 = 0,106, что вполне возможно. 10. Определяем (4.22) С„ = 74 - 5- 0,0775* 115 = 68пФ. 11. Рассчитываем (4.23): для /о min = 3,95 МГц Ко ВЦ = 0,08 0,0775 У5J/0,02 /ТЗ (1 -1 /1,5*) = 0,159; для /отах = 7,4 МГц Ковц = 0,08.0,0775У5Т/0,0.02К73(1-3,951,5-7,4) = 0,101. Как видно, выбор ky = 1,5 дал достаточно хорошую равномерность Ко ВЦ по диапазону. Методика расчета одноконтурной ВЦ диапазонного приемника с комбинированной связью с ненастроенной антенной (рис. 4.8) Выбор блока конденсаторов, вычисление Ссх и L выполняем так же, как для схемы рис. 4.5. Выбираем емкость Сев а равной нескольким процентам от Са (обычно 1-20 пФ). При увеличении Сов а усиливается влияние разброса параметров антенны на контур, а при уменьшении ее снижается коэффициент передачи входной цепи. Вычисляем индуктивность катушки связи с антенной LeB а = 2,53 10 А;?д / Са шш П шш, (4.24) 1 где L измеряется в микрогенри, / - в килогерцах; С- в пикофа- радах. I Поскольку равномерность Кови. обеспечивается комбиниро-J ванной связью, можно выбрать йуд = 1,2, при котором Ковц уве- личивается. Находим коэффициент связи с антенной и коэффициент вклю- чения входной цепи к входу УРЧ так, чтобы получить требуемую| Звяк И обеспечить равенство коэффициентов передачи на /ошах и свА зк = СевА УТГ^ 4я /1п (пд - 1)/[ 1 /(1 - 1Щ; -1/(1-1 г?д/гйд)]. (4.25) Определяем (на верхней частоте поддиапазона) коэффициент включения контура ко входу УРЧ = У/?вх {dav - d- dc - внL )/(Оо шах . (4.26) где dBHC = /?А (СевА / (Сс, + С„ шш + СевА)] / ©отах L; (4.27) dsnL = RAk%,A/ (Оо, А (1-1 г^д/n)l (4.28) Рассчитываем коэффициент связи контура с антенной и емкость связи из условия допустимой расстройки контура антенной: kcs а < V2 (Х1 , -1) (Xiax- I) d /3 (Xi ax-Х|ш,7). (4.29) где Ха mln ~ /о mln / /а max -А max ~ /о max / fk mint Ссвад/<Са УС, 1 зр/ЗАСа, (4.30) где Cmin = С„ mm + Са; ДСа = (Сдтах- CAmin) / 2. Выбираем коэффициент связи контура с антенной и коэффициент его включения к входу УРЧ из условий (св А ев А< ев Азк! *с в А в AA/J (4.31) /Пвх^твхзк- (4.32) Выбираем вх так же, как в схеме с индуктивной связью. Вычисляем емкость подстроечного конденсатора Сц = Сох-См-/лдСа - Wbx Свх, (4.33) где шД = Сов А /Сд. Находим коэффициент передачи входной цепи на шш и/о ах ВЦ = /Пв, [COLCe.А + fecBAyL/LeBA/(l-flmljkk fl)]/d,o- (4.34) Избирательность по дополнительным каналам приема проверяется согласно рекомендациям, изложенным в гл. 1. Обобщенная расстройка, соответствующая частоте дополнительного канала приема /д„, равна ?дк = [(/дк / /оо) - (/ о як)] / 4р, (4.35) Де /до - наиболее опасная частота настройки приемника, лежащая ближе всего к /д„. Пример 4.3 Требуется рассчитать входную цепь радиовеща -Тельного приемника I класса (средневолнового поддиапазона). Исходные данные: диапазон принимаемых частот fumm = 500 кГц; /отах =1,68 МГц; промежуточная частота /ц = = 465 кГц; параметры 1-го активного элемента приемника /?вх = 200 Ом; Свх = 115 пФ; эквивалентное затухание контура входной цепи 4р = 0>11; собственное затухание контура d = 0,01; параметры антенны: Са шщ =50 пФ; Са max =150 пФ; /?а=505 Ом. Согласно § 4.1 выбираем комбинированную связь входного контура с антенной и индуктивную связь со входом УРЧ (рис. 4.8). 1. Выбираем трехсекционный блок конденсаторов с параметрами С„ , = 10 пФ, Сках = 495 пФ. 2. Вычисляем (4.2) С^ = (495-3,362 10) / (3,36-1)=37 пФ. 3. Находим (4.3) L = 2,53 10* (3,36-1) / (495-10) 1,68* = = 190 мкГ. 4. Выбираем уд = 1,2 и Сов а = Ю пФ. 5. Определяем (4.24) Lob а = 2,53 10* 1,2V 0,5. 50 = 2920 мкГ. 6. Рассчитываем (4.25) ксвА зк = 10-10- Vl90-10- -2920-10- -4п2.500-10 (3,362- - 1)/[ 1/(1 -1/1,2)- 1 /(1 -1/1,22.3,362)1 = 0,351. 7. Вычисляем по (4.27), (4.28), (4.26): dHC = (505/2Я . 1,68 . 10 190- 10- ) (10/ (10 -f 37 -f lO))*-= 0,0077. dHL = 505 0,35Р/2я 1,68 10 2920 10- II-1/1,2 x , X 3,361 = 0,00214, Швх з„ = 1/(0,11 -0,01 -0,0077-0,00214) 200/2П х ~* х 1,б8-10 -190-10- = 0.094. 8. Определяем по (4.29) и (4.30) /Ашах = 1 /2я У2920-10-ч.50-10- = = 416 кГц; Хаш1п = 500/416 = 1.2; /а mtn = 1/2я У2920-10- . 150-10- = 240 кГц; , Ха шах =1680/240 = 7; kcьAf < У2 (1,2-1) (7-1) 0,11/3 (7-1,22) = 0.179; Сев ад/ < 100.10-12 У(12 -f 5) 0,11 /3.100 = 7 пФ. 9. Сравниваем *свА < 0,4; Йсва < 0,351 и /Jcb а 0,179. Выбираем (4.31) овА = 0,179. 10. Находим (4.33) C = 37-5-10-0,0942 . 115 = 21 пФ. 11. Рассчитываем по (4,34): для /о mm = 500 кГц /Совц = 0,094 [4я*.5002-10 . 190- Ю - Ю -f -f 0,179 У190/2920/( 1 - 500*/1, 2 .5002)]/0,11 = 0,143; для /о шах = 1680 кГц Л:овц = 0,094[4я2.1680-10 190.10- 10- -f- Н- 0,179 У190/2920/( 1 - 500V1,2. 16802)]/0,11 = 0,221. Изменение коэффициента передачи по диапазону сравнительно невелико (1,6 раза). Полной компенсации изменения коэффициента передачи входной цепи получить не удалось. Это обусловлено тем, что выбранное значение свА оказалось меньше того, которое обеспечивает наименьшее изменение коэффициента передачи. Методика расчета ВЦ с магнитной антенной (рис. 4.4) Магнитная антенна конструктивно представляет собой ферри-товый стержень (сердечник), на котором размещен каркас с намотанной на нем катушкой входного контура (рис. 4.9). Чаще всего сердечники имеют в сечении круглую или прямоугольную форму. Будем считать при расчете, что нами применен круглый стержень. Свойства прямоугольного стерж- ня аналогичны свойствам круглого с эквивалентным диаметром й!о = 2У/1с71, (4.36) м Рис. 4.9. Конструкция магнитной ая* тенны. где /г И С - соответственно высота и ширина прямоугольника поперечного сечения стержня. Связь контура ферритовой антенны со входом транзисторного каскада можно реализовать одним из описанных ранее способов (см. расчет схем рис. 4.5, 4.7). Чаще всего используется индуктивная связь с помощью катушки связи. Исходными данными для расчета являются: требуемая индуктивность контура магнитной антенны L (либо параметры элемента настройки, необходимые для ее расчета, который производится аналогично п. 3 примера 4.2), выходная проводимость 1-го каскада, а также величина затухания 4 нагруженного контура входной цепи, характеризующая избирательность приемника по дополнительным каналам и частотные искажения в полосе пропускания. Выбираем сердечник магнитной антенны. Ориентировочный выбор феррита по величине его начальной магнитной проницаемости в зависимости от рабочей частоты произведем по табл. 4.1. Окончательно марку феррита уточняем по приложению 6. Размеры сердечника выбираем из табл. 4.2, где указаны размеры ферритовых стержней, выпускаемых в настоящее время промышленностью. При этом следует иметь в виду, что эффективность антенны растет с увеличением отношения длины стержня к его диаметру Ud и площади сечения 5 стержня. Однако размеры стержня обычно ограничены из конструктивных соображений. Таблица 4.1
Находим отношение Ий для выбранного стержня. Из табл. 4.3 определяем значение действующей магнитной проницаемости этого стержня. Таблица 43
Количество витков контурной катушки рассчитываем по формуле w =VL/L DnmLPLgL, (4.37) где Z, требуемая величина индуктивности катушки, мкГ; D - диаметр намотки, см; р,д - действующая магнитная проницаемость сердечника; L - коэффициент, зависящий от удлинения сердечника; mi - коэффициент, зависящий от отношения длины намотки а к длине стержня /; pi-коэффициент, учитывающий смещение центра катушки относительно середины стержня-qL = (do ЮГ. Коэффициенты L, trtt и рц, необходимые для расчета числа витков контурной катушки, определяем по графикам рис. 4.10, 4.11 и 4.12. При этом нужно учесть, что обычно длина намотки катушки составляет примерно 0,2 длины стержня, а смещение катушки относительно середины стержня (для обеспечения подстройки индуктивности перемещением катушки вдоль стержня) имеет вели-, чину порядка (0,2...0,3) /. Диаметр намотки D, во избежание значительного увеличения собственной емкости катушки и диэлектрических потерь в феррите, должен быть примерно в 1,1 раза больше диаметра стержня do, 168 для чего соответствующим образом выбирают диаметр каркаса. При этом коэффициент qi 0,82. Индуктивность катушки связи характеризуется необходимым коэффициентом трансформации т=/ов/. который рассчитывается так же, как для обычной одноконтурной входной цепи. Конструктивное затухание ненагруженного контура магнитной антенны при этом можно принять d = 0,01. Коэффициент трансформации т выбираем либо из условий получения минимального коэффициента шума, либо из условий достижения необходимой избирательности входной цепи.  %2. 0,4 0,6 oft 0,1 0,2 0,3 0,4*11 Рис. 4.10. Зависимость Рис. 4.11. Зависимость Рис. 4.12. Зависимость коэффициента пропор- коэффициента пропор- коэффициента пропорциональности V от от- циональности ть от от- циональности рь от отношения длины стержня носительной длины иа- носительного смещения к его диаметру. мотки катушки. катушки. Расчет выполняем на минимальной частоте диапазона fo тщ. Эта точка является наихудшей в смысле выполнения перечисленных условий. При расчете по минимуму коэффициента шума индуктивность катушки связи находим из формулы Lob = /?ronxrf/2n/omin /г'. (4-38 З) Здесь -индуктивность катушки связи, мкГ; щщ-минимальная частота диапазона, мГц; fe 0,8...0,9 - коэффициент связи между контурной катушкой и катушкой связи; /?г опт - оптимальное сопротивление генератора. Ом, при котором достигается минимум коэффициента шума для выбранного транзистора, указывается в справочнике; d - собственное затухание контура. Прн расчете по заданиой избирательности входной цепи индуктивность катушки связи Lc. = (d.p-d) /?в. / 2n /о mm . (4.38 б) Здесь -входное сопротивление транзистора 1-го каскада, Ом; dap эквивалентное затухание контура, при котором достигается заданная избирательность входной цепи. Число витков катушки связи рассчитываем по формуле (4.38 в) 169 где w и аУсв. L и Lb- число витков и индуктивности контурной катушки и катушки связи соответственно; т - коэффициент трансформации. Контурную катушку рекомендуется наматывать для длинно-волнового диапазона проводом ПЭВ диаметром 0,1-0,12 мм (в несколько слоев на каркасе), для средневолнового - литцендратом ЛЭ 6 X 0,06 или ЛЭ 9 X 0,07 (в один слой; виток к витку), для коротковолнового - проводом ПЭВ или медным посеребренным проводом диаметром 0,35-0,5 мм с шагом 1-2 мм. Катушку связи наматывают проводом ПЭЛШО диаметром 0,12-0,14 мм. Действующую высоту магнитной антенны (в метрах) определяем по формуле Лд = 2л w S рд /X d,p, (4.39) где X- длина волны, в м; - число витков контурной катушки; 5 - площадь одного витка катушки, в м*; p - действующая магнитная проницаемость сердечника; dgp-эквивалентное затухание нагруженного контура антенны. Напряженность поля, необходимая для создания на входе 1-го каскада напряжения необходимой величины, равна Е = Ugjm Лд. (4.40) Избирательность входной цепи с магнитной антенной по соседнему и дополнительным каналам, полоса пропускания, коэффициент передачи входной цепи, коэффициент шума 1-го каскада рассчитываем так же, как для обычной одноконтурной входной цепи (без учета расстройки и затухания, вносимых подключением внешней антенны). Пример 4.4. Требуется рассчитать входную цепь малогабарит ного радиовещательного приемника с магнитной антенной. Исходные данные: диапазон принимаемых частот: fo mm = = 150 кГц, foniax = 408 кГц. Минимальное напряжение на входе 1-го каскада приемника Us mm = 50 мкВ. Эквивалентное затухание эр = 0,04. Входное сопротивление первого каскада 1000 Ом. 1. Руководствуясь указаниями гл. 1, выбираем блок конденсаторов с СктШ = 10 ПФ И Скгаах = 365 пФ. 2. Выбираем сердечник антенны. Согласно табл. 4.1 допустимая величина ро = 2000-1000. Выбираем феррит марки 600НН, у которого Ро = 600, что меньше максимально допустимого значения. Из табл. 4.2 выбираем сердечник размерами =8 мм, / = = 80 мм. 3. Вычисляем /Я = 80/8 = 10. Из табл. 4.3 находим значение действующей магнитной проницаемости рд = 63. 4. Рассчитываем из (4.3) требуемую индуктивность контура магнитной антенны L = 2,53 10* 1(408/150)2-1] / (365-10) х X 408 = 2940 мкГ. Рассчитываем количество витков контурной катушки. Для этого определяем: а) диаметр намотки D = 1,1 = 1,1 8 = 8,8 мм ж 9 мм; б) коэффициенты L, mi и pt (по графикам рис. 4.10-4.12): I = 0,001; mt = 0,38 (принимая all = 0,2) и /?l = 0,9 (принимая хП = 0,2); в) коэффициент qL=() = (--) = 0,82. Подставив эти значения в формулу (4.37), находим ш„ = 1/2940/0,001 0,9-63.0,38.0,9 0,82 = 430 вит. Индуктивность катушки связи определяем из условия обеспечения заданной избирательности входной цепи [формула! (4.386)1 Lcb = (0,04-0,01) 1000/6,28 0,15 O.S = 50 мкГ. Коэффициент трансформации т = 50/2940 = 0,13. Число витков катушки связи (формула (4.38в)1 ггсв == 430 X Х0,13 = 56 вит. Намотку контурной катушки осуществляем, согласно изложенным ранее рекомендациям, проводом ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, намотку катушки связи - проводом ПЭЛШО диаметром 0,12 мм. 5. Находим действующую высоту антенны. Площадь однагв витка намотки 5 = = 3,14 . 0,0092 = 2,54 10 * м^ На нижней частоте диапазона затухание нагруженного контура 4р = 0,04. Действующую высоту антенны рассчитываем по формуле /4.39) Лд = 2 3,14 430 2,54 10 * 63/2000 0,04 = 0,62 м. 6. Определим напряженность поля, необходимую для создания на входе 1-го каскада приемника напряжения сигнала требуемой величины (4.40): Е = 50/0,13 0,62 = 1060 мкВ/м. Рассмотрим входную цепь приемника с настроенной антенной. При настроенных антеннах метровых волн обычно применяются одноконтурные входные цепи. В профессиональных приемниках длинных, средних и коротких волн используются также и двухконтурные входные цепи. При выборе связи контура с антенной надо учитывать следую-Щ.ее. При настроенных антеннах, параметры которых в эксплуата-иии мало меняются, можно применять сильную связь контура с алтейной. Это обеспечивает большой коэффициент передачи входной цепи. Наибольший коэффициент передачи достигается при согласо-ании входной цепи с антенной, Согласование обеспечивает режим бегущей волны в фидерной линии, соединяющей входную цепь приемника с настроенной антенной, и применяется при профессиональном радиоприеме на магистральных линиях связи в диапазоне KB, при приеме на метровых волнах, а также в специальных приемных устройствах СВ и ДВ диапазона (например, в некоторых панорамных приемниках).   Ртс. 4.13. Схема входной цепи с индуктивной (трансформаторной) связью с настроенной антенной. При работе с настроенными антеннами наиболее распространены следующие виды связи входной цепи с антенной: трансформаторная (рис. 4.13), автотрансформаторная (рис. 4.14) и внутриемкостная (с последовательной индуктивностью рис. 4.15).   Рис. 4,14. Схема входной цепи с кон-дуктнвной (автотрансформаторной) свя ью с настроенной антенной и транзистором. Рис. 4.15. Схема входной цепи с вну-триемкостной связью с настроенной антенной и входом УРЧ (схема с последовательной индуктивностью). Первый вид используется при симметричном фидере, остальные два - при несимметричном. Трансформаторная связь применяется на частотах не выше 150 МГц, так как на больших частотах трудно получить необходимый коэффициент связи между катушками (индуктивности малы, а связь требуется для согласования сильная). При этом можно простыми средствами обеспечить симметричный вход приемника и согласование с фидером при переменной настройке контура. 1-й каскад приемника имеет несимметричный вход. Поэтому между катушкой L входного контура и катушкой связи Z-cba устанавливается 172 электростатический экран, который устраняет емкостную связь между ними, приводящую к нарушению симметрии антенной цепи (антенный эффект фидера). Заземление средней точки катушки /,вА позволяет избежать накопления зарядов атмосферного электричества на проводах антенны и фидера, которые создают помехи радиоприему. Автотрансформаторная связь применяется на частотах до 350 МГц и только при сильной связи с антенной. При внутриемкостной связи полная емкость контура оказывается меньше, чем при обычном параллельном включении индуктивности из-за того, что в этом случае конденсатор контура включен последовательно (а не параллельно) емкости 1-го каскада приемника. Это позволяет настраивать контур на более высокие частоты и улучшает его показатели. Такой вид связи применяется на частотах от 200 до 500 МГц и, как правило, используется на фиксированной частоте с подстройкой индуктивностью. Остальные виды связи применяются в диапазонных приемниках и в приемниках на фиксированные частоты. Методика расчета одноконтурной ВЦ приемника с трансформаторной или автотрансформаторной связью с настроенной антенной (рис. 4.13 и 4.14) Выбираем полную емкость схемы по табл. 4,4 и собственное затухание контура по табл. 4,5. Вычисляем коэффициенты включения фидера тд и^входа УРЧ пзвх для согласования при заданном 4р контура входной цепи: (4.41) (4.42) Таблица 4.4 mA = yO,5d3 (OoCcx Гф, яг„, = y0,5(4,-2d)a3 Ce , где Ц^ф- волновое сопротивление фидера.
Рассчитываем емкость контура С„ = Cc-CL-m\ (См + Свх), где Cl ЗпФ - паразитная емкость катушки контура. Находим индуктивность контура L = 2,53 . W/Ccx П\ (4.43) (4.44) 173 Таблица 4.5
 где L измерено в микрогенри, С^х - в пикофарадах, /о - в мегагерцах. Определяем индуктивность катушки связи Lcb а = ф/сОо. (4.4,5) Для снижения паразитной емкости между Lcb а и L коэффициент связи между ними, обеспечивая согласование, должен быть наименьшим. Вычисляем минимальный коэффициент связи, при котором обеспечивается согласование: св Ас Рассчитываем коэффициент передачи напряжения входной цепи KoBu=L4Koc. (4.47) \ где Lф - коэффициент передачи 2 фидера, определяемый из рис. 4.16 Рф 1-Ф по произведению /ф (Рф - за-Рис. 4.16. Зависимость от Рф /ф. тухание В фидере, дБ/м; /ф - длина фидера, м);Лпс-коэффициент передачи собственно входной цепи при согласовании, равный Кос = 0,5У(1-2/4р)/? ,/Гф. (4.48) Затем находим избирательность по дополнительным каналам приема теми же способами, что и для схемы рис. 4.8. Пример 4.5. Требуется рассчитать одноконтурную входную цепь с трансформаторной связью с настроенной антенной. Исходные данные: фидер несимметричный (рис. 4.13, б); = = 75 Ом; Рф = 0,1 дБ/м и = 10 м. Контур имеет фиксированную настройку на частоту 10 МГц. Эквивалентное затухание контура dgp = 0,02. Входные параметры 1-го каскада приемника /?вх = 200 Ом и = 100 пФ. Промежуточная частота и = 1 МГц. 1. Из табл. 4.4 выбираем полную емкость схемы = 55 пФ. 2. Из табл. 4.5 выбираем собственное затухание контура d = = 0,006. 3. Вычисляем коэффициент включения фидера /пд и входа УРЧ Швх для согласования при заданном d (4.41) и (4,42): /ИА = У0,5-0,02-75.6,28-10-55-10-12 = 0,051, = У0,5 (0,02-0,006.2).6,28-10-55-10-12.200 = 0,0525. 4. Рассчитываем емкость контура (4.43) С„= 55-3-0,05252х X (3 -f 100) ж 52 пФ. 5. Находим индуктивность контура (4.44) L = 2,53 10*/55х ХЮ = 4,6 мкГ. 6. Определяем индуктивность катушки связи (4.45) Lcb а ;= 75/6,28 10 = 1,19 мкГ. 7. Вычисляем коэффициент связи (4.46) k, а = У2(0,006-Ь 0,05252.0,005-6,28-10.4,6.10- ) = 0,141. 8. Рассчитываем коэ(1)фициент передачи напряжения. Из рис. 4.16 по величине Рф /ф = 0,1 10 = 1 находим L$ = 0,88. Используя соотношения (4.48) и (4.47), получаем К^ = 05 У(1-2-0,006/0,02) 200/75= 1,03, Ковц = 0,88.1.03 = 0,91. Методика расчета одноконтурной ВЦ с внутриемкостной связью с настроенной антенной (рис. 4.15) Вычисляем коэффициент трансформации, обеспечивающий согласование сопротивления фидера и входного сопротивления УРЧ: mA.x = yiV (4.49), Выбираем С^, учитывая, что с ростом L уменьшается и может стать нереализуемой. Однако с уменьшением Cj увеличивается влияние разброса Свх на настройку контура входной цепи. Вычисляем Ci = (Cj -f Свх + CJ I mA Bx. (4.50) Рассчитываем полную емкость схемы Ссх Cl + C, (С, -f Свх + С J I (Ci -f С, -f Свх + CJ. (4.51) Находим индуктивность контура L = 2,53 . 10* / Ссх П, (4.52) где L измерено в микрогенри, Ссх - в пикофарадах и/-в мегагерцах, Если при расчете получим L < 0,05 мкГ, то надо уменьшить Сг или использовать транзистор с меньшей Свх- Определяем коэффициент передачи в режиме согласования Ко ВЦ = Lф К,с> (4-53) где ф - коэффициент передачи фидера, рассчитываемый так же, ак и для входной цепи с трансформаторной связью. Кос - коэф- фициент передачи собственно входной цепи, при согласовании и при О равный KocO,bVRjW. (4.54) Вычисляем получаемое затухание входного контура de = {WW (1 + / а вх)] + (1 + /Па вх)1}/2л /о с, * (4.55) При de < dap рекомендуется подключать шунтирующее сопротивление параллельно Cg, при da > 4р следует увеличить число контуров преселектора. Проверяем избирательность по дополнительным каналам приема теми же способами, что и для схемы рис. 4.8. Пример 4.6. Требуется рассчитать одноконтурную входную цепь с последовательной индуктивностью (рис. 4.15). Исходные данные: фидер несимметричный й^ф == 75 Ом; Рф = 0,1 дБ/м и /ф = 10 м; контур настраивается на частоту - = 100 МГц; dgp = 0,05; входные параметры 1-го каскада .Rbx = = 200 Ом и Свх = 25 пФ; промежуточная частота = 6 МГц. 1. Вычисляем (4.49) /павх = /75/200 = 0,612. 2. Выбираем = С„х = 25 пФ 3. Рассчитываем (4.50) Q = (25 + 5 -f 25) / 0,612 = 95 пФ. 4. Определяем (4.51) Ссх = 3 -f 95 (25 + 25 -- 5) / (95 + -f 25 + 25 + 5) = 35 пФ. 5. Вычисляем (4.52) L = 2,53 10V35 - 100 = 0,07 мкГ. 6. Рассчитываем (4.54) Кос = 0,5 ]/200/75 = 0,817. 7. Находим по рис. 4.16 Ьф = 0,88. 8. Определяем (4.53) Ко вц = 0,88 0,817 == 0,719. , 9. Вычисляем (4.55) d, = 11/ (1 + 0,612) 75 + 0,005/(1 + 0,612)]/6,28 100 X X 10 35 10-12 0,76. Так как dep, то надо добавить один контур в преселекторе. Рассмотрим теперь двухконтурную цепь диапазонного приемника с ненастроенной антенной (рис. 4.17). Связь между контурами выбирается из следующих соображений. При настройке контуров изменением емкости затухание их остается почти постоянным и полоса пропускания П = d линейно растет с увеличением частоты. Для сохранения постоянства полосы пропускания пары связанных контуров рекомендуется уменьшать коэффициент связи fees между ними при увеличении частоты. Внутриемкостная связь слишком уменьшает ксв'- в Сд / С( 1 / (oL С, свк (4.56) где С к, L - емкость и индуктивность контура; Cobi емкость связи и ©о-резонансная частота. Поэтому обычно используют комбинированную связь (рис. 4.17), сочетая внутриемкостную связь с индуктивной или внешнеемкостной, которые компенсируют избыточное уменьшение коэффициента внутриемкостной связи. г ± 1 1  Рис. 4.17. Схе.мы двухконтурных входных цепей с комбинированной связью Между контурами и с антенной. 4.3. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ ПРИЕМНИКОВ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА В дециметровом диапазоне волн применяются коаксиальные и Полосковые резонансные линии. В большинстве схем входных цепей приемников встречаются параллельные резонансные контуры. Поэтому основными типами контуров являются четвертьволно-цш отрезок замкнутой или полуволновый отрезок разомкнутой линии. Входное сопротивление таких линий при настройке в резонанс имеет большую величину и является чисто активным. При расстройке в ту или другую сторону от резонанса входное сопротивление уменьшается и приобретает емкостной или индуктивный характер. Как известно, именно так изменяется вблизи резонансной частоты полное сопротивление параллельного колебательного контура. Резонансные линии, работающие в качестве колебательного контура, обладают высокой добротностью, величина которой может доходить до нескольких тысяч, причем с повышением частоты добротность увеличивается. о f о тех fimin Ск 8 Ркс. 4.18. Схема входной цепи с перестройкой конденсатором иерем енной емкости (а), индуктивностью (б) и электрическим плунжером, образованным переменным конденсатором на конце полуволновой линии (в). Для уменьшения габаритных размеров высокочастотных блоков геометрическая длина линии выбирается меньшей, чем электрическая, определяемая длиной волны принимаемого сигнала. Для удлинения линии к ее концу подключается конденсатор, предназначенный для перестройки контура по диапазону, или совокупность переменного и подстроечного конденсаторов (рис. 4,18, а). Перестройка контура может также осуществляться (рис, 4.18, б) за счет перемещения короткозамыкающего плунжера из положения 1 (/о = /отах) В положение 2 = Практическая реализа- ция этого метода перестройки сопряжена с трудностями создания долговечного и надежного трущегося контакта плунжера с коаксиальной линией. Короткозамкнутый плунжер можно создать электрическим путем, используя переменный конденсатор С„, подключенный к концу укороченной полуволновой линии (рис. 4.18, в). При минимальном значении его емкости C m,n обеспечивается режим короткого замыкания в точке /. В этом положении (так же как в схеме рис. 4.18, б) резонансная частота контура максимальна (/о == /отах). Если жс постепенно увеличивать емкость С„, то точка эквивалентного короткого замыкания будет перемещаться вниз, 178 достигая положения 2 при С„ mix- В этом положении контур настроен на минимальную частоту диапазона / = f, тщ- Контур с перестройкой конденсатором в конце полуволновой линии обладает некоторыми преимуществами перед контуром с пё- рестройкой конденсатором в начале четвертьволновой линии. Во-первых, при разных требованиях к коэффициенту перекрытия пэ диапазону k = / тах omm в схеме рис. 4.18, в требуется конденсатор с меньшей максимальной емкостью, а следовательно, н меньшими габаритами, чем в схеме рис. 4.18, а. Во-вторых, в этой схеме конденсатор можно конструктивно расположить вдали от усилительного прибора, что существенно облегчает компоновку входной цепи. В верхней части диапазона коэффициент передачи по напряжению и емкости конденсаторов настройки для линий обоих типов примерно одинаковы, но в нижней части диапазона полуволновая линия имеет более высокий коэффициент передачи. Итак, полуволновые линии позволяют получить более качественные характеристики блока СВЧ в целом, однако иногда предпочтительнее применить четвертьволновые линии, так как это позволяет уменьшить габаритные размеры блока. Функцию конденсатора переменной емкости может выполнять полупроводниковый прибор (например, варикап), емкость р-п-перехода которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Такой способ настройки называют электронным. Связь контура входной цепи с антенной и с входом 1-го каскада приемника может осуществляться по трансформаторной, емкостной или автотрансформаторной схемам. При использовании системы из двух связанных контуров для связи между ними используют отверстия связи в экранирующей перегородке, которые в зависимости от их расположения могут быть эквивалентны либо ин дуктивной, либо емкостной связи. На рис. 4.19 схема входной цепи представляет собой полосовой . фильтр, состоящий из двух контуров Li Cai Ск~ и La Сцз Ск~, в которых Li и La выполнены в виде четвертьволновых отрезков /j и /г несимметричных полосковых линий. Контуры размещены в экранированных камерах. Связь 1-го контура со 2-м осуществляется через щель в перегородке между камерами. Принимаемый сигнал через антенную петлю связи Lcb а поступает в 1-й контур. 2-й контур включен в эмиттерную цепь усилителя радиочастоты через петлю связи Lcb бх- Нзстройкэ ВХОДНОЙ цепи на частоту сигнала осуществляется конденсаторами переменной емкости С^. Во ВХОДНОЙ цепи, в которой колебательный контур образован короткозамкнутым четвертьволновым отрезком линии / и конденсаторами С,;, и Сд (рис. 4.20), антенный ввод подключается к контуру с помощью петли связи Lcb а. Эмиттерная цепь транзистора связана с входным контуром петлей связи Lcb в х- Входная цепь Перестраивается в заданном диапазоне частот конденсатором С„. Исходными данными для расчета одноконтурной схемы являются: диапазон принимаемых частот /min-/max; сопротивление ан- тенно-фидерной системы /?а = 1/gA, входные параметры 1-го каскада приемника ggx, Свх и эквивалентная добротность контура. Обычно ставится задача согласования сопротивления источника и нагрузки. Расчет схемы следует вести для средней резонансной частоты диапазона /оср - (/о min ~Ь /о тах)/2. (4.57) а затем проверить основные показатели иа крайних частотах. Вначале выбирают тип линии (коаксиальная или полосковая). Затем из конструктивных соображений выбирают размеры линии, материал подложки и по соответствующим формулам рассчитыва-ют волновое сопротивление линии W (§ 3.3). Обычно волновое сопротивление принимают равным 50-100 Ом. Электрическую дли-   Рис. 4.19. Схема двухконтурной входной цепи. Рис, 4.20. Схема входной цепи, выполненная на короткозамкнутом четвертьволновом отрезке линии. ну линии kf, I для средней частоты диапазона рассчитывают из условия 0 / = 2п УгН^о = 40...60°. Из условия настройки входной цепи в резонанс с частотой рассчитывают емкость Q При этом Со = + С„ -f См (4.58) (4.59) (рис. 4.21), где Св*х = т|х Свх - входная емкость 1-го каскада приемника, пересчитанная к входным зажимам линии (/ вх = = lI-ByilU-коэффициент трансформации). Эквивалентная проводимость контура входной цепи на резонансной частоте равна Gg = Go -f ml gA + mx вх, (4.60) где Go - резонансная проводимость ненагруженного контура, рассчитывается в зависимости от типа выбранного резонатора по соответствующим формулам § 3,3; /пд UifU; gA = 1 ?а. 180 - Эквивалентное затухание контура определяется собственным затуханием контура и затуханиями, вносимыми в контур из антенной цепи и со стороны 1-го каскада приемника: d, = d + dA + d,= Ga р, (4.61) где а = шд gA Р; вх = ml Sbx Р; Р = 1/Мо Со- Коэффициент передачи входной цепи по напряжению на резонансной частоте равен А вх А /(овц = ml £д-ЬОо+ mlgax (4.62)  Рис. 4.21. Эквивалентная схема одноконтурной входной цепи. Коэффициент трансформации, необходимый для согласования с источником сигнала (антенной), определяем по формуле (4.63) (4.64) (4.65) (4.66> (4.67) тАс= V(Go-fmxgbx)/gA. Резонансный коэффициент передачи при согласовании /Со вцс = вх/2 тдс. Эквивалентное затухание контура при согласовании 4с = 2р (Go + gbx)-Полоса пропускания одноконтурной входной цепи П = 4/о. Избирательность по зеркальному каналу равна 9 Wo /вк / Пример 4.7. Требуется рассчитать одноконтурную входную цепь (рис. 4.20), настроенную на частоту /о = 400 МГц, Исходные данные: полоса пропускания контура П = 20 МГц на уровне 3 дБ. Проводимость фидера д = 13,3 10 * См. Вход- ные параметры УРЧ gsx = 5,56 10- См, Свх = 7 пФ. Входная цепь доЖна обеспечить режим согласования фидера с нагрузкой, %стота н1ётройки УПЧ = 25 МГц. Контур входной цепи выполнен на короткозамкнутом отрезке несимметричной полосковой линии. Волновое сопротивление линии W = 100 Ом; собственное затухание d = 0,0017; резонансная проводимость ненагруженного контура = 25 10- См. Условие настройки в резонанс с частотой рассчитано при емкости Со = 5 пФ. Поскольку контур входной цепи настраивается на фиксированную частоту, то в схему достаточно ввести лишь подстроечный конденсатор С^. 1. Характеристическое сопротивление контура (4.61) р = = 1/6,28 . 400 10 5 10-12 = 80 Ом. 2. Эквивалентное затухание контура (4.66) da = 20/400 = 0,05. 3. Эквивалентная проводимость контура входной цепи (4.61) Сэ = 0,05/80 = 0,625 10-а См. 4. Заданная полоса пропускания в режиме согласования достигается при коэффициенте трансформации (4.65) /Квх = У|(0.05/2-80) -25-10- ]/5,56.10~ =Щ- 5. Для согласования нагрузки с антенной необходимо (4.63) /Пас = У0,625 10-/2 13,3 10-* = OJ54. 6. Коэффициент передачи входной цепи при согласовании (4.64) /Со вц с = 0,228/2 . 0,154 = 0,75. 7. Емкость подстроечного конденсатора (4.59) С„ = 5- - 0,2282.7 = 4,62 пФ. Выбираем С^ = 4-7 пФ. 8. Избирательность по зеркальному каналу (4.67) f =f -)- 0,05 \ 400 450 + 2/ = 400 + 2 25 = 450 МГц, = 4,7 (13,4 дБ). 9. Конструктивная реализация коэффициентов связи /лдс и ТПвх осуществляется подбором размеров петель связи Lcb а н Lcb вх и их расположением в экранированной камере контура входной цепи. На рис. 4.22 сигнал поступает в широкополосный П-образный контур с параметрами L С С^, включенный в эмиттерную цепь транзистора УРЧ. Индуктивность контура L образована отрезком / полуволновой полосковой линии. Контур настроен на среднюю частоту принимаемого диапазона. Между вводом антенны и П-образным контуром включен трансформатор [Тр), согласующий волновое сопрот11Вле)П1е фидера (300 Ом) с входным сопротивлением приемника (75 Ом) (рис. 4.23). 182 К коаксиальной линии с волновым сопротивлением W = = 75 Ом подключены два отрезка кабеля без потерь с волновым сопротивлением = 21 = 150 Ом; причем один из отрезко! на Х,о/2 длиннее другого. По более длинному отрезку колебания приходят в точку В на полпернода позже чем по более короткому отрезку в точку А. Таким образом, сдвиг фаз в точках А н В \Ш, а это идентично симметричному генератору напряжения. Так как для трансформатора используется кабель без потерь, то между точкой А и шасси, а также между точкой В и шасси напряжения одинаковые и равные напряжению в точке D коаксиального кабеля.  W в z\N Г 150м -О- С 3000м г--.\-. Рис. 4.22. Схема входной цепи с ши- Рис. 4.23. Схема согласующего транс-рокополосным П-образным контуром. форматора. Т. е. напряжение между точками А и В удвоено по отношению к напряжению в точке D. Отсутствие усиления мощности (Рвх = Рвых) эквивалентно тому, что сопротивление генератора между точками А и В увеличивается в четыре раза (4 75 = 300 Ом): /вх = (SfBx)- Таково же действие согласующего трансформатора в обратном направлении. В эквивалентной схеме рассматриваемой входной цепи (рис. 4.24) антенно-фидерная система заменена генератором тока /а с проводимостью а. Параметры 1-го каскада приемника, пересчитанные ко входным зажимам линии, обозначены вх и С^к-Входную цепь рассчитывают для средней частоты принимаемого диапазона (4.58). Пренебрегая собственными потерями в линии, для режима согласования необходимо выполнить следующее условие: вх sin 2 (kl) = gA sin 2 (1,-1) k, (4.68) где k = 2n Yd>., a / и /i - длины соответствующих участков линии, обозначенных на рис. 4.24. Электрическую длину линии kl обычно выбирают в пределах 20...40°. Из этого условия определим длину /. Тогда для выполнения условия согласования (4.68) необходимо, чтобы /. = /-f (l/)arcsin [V gsJgA sin (fe/)l. (4.69) 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 25 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||