Вхідні ланцюги та УРЧ приймача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоприйом

 Коментарі до статті

Як ми вже з'ясували в першому розділі, для підвищення чутливості та реальної селективності гетеродинного приймача вхідний ланцюг повинен забезпечувати близький до одиниці коефіцієнт передачі потужності в робочому діапазоні частот і якнайбільше ослаблення позадіапазонних сигналів. Все це - властивості ідеального смугового фільтра, тому виконувати вхідний ланцюг треба у вигляді фільтра.

Часто застосовуваний одноконтурний вхідний ланцюг найгірше відповідає вимогам, що висуваються. Для збільшення селективності треба підвищувати навантажену добротність контуру, послаблюючи його зв'язок з антеною та змішувачем або УРЧ. Але тоді майже вся потужність сигналу, що приймається, буде витрачатися в контурі і лише мала її частина пройде в змішувач або УРЧ. Коефіцієнт передачі потужності вийде низьким. Якщо ж сильно зв'язати контур з антеною та змішувачем, впаде навантажена добротність контуру і він мало послаблюватиме сигнали сусідніх за частотою станцій. Адже поруч із аматорськими діапазонами працюють і дуже потужні радіомовні станції.

Одиночний вхідний контур як преселектор можна використовувати на низькочастотних KB діапазонах, де рівні сигналів досить великі, в найпростіших гетеродинних приймачах. Зв'язок з антеною слід зробити регульованим, а сам контур перебудовується, як показано на рис. 1. У разі перешкод від потужних станцій можна послабити зв'язок з антеною, зменшуючи ємність конденсатора С1, тим самим збільшивши селективність контуру і одночасно збільшивши втрати в ньому, що еквівалентно включенню атенюатора. Сумарну ємність конденсаторів С2 та C3 вибирають близько 300...700 пФ, дані котушки залежать від діапазону.

Рис.1. Одноконтурний вхідний ланцюг

Значно кращі результати дають смугові фільтри, узгоджені по входу та виходу. В останні роки намітилася тенденція застосовувати смугові фільтри, що перемикаються, навіть на вході широкодіапазонних професійних зв'язкових приймачів. Використовують октавні (рідко), напівоктавні та чвертьоктавні фільтри. Відношення верхньої частоти їх смуги пропускання до нижньої дорівнює відповідно 2; 1,41 (корінь з 2) та 1,19 (корінь четвертого ступеня з 2). Зрозуміло, чим вузькосмугові вхідні фільтри, тим перешкодозахищеність широкодіапазонного приймача вище, але число фільтрів, що перемикаються, значно зростає. Для приймачів, розрахованих лише на аматорські діапазони, число вхідних фільтрів дорівнює кількості діапазонів, які смуга пропускання вибирається рівної ширині діапазону, зазвичай із запасом 10...30%.

У трансіверах смугові фільтри доцільно встановлювати між антеною та антеним перемикачем прийом/передача. Якщо підсилювач потужності трансівера досить широкосмуговий, як, наприклад, у разі транзисторного підсилювача, його вихідний сигнал може містити багато гармонік та інших позадіапазонних сигналів. Смужний фільтр сприятиме їх придушенню. Вимога близького до одиниці коефіцієнта передачі потужності фільтра у разі особливо важлива. Елементи фільтра повинні витримувати реактивну потужність, яка в кілька разів перевищує номінальну потужність передавача трансівера. Характеристичний опір всіх діапазонних фільтрів доцільно вибрати однаковим і рівним хвильовому опору фідера 50 або 75 Ом.

Рис.2. Смужні фільтри: а - Г-подібний; б - П-подібний

Класична схема Г-подібного смугового фільтра дана на рис.2 а. Розрахунок його надзвичайно простий. Спочатку визначається еквівалентна добротність Q = fo/2Df, де fo – середня частота діапазону, 2Df – смуга пропускання фільтра. Індуктивності та ємності фільтра знаходяться за формулами:

де R - характеристичний опір фільтра.

На вході та виході фільтр повинен навантажуватися опорами, рівними характеристичного, ними можуть бути опір вхідний приймача (або вихідний передавача) і опір антени. Розузгодження до 10...20% мало позначається на характеристиках фільтра, але відмінність навантажувальних опорів від характеристичного кілька разів різко спотворює криву селективності, переважно у смузі пропускання. Якщо опір навантаження менший за характеристичний, його можна підключити автотрансформаторно, до відведення котушки L2. Опір зменшиться в k² раз, де k - коефіцієнт включення, що дорівнює відношенню числа витків від відведення до загального дроту до повного числа витків котушки L2.

Селективність однієї Г-подібної ланки може виявитися недостатньою, тоді дві ланки з'єднують послідовно. Поєднувати ланки можна або паралельними гілками один до одного, або послідовними. У першому випадку виходить Т-подібний фільтр, у другому – П-подібний. Елементи L і З поєднаних гілок об'єднуються. Як приклад на рис.2,б показаний П-подібний смуговий фільтр. Елементи L2C2 залишилися колишніми, а елементи поздовжніх гілок об'єдналися індуктивність 2L і ємність С1/2. Легко бачити, що частота налаштування послідовного контуру, що вийшов (так само, як і інших контурів фільтра) залишилася колишньою і рівною середній частоті діапазону.

Часто при розрахунку вузькосмугових фільтрів значення ємності поздовжньої гілки С1/2 виходить занадто маленьким, а індуктивності занадто великим. У цьому випадку поздовжню гілку можна підключити до відводів котушок L2, збільшивши ємність 1/k² разів, а індуктивність у стільки ж разів зменшивши.

Рис.3. Двоконтурний фільтр

У радіочастотних фільтрах зручно використовувати тільки паралельні коливальні контури, з'єднані одним висновком із загальним проводом. Схема двоконтурного фільтра із зовнішнім ємнісним зв'язком показана на рис.3. Індуктивність та ємність паралельних контурів розраховуються за формулами (1) для L2 та С2, а ємність конденсатора зв'язку повинна становити C3=C2/Q. Коефіцієнти включення висновків фільтра залежить від необхідного вхідного опору Rвх та характеристичного опору фільтра R: k²= Rвх/R. Коефіцієнти включення з двох сторін фільтра можуть бути різними, забезпечуючи узгодження з антеною і входом приймача або виходом передавача.

Для збільшення селективності можна включити за схемою рис.3 три та більше однакових контурів, зменшивши ємності конденсаторів зв'язку C3 в 1,4 рази.

Рис.4. Селективність триконтурного фільтра

Теоретична крива селективності триконтурного фільтра наведено на рис.4. По горизонталі відкладена відносна розлад x=2DfQ/fo, а по вертикалі - ослаблення, що вноситься фільтром. У смузі прозорості (x<1) ослаблення дорівнює нулю, а коефіцієнт передачі потужності – одиниці. Це зрозуміло, якщо зважити на те, що теоретична крива побудована для елементів без втрат, що мають нескінченну конструктивну добротність. Реальний фільтр вносить деяке ослаблення і смузі пропускання, що пов'язані з втратами елементах фільтра, головним чином котушках. Втрати у фільтрі зменшуються із збільшенням конструктивної добротності котушок Q0. Наприклад, при Q0 = 20Q втрати навіть триконтурному фільтрі не перевищують 1 дБ. Ослаблення поза смуги пропускання прямо залежить від кількості контурів фільтра. Для двоконтурного фільтра ослаблення дорівнює 2/3 вказаного на рис.4, а одноконтурної вхідної ланцюга - 1/3. Для П-подібного фільтра рис.3,б придатна крива селективності рис.4 без будь-якої корекції.

Рис.5. Триконтурний фільтр - практична схема

Практична схема триконтурного фільтра з смугою пропускання 7,0...7,5 МГц та його експериментально знята характеристика показано на рис.5 та 6 відповідно. Фільтр розрахований за описаною методикою опору R=1,3 кОм, але був навантажений на вхідний опір змішувача гетеродинного приймача 2 кОм. Селективність трохи зросла, але з'явилися піки та провали у смузі пропускання. Котушки фільтра намотані виток до витка на каркасах діаметром 10 мм дротом ПЕЛ 0,8 і містять по 10 витків. Відведення котушки L1 для узгодження з опором фідера антени 75 Ом зроблено від другого витка. Всі три котушки поміщені в окремі екрани (алюмінієві циліндричні «стаканчики» від дев'ятиштирькових лампових панелек). Налаштування фільтра є простим і зводиться до налаштування контурів у резонанс підстроювальниками котушок.

Рис.6. Виміряна крива селективності триконтурного фільтра.

Особливо слід зупинитись на питаннях отримання максимальної конструктивної добротності котушок фільтрів. Не слід прагнути особливої ​​мініатюризації, оскільки добротність зростає зі збільшенням геометричних розмірів котушки. З цієї причини небажано використовувати занадто тонкий провід. Сріблення дроту дає відчутний ефект лише на високочастотних KB діапазонах і на УКХ при конструктивній добротності котушки більше 100. Літцендрат доцільно застосовувати лише для намотування котушок діапазонів 160 і 80 м. Менші втрати в посеребренном проводі товщу металу, а протікають лише в тонкому поверхневому шарі дроту (так званий скін-ефект).

Ідеально проводить екран не знижує добротності котушки і до того ж усуває втрати енергії в навколишніх котушку предметах. Реальні екрани вносять деякі втрати, тому діаметр екрану бажано вибирати не менше 2-3 діаметрів котушки. При цьому меншою мірою зменшується і індуктивність. Основним призначенням екранів залишається усунення паразитних зв'язків між елементами. Безглуздо, наприклад, говорити про ослаблення більше 20...30 дБ, якщо деталі фільтра не екрановані і сигнал може наводитися від вхідних ланцюгів на вихідні. Екран слід виконувати з добре провідного матеріалу (мідь, дещо гірший за алюміній). Неприпустиме фарбування або лудіння внутрішніх поверхонь екрана.

Перелічені заходи забезпечують виключно високу добротність котушок, що реалізується, наприклад, спіральних резонаторах. У діапазоні 144 МГц вона може сягати 700...1000. На рис.7 показана конструкція двухрезонаторного смугового фільтра діапазону 144 МГц, розрахованого включення в 75-омную фідерну лінію. Резонатори змонтовані у прямокутних екранах розмірами 25X25X50 мм, спаяних із листової міді, латуні або пластинок двостороннього фольгованого склотекстоліту. Внутрішня перегородка має отвір зв'язку розміром 6X12,5 мм. На одній із торцевих стінок закріплені повітряні підстроювальні конденсатори, ротори яких з'єднані з екраном. Котушки резонатора безкаркасні. Вони виконані із посрібленого дроту діаметром 1,5...2 мм і мають по 6 витків діаметром 15 мм, рівномірно розтягнутих на довжину близько 35 мм. Один висновок котушки припаюється до статора підстроювального конденсатора, інший - до екрану. Відведення до входу та виходу фільтра зроблено від 0,5 витка кожної котушки. Смуга пропускання налаштованого фільтра трохи більше 2 МГц, внесені втрати обчислюються десятими частками децибела Смугу пропускання фільтра можна регулювати, змінюючи розміри отвору зв'язку та підбираючи положення відводів котушок.

Рис.7. Фільтр на спіральних резонаторах

На більш високочастотних УКХ діапазонах котушку доцільно замінити прямим відрізком дроту або трубки, тоді спіральний резонатор перетворюється на коаксіальний чвертьхвильовий резонатор, навантажений ємністю Довжину резонатора можна вибрати близько л/8, а довжина, що бракує до чверті довжини хвилі, компенсується підстроювальною.

В особливо важких умовах прийому на KB діапазонах вхідний контур або фільтр гетеродинного приймача роблять вузькосмуговим, що перебудовується. Для отримання високої навантаженої добротності та вузької смуги зв'язок з антеною і між контурами вибирається мінімальним, а для компенсації втрат, що зросли, застосовується УРЧ на польовому транзисторі. Його ланцюг затвора мало шунтує контур і майже знижує його добротності. Біполярні транзистори в УРЧ встановлювати недоцільно через їх низький вхідний опір і значно більшу нелінійність. Схема УРЧ показано на рис.8. Двоконтурний смуговий фільтр, що перебудовується, на його вході забезпечує всю необхідну селективність, тому в ланцюги стоку транзистора включений неперебудовуваний контур L3C9 малої добротності, зашунтований резистором R3. Цим резистором підбирають коефіцієнт посилення каскаду. Зважаючи на малого посилення нейтралізації прохідної ємності транзистора не потрібно.

Рис.8. Підсилювач радіочастоти

Контур у ланцюзі стоку можна використовувати і для отримання додаткової селективності, якщо шунтуючий резистор виключити, а для зниження посилення стік транзистора підключити до відведення контурної котушки. Схема такого УРЧ діапазону 10 м показана на рис.9. Він забезпечує чутливість приймача краще 0,25 мкВ. У підсилювачі можна застосувати двозатворні транзистори КП306, КП350 і КП326, що мають малу прохідну ємність, що сприяє стійкості роботи УРЧ з резонансним навантаженням.

Рис.9. УРЧ на двозатворному транзисторі

Режим транзистора встановлюють підбором резисторів R1 і R3 так, щоб струм, споживаний від джерела живлення, становив 4...7 мА. Посилення підбирається переміщенням відводу котушки L3 і при повному включенні котушки досягає 20 дБ. Котушки зв'язку з антеною та змішувачем містять по 2-3 витків такого ж дроту. У підсилювач легко ввести сигнал АРУ, подавши його на другий затвор транзистора. При зниженні потенціалу другого затвора нанівець посилення зменшується на 10...6 дБ.

література

1. В.Т.Поляков. Радіоаматорам про техніку прямого перетворення. М. 1990р.

Автор: В.Т.Поляков; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Радіоприйом.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Автомобіль зрозуміє, що водій розмовляє по мобільному телефону 19.08.2014 Вчені з університету у Санта-Катарині (Бразилія) створили автомобільне програмно-апаратне рішення, яке дозволяє розпізнати використання водієм за кермом мобільного телефону. Задум бразильських дослідників полягає у використанні цифрової камери, яка встановлена ​​в панелі приладів. Розпізнавши водія, камера починає запис відео, фокусуючись на обличчі, а також вушних областях, де може бути рука з мобільним телефоном. Отримана картинка аналізується щодо наявності пікселів, які відповідають кольору шкіри людини. Система поділяє картинку на сегменти, виділяючи голову та руки, після чого визначається зіткнення даних частин тіла та проводиться обчислення ймовірності розмови по телефону. Створений вченими алгоритм було перевірено на п'яти відеороликах, які записали з роздільною здатністю 320х240 пк та частотою 15 кадр./с. Для аналізу система ділила ролики на фрагменти тривалістю по 3 з. У процесі випробувань програма спромоглася розпізнати водія, який розмовляв телефоном, з ефективністю понад 87%. Як визнають дослідники, створена ними система поки що недосконала. Наприклад, точність її роботи помітно знижується при попаданні на обличчя людини прямого сонячного проміння, що перебуває за кермом. Невідомо також, як реагуватиме електроніка на водія, який одягнув рукавички, і чи зможе вона визначити, що транспортний засіб не рухається. Крім того, поки що неясно, яку конкретно користь принесе подібна технологія: чи попереджатиме водія звуковим сигналом про те, що потрібно припинити користуватися "мобільником" у процесі керування машиною, або зможе якимось чином забороняти телефонні розмови за кермом. Американські законодавці раніше запропонували зв'язати смартфон із бортовою системою автомобіля з метою відключення можливості відправлення текстових повідомлень під час водіння, або обладнати автомобіль спеціальними датчиками, які зможуть визначати, що водій спілкується телефоном. Ще один метод боротьби з любителями побалакати за кермом по телефону, про який вже повідомляли ЗМІ, полягає у застосуванні "автомобільного режиму" (вхідні дзвінки та текстові повідомлення надходять у фоновому режимі, щоб не відволікати водія), в який мобільний пристрій автоматично переводитиметься при його підключення до бортової електроніки транспортного засобу.

Інші цікаві новини:

▪ Біоелектроніка з харчуванням від людини

▪ Життя без паролів

▪ Прилад, керуючий сновидіннями

▪ В'язка рідина з електронів, що тече в графені

▪ Павуки, харчуючись графеном, плетуть найміцнішу павутину.

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Кольорові установки. Добірка статей

▪ стаття Немає ні елліна, ні іудея. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке морська свинка? Детальна відповідь

▪ стаття Колірувальник фарб. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Електродвигун у ролі пробника. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Каркас для спірального резонатора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024