5. Входная цепь с магнитной антенной

Магнитная антенна представляет собой круглый или прямоугольный ферритовый стержень, на котором размещен каркас с катушкой входного контура (рис. 4.13). Контурная катушка может быть выполнена в однослойном или многослойном секционированном исполнении. Секционирование контурной катушки производится для уменьшения межвитковой емкости в длинноволновом диапазоне частот.

Рис. 4.13  Конструкция магнитной антенны

Эквивалентная схема ВЦ с магнитной антенной, которая используется как индуктивность входного контура, показана на рис. 4.14, а, где ,,– параметры катушки магнитной антенны. Наводимая э.д.с. в магнитной антенне определяется выражением (4.4). Действующая высота магнитной антенны определяется выражением

, (4.0)

где  – длина волны;

 – число витков:

S – площадь одного витка м²;

 – магнитная проницаемость магнитной антенны;

d_Э – эквивалентное затухание контура входной цепи.

Эту схему можно привести к схеме с последовательным резонансным контуром (рис. 4.14, б) с параметрами:

;

; (4.0)

где ,– параметры ненагруженного контура с магнитной антенной.

Рис. 4.14  Эквивалентная схема входного устройства с магнитной антенной

Коэффициент передачи ВЦ

. (4.0)

Зависимость от частоты настройки для различных видов связи контура с нагрузкой показана на рис. 4.8 и рис. 4.9. Избирательность входной цепи с магнитной антенной

, (4.0)

что совпадает с выражением, полученным для ВЦ с внешнеемкостной связью (4.36).

С учетом непосредственного воздействия поля сигнала на обмотку [24]

, (4.0)

где – действующая высота катушки;– взаимоиндуктивность катушеки. Значение коэффициента, необходимое для получения требуемой эквивалентной добротности, определяется выражением[2, 20].

6. Входные цепи с настроенной антенной

Схема одноконтурной ВЦ с трансформаторной связью с настроенной антенной (рис. 4.15) используется для радиоприемных устройств, работающих с фиксированной настройкой или имеющих незначительный коэффициент перекрытия по частоте. Данная схема ВЦ широко используется в коротковолновом диапазоне длин волн. Трансформатор используется как элемент согласования входной цепи с коаксиальной фидерной линией. Для устранения паразитной емкостной связи, нарушающей симметрию фидерной линии между индуктивностями связи и контура входной цепи, используется электростатический экран.

Рис. 4.15  Эквивалентная схема входной цепи с настроенной антенной

Эквивалентная схема входной цепи с настроенной антенной показана на рис. 4.16, а. После пересчета сопротивления и емкости нагрузки в контур получим:

, (4.0)

где – емкость контура;(рис. 4.16,б).

Эквивалентная схема входной цепи представлена для случая согласования антенны с линией передачи (фидером) , где– волновое сопротивление фидера. Сопротивление катушки связимало по сравнению с волновым сопротивлением.

Рис. 4.16  Эквивалентная схема входной цепи с настроенной антенной

При работе с настроенной антенной обычно получают наибольшую передачу мощности при заданной полосе пропускания (). Селективность, как правило, незначительна. Режим бегущей волны в фидере обеспечивают согласованием его волнового сопротивления с входным сопротивлением приемника

(4.0)

на фиксированной частоте или на частоте .

Рассогласование, кроме потери мощности, приводит к появлению повторного сигнала на входе приемника, что создает искажения при приеме телевизионных сигналов и многоканальных широкополосных сообщений. Из (4.46) выражение для оптимального коэффициента связи будет

, (4.0)

где – условная добротность антенной цепи;

–добротность контура, нагруженного на выходе.

Зависимость (4.47) приведена на рис. 4.17, откуда видно, что минимальное значение оптимального коэффициента связи, при котором реализуется наиболее простая конструкция входного трансформатора, имеет место при . При этом,.

Рис. 4.17  Зависимость оптимального коэффициента связи от добротности настроенной антенной цепи

Поскольку в режиме согласования , эквивалентная добротность контура

, (4.0)

откуда

Максимальный коэффициент передачи, соответствующий оптимальной связи, с учетом сделанных допущений

, (4.0)

где резонансное сопротивление контура с учетом действия нагрузки

.

Связь с нагрузкой определяется выражением

. (4.0)

Подставив значение (4.50) в (4.49), получим выражение при заданной эквивалентной добротности:

. (4.0)

Эквивалентную добротность рассчитывают из условия обеспечения заданного ослабления на краях полосы пропускания [1]

.

Как видно из (4.51), при уменьшении эквивалентной добротности контура коэффициент передачи возрастает. Это объясняется тем, что при условии собственными потерями в контуре можно пренебречь и рассматривать его как идеальный трансформатор:

. (4.0)

Схема одноконтурной ВЦ с автотрансформаторной связью с антенной (рис. 4.7). Условие согласования входной цепи с автотрансформаторной связью с антенной определяется выражением

, (4.0)

где коэффициент включения фидера в контур

.

Рис. 4.18  Эквивалентная схема входной цепи с настроенной антенной

Оптимальные коэффициенты трансформации, которые обеспечивают режим согласования при заданной неравномерности АЧХ

; (4.0)

; .

Общее выражение максимального коэффициента передачи представлено выражением (4.49), максимальный коэффициент передачи при заданной эквивалентной добротности в (4.51), предельно допустимый коэффициент передачи в выражении (4.52). Указанные выше выражения позволяют построить зависимости . Анализ условий показывает, что режим согласования некритичен к изменению коэффициента передачи вблизи значения. Это объясняется тем, что изменение сопротивления, вносимого в контур, компенсируется изменением коэффициента трансформации. В то же время полоса пропускания и селективность изменяются существенно. ВЦ с настроенной антенной подробно рассмотрены в работах [24].