ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВХОДНЫХ ЦЕПЯХ.

 Входной цепью называется схема, соединяющая антенну или антенно-фидерную систему с первым усилительным каскадом или преобразовательным каскадом.

Входная цепь осуществляет частотную избирательность, когда из всей совокупности принятых антенной сигнал выбирает полезный сигнал f_с и обеспечивает наилучшую передачу полезного сигнала на вход первого каскада.

Входная цепь - это пассивный четырехполюсник, обладающий частотно-избирательными свойствами. Простейшая входная цепь – это параллельный колебательный контур, настроенный на частоту полезного сигнала. На колебательный контур входной цепи оказывает влияние антенна или антенно-фидерная система.

   Из теории антенн известно, что любая антенна-это линейная цепь,

имеющая эквивалентный генератор ЭДС Е_а с выходным сопротивлением Z_а, зависящим от частоты. ЭДС Е_а, возникающая под действием электромагнитного поля, определяется выражением:

                           Е_а = Е h_д, 

Где Е- электрическая составляющая поля сигнала в точке приема;

h_д- действующая высота антенны, определяемая конструкцией антенны.

Для вертикальной антенны рис.2.1.2 длиной (при h_д составляет .

                 Рис.2.1.2.

Полное сопротивление антенны Z_а может быть представлено последовательным соединением сопротивлений R_a, L_a и  C_a. Значения составляющих определяется аналитически, либо по экспериментальным графикам.

На практике каждый тип антенны имеет выходное сопротивление либо чисто активное, либо реактивное. Например, на частотах СВЧ антенну настраивают на частоту принимаемого сигнала, выходное сопротивление такой антенны чисто активное R_а. Примером может служить полуволновый симметричный вибратор, в раскрыве которого укладывается точное количество полуволн полезного сигнала.

Такая антенна называется настроенной. Она обычно расположена вдали от входа приемника и подключается к нему с помощью фидера (линия передачи ВЧ сигнала). Основным условием подключения фидера к антенне является соблюдения режима согласования. Согласующим устройством является антенный трансформатор, обеспечивающий равенство выходного сопротивления антенны R_a и волнового сопротивления фидера  W_ф.

На умеренно-высоких частотах геометрические размеры антенны оказываются несоизмеримыми с длиной волны принимаемого сигнала. Такие антенны носят название ненастроенных, выходное сопротивление таких антенн реактивное. Реактивное сопротивление может быть емкостным у штыревой антенны радиовещательного приемника или индуктивным, если антенна ферритовая.

Учитывая характер выходного сопротивления антенны, рассмотрим основные схемы входных цепей.

2.2 ВХОДНАЯ ЦЕПЬ ПРИ НАСТРОЕННОЙ АНТЕННЕ.

Так как настроенная антенна подсоединяется к входу приемника с помощью фидера, то источником сигнала рассматриваем генератор тока антенно-фидерной системы.

Принципиальная схема входной цепи с настроенной антенной приведена на рис. 2.2.1.

                                              Рис.2.2.1

.

Особенности входной цепи с настроенной антенной.

а) сопротивление антенны активное Z_a=R_a (антенна не вносит расстройку в входную цепь, т.е. не изменяет частоту колебательной схемы).

б) при работе с фидером (антенно-фидерная система) выходное сопротивление антенны равно волновому сопротивлению фидера R_a=W_ф.

в) величина связи входной цепи с антенно-фидерным устройством выбирается из условия получения максимальной мощности сигнала на входе первого активного каскада.

Эквивалентная  схема входной цепи приведена на рис. 2.2.2.

Рис.2.2.2

Эквивалентная схема антенно-фидерной системы представляется генератором тока I_ф с выходной проводимостью g_ф,

             I_ф =Е_ф g_ф = h_д Е_а  , 

 Где К_рф, К_{р тр} – коэффициенты передачи по мощности фидера и антенного трансформатора;

m_тр – коэффициент трансформации антенного трансформатора.

Для расчета технических характеристик представим входную цепь пассивным четырехполюсником с коэффициентом передачи р.

Из теории четырехполюсников известно, что в идеальной схеме потерь нет, а значит, Р_вх=Р_вых. Тогда  =  , а проводимости входа и выхода связаны выражением g_вх = g_вых , где под выходной проводимостью понимают сумму собственной проводимости четырехполюсника g_к и входной проводимости первого активного каскада g_{вх.каск}.

Электрические характеристики входной цепи.

Коэффициент передачи входной цепи по напряжению – это отношение напряжения сигнала на входе первого каскада к величине ЭДС эквивалентного генератора антенной или антенно-фидерной системы.

К_п=  =  =  =  = ,

где _{вх каск} =  =

Максимальный коэффициент передачи получается при равенстве

=  ,

где р называется .

К_макс =  = .

Значение р_согл определяется как отношение выходной проводимости четырехполюсника к проводимости фидерной системы

Р_согл = = .

При работе с фидером требуется соблюдать режим согласования, чтобы обеспечить в фидере режим бегущей волны. При отсутствии согласования р в фидере возникает отраженная волна, из-за которой возникают потери сигнала.

Если проводимость фидера больше выходной проводимости входной цепи, то коэффициент передачи будет больше 1, т.е. наблюдается усиление сигнала при отсутствии усилительного элемента.