6.1 Входная цепь с внешнеемкостной связью с антенной.

В силу своей простоты внешнеемкостная связь находит широкое применение как в радиовещательных, так и в профессиональных УПОС. Наибольшее распространение получила внешнеемкостная связь. На рис.7 приведена соответствующая ей эквивалентная схема.

Поскольку в диапазонных входных цепях из-за расстройки контура ненастроенной антенной невозможно применить сильную связь между антенной цепью и контуром, то в рассматриваемом случае конденсатор связи C_св должен иметь небольшую ем­кость. Обычно величина его емкости изменяется от 10 – 20 до нескольких единиц пикофарад. Как правило, C_св значительно меньше C_А. При последовательном включении в цепь антенны конденсатора связи общая емкость антенной цепи равна

(22)

и уменьшается, а емкостное сопротивление цепи становится значительно больше индуктивного. В результате в диапазоне рабочих частот антенная цепь имеет емкостной характер, поэтому с большой точностью, особенно в диапазонах средних и длинных волн, можно пренебречь индуктивностью антенны L_А и ее активным сопротивлением r_А, т.е.

L_А  0 и . (23)

Таким образом, коэффициент включения антенной цепи

. (24)

Резонансный коэффициент передачи входной цепи при p₂  1 с учетом (8) и того, что

(25)

б удет равен:

. (1.26)

Можно считать, что эквивалентная емкость контура при использовании конденсатора переменной емкости изменяется обратно пропорционально квадрату частоты. При этом значение добротности контура в пределах диапазона частот практически не изменяется. Следовательно, коэффициент передачи K_u0 находится в квадратичной зависимости от частоты настройки (рис.8). Его величина определяется значениями емкости связи и эквивалентной добротностью входного контура Q_э.

В рассматриваемом случае антенная цепь представляет собой некоторую эквивалентную емкость, определяемую уравнением (25). Ее подключение к контуру входной цепи приводит к расстройке последнего. Полагая C_св << C_А и допуская расстройку входного контура антенной цепью в пределах его полосы пропускания, легко получить выражение для предельно допустимой величины вносимой во входной контур емкости:

, (27)

где C_{э min} – минимальная эквивалентная емкость входного контура.

Т аким образом, с помощью полученных выражений можно определить все основные характеристики входной цепи УПОС c внешнеемкостной связью с антенной, а именно: коэффициент передачи и его изменение в диапазоне частот, избирательность и расстройку входного контура при изменении параметров антенны. Для определения избирательности необходимо воспользоваться эквивалентной схемой на рис.3 и уравнением резонансной кривой контура с параметрами Q_э, C_{э .} Очевидно, что основным недостатком такого вида связи является большая неравномерность резонансного коэффициента передачи в пределах диапазона, что начинает сказываться при коэффициентах перекрытия K_д >> 1,5.

6.2 Входная цепь с индуктивной связью контура с антенной.

В рассматриваемом случае (рис.5, в) можно пренебречь активным сопротивлением антенны по сравнению с ее реактивным сопротивлением, так как в УПОС с переменной настройкой антенные цепи не настраиваются. Кроме того, обычно L_А << L_св. Тогда

, (28)

где – собственная частота антенной цепи.

Подставляя (28) в (8) и учитывая известное соотношение для коэффициента связи между двумя катушками (рис.5, в)

, (29)

после элементарных преобразований получаем:

, (30)

г де f_А – резонансная частота антенной цепи.

П олагая эквивалентную добротность контура постоянной, что допустимо при K_д  3, т.е. в реально существующих случаях, оценим зависимость резонансного коэффициента передачи входной цепи от частоты в пределах диапазона.

1 . При f_А > f_{с max} (режим укороченной антенны). Собственная резонансная частота антенной цепи больше максимальной частоты рабочего диапазона. В этом случае в соответствии с (30) значение K_u0 пропорционально . Это объясняется следующим образом. Согласно (28) для данного случая в диапазоне рабочих частот полное сопротивление антенной цепи уменьшается обратно пропорционально частоте (рис.9, а). Эквивалентная проводимость входного контура в диапазоне рабочих частот, при g  const, изменяется также обратно пропорционально частоте.

2. При f_{с min} < f_А < f_{с max}. Полное сопротивление антенной цепи согласно (28) имеет резко выраженный минимум на частоте f_с  f_А, соответствующий резонансным свойствам антенной цепи. На рис.9, б представлена зависимость резонансного коэффициента передачи K_u0 от частоты. Неравномерность этой зависимости тем больше, чем меньше эквивалентное затухание антенной цепи.

3. При f_А < f_{с min} (режим удлиненной антенны). Согласно (28) полное сопротивление антенной цепи в диапазоне рабочих частот прямо пропорционально частоте. Это компенсирует обратную зависимость эквивалентной проводимости входного контура от частоты и позволяет получить высокую степень постоянства резонансного коэффициента передачи в диапазоне рабочих частот (рис.9, в). Указанное достоинство в полной мере реализовать достаточно трудно, так как режим удлиненной антенны обеспечивается при большой величине индуктивности L_св, а ее увеличение приводит к снижению значения K_u0.

В режиме удлиненной антенны на частотах вблизи f_{с min} наблюдается увеличение величины резонансного коэффициента передачи за счет приближения к частоте резонанса антенной цепи. При увеличении частоты f_А от f_А1до f_А2 растет величина резонансного коэффициента передачи и вместе с тем возрастает степень его неравномерности, которую условно можно определить отношением при f_{с max}  f_с  f_{с min}.

Неравномерность коэффициента передачи зависит от коэффициента удлинения и коэффициента перекрытия диапазона K_д:

. (31)

Эту зависимость удобно представить в виде:

. (32)

Для K_д  3 зависимость (32) представлена в табл. 1

Таблица 1

kуд	3	2		1,2
Hуд	1,1	1,3	1,9	3,0

Определим оптимальное значение коэффициента включения антенной цепи в контур входной цепи. Для этого подставим в (10) значение (рис.5, в) и с учетом (28) получим:

. (33)

Отсюда, учитывая (29), имеем:

. (34)

Из формулы (34) следует, что даже при постоянных величинах g  G₂ и G₁ оптимальный коэффициент связи существенно зависит от частоты, особенно при f_А > f_{с min}. Для случая f_А< f_{с min} эта зависимость выражена слабее, что также способствует наибольшему распространению на практике случая f_А < f_{с min}.