В диапазоне УКВ используются электрически настроенные (диполи) и ненастроенные штыревые телескопические антенны, и связь входного контура с антенной - трансформаторная или внешнеемкостная.
Приближенная эквивалентная схема штыревой антенны представляет собой ЭДС Еа, влюченный последовательно с емкостью Са, приведена на рис.3.
Рис.3 Приближенная эквивалентная схема штыревой антенны
Эквивалентная емкость штыревой антенны СА имеет малую величину, порядка нескольких пикофарад. Емкость СА зависит от длины штыря антенны приемника в может быть определена по следующей приближенной формуле:
СА ≈ 10 ∙ l (17)
где l - длина штыря в метрах.
При отсутствии заземления корпуса приемника емкость штыревой антенны несколько увеличивается и в зависимости от размеров корпуса приемника может иметь значения от 3 до 10 пФ.
Действующая высота штыревой антенны приближенно равна длине штыря l, т.е. hд ≈ l = 0,15 м. ЭДС ЕА равна [4]:
ЕА = Е * hд ≈ Е * l = 3 ∙ 0,15 = 0,45, (18)
|
|
где Е - напряженность поля.
Рис.4 Эквивалентная схема штыревой антенны в диапазоне УКВ
Выполним расчет входной цепи с внешнеёмкостной связью по схеме:
Рис. 5 Схема входной цепи с внешнеемкостной связью с антенной и внутриемкостной связью с транзистором.
Для настройки контура входной цепи используем секцию блока конденсаторов.
Вычисляем максимально допустимую емкость входной цепи:
(19)
где kпд = fomax / fomin = 108/88 = 1,227 - коэффициент перекрытия поддиапазона;
Скmах и Ckmin - максимальная и минимальная емкости выбранного блока конденсаторов, которые выбираются из следующих соображений.
Начальная емкость контура:
, где
СL = 3.5 пФ - собственная емкость катушки контура,
См = 5.10 пФ - емкость монтажа,
Сп = 2.20 пФ - емкость подстроечного конденсатора,
Свх - входная емкость транзистора следующего каскада,
Свых - выходная емкость транзистора каскада,
р1=1, р2 = 0,3.0,5 - коэффициенты подключения транзисторов к контуру.
Обычно на коротких и метровых волнах С0 = 5.10 пФ.
Пусть Сkmin = 4 пФ и выполняется условие
, тогда
= 11,09 пФ
Таким образом, по формуле 19:
Определяем индуктивность контура по формуле [5, c.159]
(20)
где L измерено в микрогенри; f - в мегагерцах и С - в пикофарадах.
ρк =2*π* fо*Lк = 2∙π∙108 ∙106∙0,155∙10-6 = 105,13 Ом
Параметры антенны CАmax = 10 пФ и CАmin = 3 пФ, RА = 300 Ом
Эквивалентное затухание контура входной цепи dэр = 0,022, собственное затухание контура d=0.01 тогда находим наибольшую емкость связи с антенной СсвА∆f, при которой разброс емкости антенны вызывает допустимую расстройку входного контура приемника, полагая, что расстройки, обусловленные разбросом емкостей антенны и входа УРЧ, одинаковы [5]:
|
|
(21)
Выбираем емкость связи из условия Ссв A ≤ 0.89 пФ, Выбираем СсвА = 0,87 пФ.
Рассчитываем коэффициент включения контура ко входу УРЧ, при котором обеспечивается требуемая избирательность по зеркальному каналу:
(22)
параметры 1-го активного элемента Rвх =1кОм и Свх =15пФ (транзистор КТ368)
Рассчитываем емкость связи, необходимую для получения mвхзк:
Ссв. вх ≥ (23)
Ссв. вх ≥ пФ
Определяем емкость подстроечного конденсатора:
Определяем коэффициент передачи входной цепи для крайних частот поддиапазона (f = 88 - 108МГц) по формуле
, (24)
где mвх = (Ск+Сп +См) / (Ск+Сп +См + Ссв вх +Свх) (25)
Для нижней частоты:
Для верхней частоты диапазона по формулам 24 и 25:
Таким образом, сочетание внешнеемкостной связи с антенной и внутриёмкостной связи со входом УРЧ обеспечивает малое изменение коэффициента передачи входной цепи по диапазону.