Входная цепь – четырехполюсник.
Назначение. Обеспечивает преимущественное усиление радиосигнала на несущей частоте передатчика .
Критерий функционирования:
Решаемые задачи: качественное усиление (преимущественно на частоте ), избирательность по удаленным помехам, диапазонность (определят рабочий диапазон), стабильность и устойчивость работы.
Показатели. Критерий работоспособности.
– Резонансный коэффициент передачи напряжения
– Коэффициент избирательности по зеркальной помехе
– Коэффициент избирательности относительно помехи на промежуточной частоте
– Полоса пропускания на уровне 0,5 (0,7)
– Рабочий диапазон частот:
; , , при , , ,
Структурная схема (рисунок 5,а).
– Структурные звенья ВЦ
ПФ – полосовой фильтр, (1 или 2 связанных колебательных контура), настроенный на несущую частоту РС (радиосигнала). Решает задачи П.3
m1 – элемент связи ПФ с А (антенной). Ослабляет влияние А на параметры ПФ ( ) или обеспечивает режим согласования источника с потребителем.
m2 – элемент связи ПФ с УСЧ. Ослабляет влияние УСЧ на параметры ПФ ( ) или обеспечивает режим согласования источника с потребителем.
А – антенна является источником РС ( , )
УСЧ – потребитель. Обладает комплексным входным сопротивлением которое в основном определяется электронно-дырочным переходом транзистора УСЧ. Для высокочастотного биполярного транзистора с ОЭ и , для полевого транзистора с ОИ и
Варианты ВЦ.
– Классификация
· По количеству колебательных контуров в составе ПФ: одноконтурные и двухконтурные.
· По виду связи с соседними каскадами: с индуктивной, автотрансформаторной, емкостной или комбинированной связью.
· По рабочему диапазону частот: ДВ, СВ, КВ, МВ, ДМВ, СМВ.
Наименование каскада. В состав информации входит место подключение в составе РП (т.е – ВЦ) и основные элементы классификации.
ВХОДНЫЕ ЦЕПИ ДВ, СВ, КВ.
Общая характеристика антенн этого диапазона (таблица 9).
Антенны отличаются габаритными размерами, диаграммой направленности и внутренним сопротивлением. В составе наземных средств связи может применяться любая из четырех антенн, самолетных 1 или 3.
Одноконтурная ВЦ с двойной автотрансформаторной связью (АТ) (базовый вариант)
– Схема каскада (рис. 5,б)
– Алгоритм исполнения схемы (наименование→схема):
· ПФ(1кк)→m1(АТ1)→m2(АТ2)(1кк – один колебательный контур, АТ – автотрансформаторная связь).
– Алгоритм опознания схемы (схема→наименование):
· - место подключения каскада: А→ВЦ→УСЧ;
· - ПФ→(1КК) (L, C1, C2, C3, или L, C1, C2, VD1, VD2, Rд, Rф, Сф)
· - m1→L1-5/L – АТ
· - m2→L2-5/L – АТ
На основании компонентов дается наименование каскаду (П.2).
– Структура схемы (цепи)
· - электрическая цепь тока антенны ЭЦIА (А→ L1-5)
· - электрическая цепь тока колебательного контура ЭЦкк (L→C1, C2, C3)
· - электрическая цепь тока нагрузки ЭЦIн (L2-5→УСЧ)
– Проверка технического состояния в лабораторных условиях осуществляется по технологии в соответствии с критериями П.2 и П.4 ВЦ – четырехполюсник.
– Алгоритм поиска отказавшей цепи
· Назначение и критерий функционирования цепей (рис. 5,а)
а. - ЭЦIА ( ):
б. - ЭЦкк ( ):
в. - ЭЦIн ( ):
· Последовательность операций:
а. - определяют режим отказа, (обрыв или к.з.) во взаимосвязанных цепях по напряжению на зажимах ГВЧ;
б. - при обрыве проверяют цепи от А к УСЧ по критериям функционирования.
в. - при к.з. проверяют последовательно цепи от А к УСЧ по критериям функционирования, поочередно размыкая цепи УСЧ к А.
Анализ показателей каскада.
– Эквивалентная схема ВЦ
· Состав (рис. 5,в):
а. - ненастроенная антенна как источник тока с параметрами , ,
б. - полосовой фильтр с эквивалентными параметрами , ,
в. - эквивалентные элементы входного сопротивления УСЧ с параметрами ,
г. - эквивалентные параметры ВЦ , ,
· Применение. Для анализа показателей каскада
· Диапазонность
а. Коэффициент диапазона (коэффициент перекрытия диапазона) должен удовлетворять условию:
; (ДВ, СВ, КВ);
; (МВ);
б. При рабочий диапазон делят на поддиапазоны из условия для обеспечения
в. Техническое обеспечение П "б"
- плавная перестройка ПФ осуществляется переменной емкостью в пределах поддиапазона
- ступенчатое изменение частоты осуществляется переключением элементов экранированной секции (рис. 5,б) при изменении номера поддиапазона.
г. Для обеспечения подключают С1 с расчетным номиналом емкости.
д. Восстановление работоспособности с помощью регулировочных элементов:
- с помощью сердечника катушки на минимальной частоте поддиапазона ;
- с помощью подстроечного конденсатора на максимальной частоте поддиапазона
· Усиление.
а. Резонансный коэффициент передачи напряжения
б. Зависимость показателя от частоты настройки
в. Восстановление работоспособности ВЦ с помощью регулировочных элементов ПФ ( , ; заменяют экранированную секцию поддиапазона)
· Избирательность
а. Коэффициент избирательности по зеркальной помехе и помехе на промежуточной частоте
;
При
б. Зависимость показателей от частоты настройки:
;
в. Восстановление работоспособности ВЦ:
- с помощью регулировочных элементов
- заменяют экранированную секцию поддиапазона
· Частотные искажения каскада
а. Полоса пропускания
; ;
б. Зависимость показателя от частоты настройки
· Устойчивость работы.
Паразитные связи ВЦ с другими каскадами РПУ ослабляются: применением экрана (Э), подключением развязывающего фильтра в цепи смещения варикапов
· Стабильность работы.
а. Дестабилизирующие факторы: замена А, VTУСЧ, изменение параметров среды, нестабильность напряжения источника смещения варикапа, большая ЭДС РС→ПФ( ).
б. Обеспечение стабильности: слабая связь ПФ с А и УСЧ ( ), применение термокомпенсирующего конденсатора С1 ( ) использование герметизированной экранированной секции (устраняет влажность и изменение давления), жесткий монтаж (устраняет вибрации, ускорение), питание цепи смещения варикапов от стабилизированного источника; встречное включение варикапов; выбор показателей ВЦ с запасом в процессе проектирования РПУ.
· Миниатюризация каскада
Выбор малогабаритных элементов и рациональный монтаж на этапе проектирования.
Варианты ВЦ по виду связи (рис. 5,г)
– Классификация: с индуктивной, с емкостной или комбинированной связью.
– Свойства:
· Обеспечивают равные показатели с базовым вариантом при , , , .
· Имеют различные законы изменения резонансного коэффициента передачи напряжения в пределах поддиапазона (рисунок с17)
– Применение
· Первые три варианта ВЦ (с АТсв, Ссв, Мсв) используются, как наиболее простые, при четном количестве каскадов в составе ТСЧ, в сочетании с совместимыми каскадами УСЧ. Совместимость означает, что ВЦ-УСЧ в паре обеспечивают одинаковое усиление в пределах поддиапазона, т.к. каждый из них имеет противоположный знак.
· Входная цепь с индуктивно-емкостной связью, как более сложная по составу элементов и подбору связи, используется при нечетном количестве каскадов в составе ТСЧ. Пара каскадов сочетаются по первому принципу, а третий самостоятельно обеспечивает .
ВХОДНЫЕ ЦЕПИ МВ ( , )
Особенности условий работы ВЦ
– Решаемые технические задачи:
· настройка ПФ в резонанс на повышенную несущую частоту;
· обеспечение высоких показателей при увеличении активных потерь мощности сигнала
– Частота настройки ПФ достигается исключением С1 и С2 (базовый вариант ВЦ), применением латунного сердечника в Lк с регулируемым положением, плавное изменение частоты обеспечивается С3 (VD1, VD2) или сердечником катушки.
– Антенны (таблица 10) широкополосные, настроенные в резонанс на среднюю частоту рабочего диапазона РП: четвертьволновый несимметричный вибратор, полуволновый симметричный вибратор и многовибраторная антенна типа "волновой канал". Сопротивление возбудителя активное. Диаграмма направленности круговая или узкая.
– Потребитель – УСЧ, обладает малым активно-емкостным сопротивлением.
– Фидеры. Для канализации мощности РС от А на ВЦ с малыми потерями используются высокочастотный коаксиальный или симметричный двухпроводный фидер в зависимости от типа антенны.
– Помехи. В основном внутриприемные шумы, так как полоса пропускания радиоканала РПУ широка, а другие виды помех ограничены в связи с ограничением дальности связи прямой видимостью.
– Полосовой фильтр ВЦ:
· - его сопротивление потерь в основном определяется соседними каскадами
, так как ; ;
· - полоса пропускания широкая
– Режим работы ВЦ – избирательное согласование.
· Режим согласования между А и УСЧ ( )
а. необходимость передачи наибольшей мощности РС от А на вход УСЧ при резонансе;
б. критерий согласования: ; ;
в. обеспечение критерия выбор фидера под заданную антенну и регулировка связи А с ПФ входной цепи:
; ;
г. эквивалентная добротность контура ПФ в режиме согласования
· Резонансный коэффициент передачи напряжения в режиме согласования:
· Коэффициенты избирательности ВЦ в режиме согласования
;
Варианты входных цепей МВ (таблица 11)
– Одноконтурная ВЦ с двойной автотрансформаторной связью в сочетании с несимметричным вибратором и коаксиальным фидером (таблица 11,а)
– Одноконтурная ВЦ с индуктивной связью с А и с автотрансформаторной связью с УСЧ в сочетании с симметричным вибратором и симметричным фидером (таблица 11 в, г)
– Одноконтурная ВЦ с последовательной индуктивностью и двойной емкостной связью в сочетании с несимметричным вибратором и коаксиальным фидером (таблица 11, б)
ВХОДНЫЕ ЦЕПИ ДМВ ( , )
Условия работы ВЦ ДМВ.
Техническое исполнение ВЦ выполняется из отрезков коаксиальных короткозамкнутых или полосковых линий, образующих связанную систему контуров с критической связью между ними, настроенную на среднюю частоту рабочего диапазона РПУ (таблица 11,е,д)
Перекрытие рабочего диапазона части РПУ достигается за счет широкой полосы пропускания ПФ ВЦ.
Режим работы ВЦ – избирательное согласование.
Необходимая избирательность по удаленным помехам достигается благодаря уменьшению коэффициента прямоугольности.
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ВЦ
Исходные условия. Дано: принципиальная схема и основные показатели каскада, тип и параметры антенны и эквивалентные параметры входного сопротивления УСЧ.
Результаты расчета. Определение значений параметров элементов каскада и выбор их по ГОСТ
Последовательность логических операций.
– Вычисляют необходимый коэффициент поддиапазона
– Выбирают стандартный подстроечный и стандартный конденсатор переменной емкости.
– Вычисляют минимальную емкость контура ВЦ
– Находят максимальную емкость ВЦ
– Рассчитывают значение емкости С1 для уменьшения коэффициента перекрытия до заданного значения
– Определяют значение индуктивности катушки ПФ из условия его настройки в резонанс
– Вычисляют значения эквивалентной добротности контура из условия обеспечения заданных и
– Находят значение коэффициентов связи колебательного контура с А и УСЧ из условия обеспечения заданного коэффициента передачи по напряжению.
– Рассчитывают собственную добротность контура с учетом коэффициентов связи и корректируют соотношения m1 и m2, если добротность оказалась неосуществимой.