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無線電子工学および電気工学の百科事典 入力回路とRF受信機。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
最初の章ですでにわかったように、ヘテロダイン受信機の感度と実際の選択性を高めるために、入力回路は動作周波数範囲で XNUMX に近い電力伝達係数を提供し、可能な限り出力を減衰させる必要があります。帯域外信号。 これはすべて理想的なバンドパスフィルターの特性であるため、入力回路はフィルターの形で実装する必要があります。 頻繁に使用されるシングルループ入力回路は、要件を満たすのに最悪です。 選択性を高めるには、回路の負荷品質係数を上げて、アンテナとミキサーまたはURFとの接続を弱める必要があります。 しかし、受信信号のほとんどすべての電力が回路に費やされ、その一部だけがミキサーまたはURFに渡されます。 電力伝達係数は低くなります。 ただし、回路がアンテナとミキサーに強く接続されている場合、回路の負荷品質係数が低下し、周波数が隣接するステーションの信号がわずかに減衰します。 しかし、アマチュアバンドの隣には、非常に強力な放送局もあります。 最も単純なヘテロダイン受信機では、信号レベルが非常に高い低周波 HF 帯域で、プリセレクターとしての単一入力回路を使用できます。 図に示すように、アンテナとの接続は調整可能にし、回路自体も調整可能にする必要があります。 1. 強力な局からの干渉の場合、コンデンサ C1 の静電容量を減らすことでアンテナとの接続を弱めることができます。これにより、回路の選択性が高まり、同時に回路内の損失が増加します。これはオンにするのと同じです。アッテネーター。 コンデンサ C2 と C3 の合計容量は約 300 ～ 700 pF になるように選択され、これらのコイルは範囲によって異なります。
入力と出力で整合したバンドパス フィルターを使用すると、大幅に優れた結果が得られます。 近年、広範囲の業務用通信受信機の入力にも、切り替え可能なバンドパス フィルターを適用する傾向があります。 オクターブ (まれ)、半オクターブ、および 2/1,41 オクターブ フィルターを使用します。 帯域幅の上限周波数と下限周波数の比率は、それぞれ2に等しくなります。 1,19 (2 の平方根) および 10 (30 の XNUMX 乗根)。 もちろん、入力フィルターが狭いほど、ワイドレンジレシーバーのノイズ耐性は高くなりますが、切り替えられるフィルターの数は大幅に増加します。 アマチュアバンド専用に設計された受信機の場合、入力フィルターの数はバンドの数に等しく、それらの帯域幅は帯域幅に等しく選択され、通常は XNUMX ～ XNUMX% のマージンがあります。 トランシーバーでは、アンテナとアンテナ受信/送信スイッチの間にバンドパスフィルターを取り付けることをお勧めします。 トランジスタ アンプの場合のように、トランシーバのパワー アンプの幅が十分に広い場合、その出力には多くの高調波やその他の帯域外信号が含まれる可能性があります。 バンドパス フィルターは、それらを抑制するのに役立ちます。 この場合、フィルタの電力伝達係数が 50 に近いという要件は特に重要です。 フィルター要素は、トランシーバーの送信機の定格電力の数倍の無効電力に耐えることができなければなりません。 すべてのバンド フィルタの特性インピーダンスを同じにして、フィーダの波インピーダンス 75 または XNUMX オームと等しくなるように選択することをお勧めします。
L 字型バンドパス フィルターの古典的なスキームを図 2a に示します。 その計算は非常に簡単です。 最初に、等価品質係数 Q = fo/2Df が決定されます。ここで、fo は範囲の中央周波数、2Df はフィルター帯域幅です。 フィルタのインダクタンスとキャパシタンスは、次の式で求められます。
ここで、R はフィルタの特性インピーダンスです。 入力と出力では、フィルタに特性に等しい抵抗をロードする必要があります。これらの抵抗は、受信機の入力インピーダンス（または送信機の出力）とアンテナインピーダンスにすることができます。 10〜20％までの不整合は、実際にはフィルタの特性にほとんど影響を与えませんが、負荷抵抗と特性抵抗の数倍の差は、主に通過帯域で選択性曲線を急激に歪めます。 負荷抵抗が特性よりも小さい場合は、単巻変圧器でL2コイルのタップに接続できます。 抵抗はkで減少します2 ここで、kは巻数比であり、コイルL2の総巻数に対する出口から共通線までの巻数の比に等しくなります。 2 つの L 字型リンクの選択性が十分でない場合は、2 つのリンクが直列に接続されます。 リンクは、互いに平行な分岐によって接続することも、連続した分岐によって接続することもできます。 最初のケースではT字型のフィルターが得られ、2番目のケースではU字型のフィルターが得られます。 接続されたブランチの L 要素と C 要素が結合されます。 例として、図 2b に U 字型バンドパス フィルターを示します。 要素 L1C2 はそのままで、縦分岐の要素はインダクタンス XNUMXL とキャパシタンス CXNUMX/XNUMX に結合されます。 結果として得られる直列回路 (および残りのフィルター回路) の同調周波数は変わらず、範囲の平均周波数と等しいことが簡単にわかります。 多くの場合、狭帯域フィルタを計算すると、縦分岐C1 / 2の静電容量の値が小さすぎ、インダクタンスが大きすぎます。 この場合、縦方向分岐をコイル L2 のタップに接続して、静電容量を 1/k 増加させることができます。2 倍になり、インダクタンスは同じ量だけ減少します。
高周波フィルタでは、3 つの端子によって共通のワイヤに接続された並列発振回路のみを使用すると便利です。 外部容量結合を備えた 1 回路フィルタの回路を図 2 に示します。 並列回路のインダクタンスと容量はL2とC3の式(2)で計算され、カップリングコンデンサの容量はCXNUMX=CXNUMX/Qとなります。 フィルタ出力のスイッチング係数は、必要な入力抵抗 Rin とフィルタの特性抵抗 R: k に依存します。2=りん/R. フィルタの両側のターンオン係数は異なる場合があり、アンテナと受信機の入力または送信機の出力との整合を提供します。 選択性を高めるには、図 3 の回路に従って 3 つ以上の同一の回路を接続し、カップリング コンデンサ C1,4 の容量を XNUMX 倍に減らすことができます。
4 ループ フィルターの理論上の選択性曲線を図 2 に示します。 相対的な離調 x=1DfQ/fo は水平方向にプロットされ、フィルターによって導入された減衰は垂直方向にプロットされます。 透過帯域 (x<0) では、減衰はゼロで、電力伝達係数は 0 です。 これは、無限の設計品質係数を持つ損失のない要素に対して理論曲線が構築されていることを考慮に入れると理解できます。 また、実際のフィルターは通過帯域にいくらかの減衰をもたらします。これは、フィルター要素、主にコイルでの損失に関連しています。 フィルタの損失は、コイルの建設的品質係数 Q20 の増加とともに減少します。 たとえば、Q1 = 2Q では、3 ループ フィルタでも損失は 4 dB を超えません。 通過帯域外の減衰は、フィルター ループの数に直接関係します。 1 ループ フィルタの場合、減衰量は図 3 に示されている 3/4 であり、XNUMX ループ入力回路の場合は XNUMX/XNUMX です。 図 XNUMXb の U 字型フィルターの場合、図 XNUMX の選択性曲線は補正なしで適切です。
7,0...7,5 MHz の帯域幅を持つ 5 ループ フィルターの実際のスキームと、その実験的に測定された特性を、それぞれ図 6 と図 1,3 に示します。 フィルタは、抵抗 R = 2 kOhm について説明した方法に従って計算されますが、ヘテロダイン受信機ミキサの入力抵抗は 10 kOhm でした。 選択性はわずかに増加しましたが、通過帯域にピークとディップが現れました。 フィルター コイルは、PEL 0,8 ワイヤーを使用して直径 10 mm のフレームにターンオンするように巻かれ、それぞれ 1 ターンを含んでいます。 コイル L75 の引き抜きは、アンテナ フィーダーの抵抗を XNUMX オームに合わせるために、XNUMX 番目のターンから行われます。 XNUMX つのコイルはすべて、個別のスクリーン (XNUMX ピン ランプ パネルのアルミニウム製円筒形「カップ」) に収められています。 フィルターのチューニングはシンプルで、コイルトリマーで回路を共鳴するようにチューニングするだけです。
フィルタコイルの最大の建設的品質係数を取得する問題に特に注意を払う必要があります。 コイルの幾何学的寸法が大きくなると品質係数が高くなるため、特別な小型化に努めるべきではありません。 同じ理由で、細すぎるワイヤーを使用することは望ましくありません。 ワイヤーを銀メッキすると、高周波HF帯域と、コイルの建設的品質係数が100を超えるVHFにのみ顕著な効果があります。リッツ線は、160〜80mの範囲のコイルを巻く場合にのみ使用することをお勧めします。銀メッキ線とリッツ線の損失が少ないのは、高周波電流が金属の厚さに浸透せず、線の薄い表層にのみ流れるという事実によるものです（いわゆる表皮効果）。 完全な導電性スクリーンは、コイルの品質係数を低下させず、コイルを取り囲む物体のエネルギー損失も排除します。 実際のスクリーンでは損失が発生するため、少なくともコイルの直径の 2 ～ 3 倍に相当するスクリーンの直径を選択することをお勧めします。 同時に、インダクタンスもわずかながら減少します。 スクリーンの主な目的は、要素間の寄生接続を排除することです。 たとえば、フィルターの詳細がシールドされておらず、信号が入力回路から出力回路に誘導される可能性がある場合、20 ... 30 dBを超える減衰を得ることについて話すことは意味がありません. スクリーンは導電性の高い素材で作られている必要があります (銅、アルミニウムはやや劣ります)。 スクリーンの内面の塗装または錫メッキは許可されていません。 列挙された対策により、コイルの非常に高い品質係数が保証され、これはたとえばスパイラル共振器で実現されます。 144 MHz の範囲では、700 ～ 1000 に達することがあります。 図 7 は、144 オームの給電線に含めるように設計された 75 つの共振器を備えた 25 MHz バンドパス フィルターの設計を示しています。 共振器は、25X50X6 mm の寸法の長方形のスクリーンに取り付けられ、銅、真鍮、または両面フォイルのグラスファイバープレートからはんだ付けされます。 内部の仕切りには12,5X1,5mmの接続穴があります。 エアチューニングコンデンサは端壁の 2 つに取り付けられており、そのローターはスクリーンに接続されています。 共振器コイルはフレームレスです。 直径 6 ～ 15 mm の銀メッキワイヤーでできており、直径 35 mm を 0,5 回巻き、長さ約 2 mm まで均等に引き伸ばされています。 コイルの一方の端子はトリマーコンデンサのステータにはんだ付けされ、もう一方の端子はスクリーンにはんだ付けされます。 フィルターの入力と出力へのタップは、各コイルの XNUMX 巻きで作成されます。 同調フィルターの帯域幅は XNUMX MHz よりわずかに大きく、挿入損失は XNUMX 分の XNUMX デシベル単位で計算され、結合穴のサイズを変更し、コイル タップの位置を選択することでフィルターの帯域幅を調整できます。
高周波VHF帯では、コイルを真っ直ぐなワイヤーまたはチューブに交換することをお勧めします。そうすると、スパイラル共振器は、静電容量を搭載した同軸8/XNUMX波長共振器に変わります。共振器の長さは約XNUMXを選択できます。 / XNUMXであり、波長のXNUMX/XNUMXまで欠落している長さは、調整容量によって補償されます。 KB帯域での特に困難な受信条件では、ヘテロダイン受信機の入力回路またはフィルターが狭帯域に調整可能になります。 高負荷の品質係数と狭帯域を得るために、アンテナとの接続および回路間の接続は最小限に選択され、損失の増加を補償するために、電界効果トランジスタ増幅器が使用されます。 そのゲート回路は回路をほとんどシャントせず、品質係数をほとんど低下させません。 入力抵抗が低く、非線形性がはるかに大きいため、URFにバイポーラトランジスタを取り付けることは実用的ではありません。 URCHスキームを図8に示します。 入力に3回路の調整可能なバンドパスフィルターが必要なすべての選択性を提供するため、抵抗R9によってシャントされた調整不可能な低Q回路L3CXNUMXがトランジスタのドレイン回路に含まれます。 この抵抗はカスケードのゲインを選択します。 トランジスタの通過容量の中和の増幅が低いため、必要ありません。
シャント抵抗を省略し、トランジスタのドレインをループコイルのタップに接続してゲインを下げると、ドレイン回路を使用して選択性を高めることもできます。 このような10mの範囲のURChのスキームを図9に示します。 0,25μV以上の受信感度を提供します。アンプにはスループット容量の小さいダブルゲートトランジスタKP306、KP350、KP326を使用でき、共振負荷のあるURFの安定性に貢献します。
トランジスタモードは、電源から消費される電流が 1 ～ 3 mA になるように抵抗 R4 と R7 を選択することによって設定されます。 ゲインは L3 コイル タップを動かすことによって選択され、コイルが完全にオンになると 20 dB に達します. L2 および L3 ループ コイルは、10VCh フェライトで作られた K6X4X30 リングに巻かれ、PELSHO 16 ワイヤが 0,25 ターンされています。 アンテナおよびミキサーとの通信コイルには、同じワイヤが 3 ～ 5 回巻かれています。 AGC 信号をトランジスタの 40 番目のゲートに適用することで、簡単に AGC 信号をアンプに導入できます。 50 番目のゲートの電位がゼロになると、ゲインは XNUMX ～ XNUMX dB 減少します。 文学
著者: V.T. ポリアコフ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
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