Розрахунок вхідних ланцюгів та УРЧ радіоприймача
Для підвищення чутливості та реальної селективності гетеродинного приймача вхідний ланцюг повинен забезпечувати близький до одиниці коефіцієнт передачі потужності в робочому діапазоні частот і якнайбільше ослаблення позадіапазонних сигналів. Все це - властивості ідеального смугового фільтра, тому виконувати вхідний ланцюг треба у вигляді фільтра.
Часто застосовуваний одноконтурний вхідний ланцюг найгірше відповідає вимогам, що висуваються. Для збільшення селективності треба підвищувати навантажену добротність контуру, послаблюючи його зв'язок з антеною та змішувачем або УРЧ.
Але тоді майже вся потужність сигналу, що приймається, буде витрачатися в контурі і лише мала її частина пройде в змішувач або УРЧ. Коефіцієнт передачі потужності вийде низьким. Якщо ж сильно зв'язати контур з антеною та змішувачем, впаде навантажена добротність контуру і він мало послаблюватиме сигнали сусідніх за частотою станцій.
Адже поруч із аматорськими діапазонами працюють і дуже потужні радіомовні станції.
Одиночний вхідний контур як преселектор можна використовувати на низькочастотних KB діапазонах, де рівні сигналів досить великі, в найпростіших гетеродинних приймачах. Зв'язок з антеною слід зробити регульованим, а сам контур перебудовується, як показано на рис. 1.
У разі перешкод від потужних станцій можна послабити зв'язок з антеною, зменшуючи ємність конденсатора С1, тим самим збільшивши селективність контуру і одночасно збільшивши втрати в ньому, що еквівалентно включенню атенюатора. Сумарну ємність конденсаторів С2 та СЗ вибирають близько 300. 700 пФ, дані котушки залежать від діапазону.
Значно кращі результати дають смугові фільтри, узгоджені по входу та виходу. В останніроки намітилася тенденція застосовувати смугові фільтри, що перемикаються, навіть на вході широкодіапазонних професійних зв'язкових приймачів. Використовують октавні (рідко), напівоктавні та чвертьоктавні фільтри.
Відношення верхньої частоти їх смуги пропускання до нижньої дорівнює відповідно 2; 1,41 (корінь з 2) та 1,19 (корінь четвертого ступеня з 2). Зрозуміло, чим вузькосмугові вхідні фільтри, тим перешкодозахищеність широкодіапазонного приймача вище, але число фільтрів, що перемикаються, значно зростає.
Для приймачів, розрахованих лише на аматорські діапазони, число вхідних фільтрів дорівнює кількості діапазонів, які смуга пропускання вибирається рівної ширині діапазону, зазвичай із запасом 10. 30%.
У трансіверах смугові фільтри доцільно встановлювати між антеною та антеним перемикачем прийом/передача. Якщо підсилювач потужності трансівера досить широкосмуговий, як, наприклад, у разі транзисторного підсилювача, його вихідний сигнал може містити багато гармонік та інших позадіапазоїних сигналів. Смужний фільтр сприятиме їх придушенню.
Вимога близького до одиниці коефіцієнта передачі потужності фільтра у разі особливо важлива. Елементи фільтра повинні витримувати реактивну потужність, яка в кілька разів перевищує номінальну потужність передавача трансівера.
Характеристичний опір всіх діапазонних фільтрів доцільно вибрати однаковим і рівним хвильовому опору фідера 50 або 75 Ом.
Мал.2. Смужні фільтри: а - Г-подібний; б - П-подібний
Класична схема Г-подібного смугового фільтра дана на рис.2 а. Розрахунок його надзвичайно простий. Спочатку визначається еквівалентна добротність Q = fo/2Df, де fo – середня частота діапазону, 2Df – смуга пропускання фільтра.Індуктивності та ємності фільтра знаходяться за формулами:
де R - характеристичний опір фільтра.
На вході та виході фільтр повинен навантажуватись опорами, рівними характеристичному, ними можуть бути вхідний опір приймача (або вихідний передавача) та опір антени.
Розузгодження до 10. 20% мало позначається на характеристиках фільтра, але відмінність навантажувальних опорів від характеристичного кілька разів різко спотворює криву селективності, переважно у смузі пропускання.
Якщо опір навантаження менший за характеристичний, його можна підключити автотрансформаторно, до відведення котушки L2. Опір зменшиться в k2 разів, де k - коефіцієнт включення, що дорівнює відношенню числа витків від відведення до загального дроту до повного числа витків котушки L2.
Селективність однієї Г-подібної ланки може виявитися недостатньою, тоді дві ланки з'єднують послідовно. Поєднувати ланки можна або паралельними гілками один до одного, або послідовними. У першому випадку виходить Т-подібний фільтр, у другому – П-подібний.
Елементи L і З поєднаних гілок об'єднуються. Як приклад на рис.2,б показаний П-подібний смуговий фільтр. Елементи L2C2 обмотувалися колишніми, а елементи поздовжніх гілок об'єдналися в індуктивність 2L і ємність С1/2. Легко бачити, що частота налаштування послідовного контуру, що вийшов (так само, як і інших контурів фільтра) залишилася колишньою і рівною середній частоті діапазону.
Часто при розрахунку вузькосмугових фільтрів значення ємності поздовжньої гілки С1/2 виходить занадто маленьким, а індуктивності занадто великим. У цьому випадку поздовжню гілку можна підключити до відводів котушок L2, збільшивши ємність в 1/k2 разів, а індуктивність у стільки жразів зменшивши.
У фільтрах буває зручно використовувати тільки паралельні коливальні контури, з'єднані одним висновком із загальним проводом.
Схема двоконтурного фільтра із зовнішнім ємнісним зв'язком показана на рис.3. Індуктивність та ємність паралельних контурів розраховуються за формулами (1) для L2 та С2, а ємність конденсатора зв'язку повинна становити C3=C2/Q.
Коефіцієнти включення висновків фільтра залежить від необхідного вхідного опору Rвх та характеристичного опору фільтра R: k2=Rвх/R. Коефіцієнти включення з двох сторін фільтра можуть бути різними, забезпечуючи узгодження з антеною і входом приймача або виходом передавача.
Для збільшення селективності можна включити за схемою рис.3 три та більше однакових контурів, зменшивши ємності конденсаторів зв'язку СЗ в 1,4 рази.
Теоретична крива селективності триконтурного фільтра наведено на рис.4. По горизонталі відкладена відносна розлад x=2DfQ/fo, а по вертикалі - ослаблення, що вноситься фільтром.