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无线电电子与电气工程百科全书 输入电路和射频接收器。 无线电电子电气工程百科全书
正如我们在第一章中已经发现的那样，为了提高外差式接收机的灵敏度和实际选择性，输入电路必须在工作频率范围内提供接近于 XNUMX 的功率传输系数，并尽可能地衰减输出信号。带外信号。 这一切都是理想带通滤波器的特性，因此，输入电路必须以滤波器的形式实现。 经常使用的单回路输入电路最不符合要求。 为了增加选择性，有必要增加电路的负载品质因数，削弱它与天线和混频器或 URF 的连接。 但随后几乎所有接收信号的功率都将消耗在电路中，只有一小部分会进入混频器或 URF。 功率传输系数会很低。 但是，如果电路与天线和混频器紧密连接，则电路的负载品质因数会下降，并且会稍微衰减频率相邻电台的信号。 但是在业余乐队旁边，非常强大的广播电台也可以工作。 作为预选器的单输入电路可用于低频 KB 频段，在最简单的外差接收器中，该频段的信号电平相当高。 与天线的通信应该是可调的，电路本身也是可调的，如图所示。 1、在有强台干扰的情况下，可以通过减小电容C1的电容值来削弱与天线的连接，从而增加电路的选择性，同时增加电路中的损耗，相当于打开衰减器。 电容器 C2 和 C3 的总电容选择为 300 ... 700 pF 左右，这些线圈取决于范围。
通过在输入和输出处匹配的带通滤波器获得明显更好的结果。 近年来，甚至在大范围专业通信接收机的输入端也出现了应用可切换带通滤波器的趋势。 使用八度（很少）、半八度和四分之一八度滤波器。 它们带宽的高频率与低频率之比分别等于2； 1,41（2 的平方根）和 1,19（2 的四次方根）。 当然，输入滤波器越窄，宽范围接收器的抗噪能力就越高，但切换滤波器的数量会显着增加。 对于只为业余频段设计的接收机，输入滤波器的数量等于频段的数量，它们的带宽选择等于带宽，通常有 10 ... 30% 的余量。 在收发器中，建议在天线和天线接收/发射开关之间安装带通滤波器。 如果收发器的功率放大器足够宽，就像晶体管放大器一样，它的输出可能包含许多谐波和其他带外信号。 带通滤波器将有助于抑制它们。 在这种情况下，要求滤波器功率传递系数接近 50 尤为重要。 滤波器元件必须能够承受数倍于收发器发射器额定功率的无功功率。 建议选择所有带状滤波器的特性阻抗相同且等于馈线的波阻抗 75 或 XNUMX 欧姆。
L 形带通滤波器的经典方案如图 2a 所示。 它的计算极其简单。 首先，确定等效品质因数 Q = fo/2Df，其中 fo 是范围的中频，2Df 是滤波器带宽。 滤波器的电感和电容由下式求出：
其中 R 是滤波器的特性阻抗。 在输入和输出端，滤波器必须加载与特性相等的电阻，它们可以是接收器的输入阻抗（或发射器的输出）和天线阻抗。 高达 10...20% 的失配实际上对滤波器的特性几乎没有影响，但负载电阻和特性电阻之间的数倍差异会使选择性曲线急剧扭曲，主要是在通带内。 如果负载电阻小于特征电阻，则可以通过自耦变压器将其连接到 L2 线圈的抽头。 电阻将减小 k2 次，其中 k 是导通比，等于从出口到公共线的匝数与线圈 L2 的总匝数之比。 一根L形连杆的选择性可能不够，则串联两根连杆。 链路可以以并联分支的方式相互连接，也可以串联连接。 在第一种情况下，获得T形过滤器，在第二种情况下，获得U形过滤器。 连接分支的 L 和 C 元素被合并。 作为示例，图 2b 显示了 U 形带通滤波器。 元件L2C2保持不变，纵向分支的元件组合为电感2L和电容C1/2。 很容易看出，所得串联电路（以及其余滤波器电路）的调谐频率保持不变并且等于该范围的中间频率。 通常，在计算窄带滤波器时，纵向支路 C1/2 的电容值太小，而电感太大。 在这种情况下，纵向支路可以连接到线圈 L2 的抽头，使电容增加 1/k2 倍，并且电感减少了相同的量。
在射频滤波器中，仅使用通过一个输出连接到一根公共电线的并行振荡电路会很方便。 具有外部电容耦合的双环路滤波器的方案如图3所示。 L1和C2并联电路的电感和电容按公式（2）计算，耦合电容的电容应为C3=C2/Q。 滤波器输出的开关系数取决于所需的输入电阻 Rin 和滤波器的特性阻抗 R: k2=Rin/R。 滤波器两侧的开启系数可以不同，提供与天线和接收器输入或发射器输出的匹配。 为了提高选择性，可以根据图3的方案接通三个或更多相同的电路，从而将耦合电容器C3的电容减小1,4倍。
三环路滤波器的理论选择性曲线如图4所示。 相对失谐 x=2DfQ/fo 是水平绘制的，而滤波器引入的衰减是垂直绘制的。 在透明波段（x<1），衰减为零，功率传递系数为一。 如果我们考虑到理论曲线是为具有无限设计品质因数的无损元件构建的，这是可以理解的。 实际滤波器还会在通带中引入一些衰减，这与滤波器元件（主要是线圈）中的损耗有关。 滤波器中的损耗随着线圈 Q0 的相长品质因数的增加而减少。 例如，在 Q0 = 20Q 时，即使在三环路滤波器中的损耗也不超过 1 dB。 通带外的衰减与滤波器环路的数量直接相关。 对于双回路滤波器，衰减为图 2 所示的 3/4，而对于单回路输入电路，衰减为 1/3。 对于图 3b 的 U 形滤波器，图 4 的选择性曲线是合适的，无需任何校正。
带宽为 7,0...7,5 MHz 的三环路滤波器的实际方案及其实验测量特性分别如图 5 和图 6 所示。 该滤波器是根据所描述的方法计算电阻 R=1,3 kOhm 的，但加载在外差接收器混频器的输入电阻上为 2 kOhm。 选择性略有增加，但在通带中出现峰和谷。 滤波器线圈绕成一圈以打开直径为 10 毫米的框架，使用 PEL 0,8 线，每个包含 10 匝。 线圈 L1 的退出以匹配天馈线 75 欧姆的电阻是从第二匝开始的。 所有三个线圈都封装在单独的屏幕中（来自九针灯板的铝制圆柱形“杯”）。 滤波器调谐很简单，归结为将电路调谐到与线圈微调器共振。
应特别注意获得滤波器线圈的最大构造品质因数的问题。 不应追求特殊的小型化，因为品质因数随着线圈几何尺寸的增加而增加。 出于同样的原因，不希望使用太细的电线。 将导线镀银仅在高频 HF 波段和 VHF 上具有明显的效果，线圈的构造品质因数超过 100。建议仅使用利兹线缠绕 160 和 80 m 范围内的线圈。镀银线和李兹线的较低损耗是由于高频电流不会穿透金属厚度，而是仅在导线的薄表层中流动（所谓的趋肤效应）。 完美导电的屏蔽不会降低线圈的品质因数，还可以消除线圈周围物体的能量损失。 实际屏幕会引入一些损耗，因此建议选择至少等于 2-3 个线圈直径的屏幕直径。 同时，电感也有较小程度的降低。 屏幕的主要目的是消除元件之间的寄生连接。 例如，如果不屏蔽滤波器细节并且信号可以从输入电路感应到输出电路，那么谈论获得超过 20 ... 30 dB 的衰减是没有意义的。 屏幕应由导电良好的材料制成（铜、铝稍差一些）。 不允许对屏幕的内表面进行涂漆或镀锡。 这些措施提供了极高品质因数的线圈，例如在螺旋谐振器中实施。 在144 MHz范围内，可以达到700 ... 1000。 图 7 显示了 144 MHz 双腔带通滤波器的设计，该滤波器设计用于包含在 75 欧姆馈线中。 谐振器安装在尺寸为 25X25X50 毫米的矩形屏幕中，由铜片、黄铜或双面箔玻璃纤维板焊接而成。 内挡板有一个尺寸为6X12,5mm的连接孔。 空气调谐电容器固定在其中一个端壁上，其转子与屏蔽相连。 谐振器线圈是无框架的。 它们由直径为 1,5 ... 2 毫米的镀银线制成，有 6 匝，直径为 15 毫米，均匀拉伸至约 35 毫米的长度。 线圈的一个输出焊接到微调电容器的定子，另一个输出焊接到屏幕。 滤波器输入和输出的抽头由每个线圈 0,5 匝组成。 调谐滤波器的带宽略大于2 MHz，插入损耗以十分之一分贝计算，可以通过改变耦合孔的大小和选择线圈抽头的位置来调整滤波器带宽。
在高频 VHF 频段，建议用一根直的导线或管子代替线圈，然后螺旋谐振器变成一个负载电容的同轴四分之一波长谐振器。谐振器的长度可以选择为 l / 8，并且缺少多达四分之一波长的长度由调谐电容补偿。 在 KB 频带上特别困难的接收条件下，外差接收器的输入电路或滤波器被制成窄带、可调谐的。 为了获得高负载品质因数和窄频带，与天线和电路之间的连接被选择为最小，并且为了补偿增加的损耗，使用了场效应晶体管放大器。 它的门电路几乎不分流电路，几乎不降低其品质因数。 由于双极晶体管的低输入电阻和更大的非线性，在 URF 中安装双极晶体管是不切实际的。 URCH 方案如图 8 所示。 其输入端的两电路可调谐带通滤波器提供所有所需的选择性，因此，由电阻器 R3 分流的不可调谐低 Q 电路 L9C3 包含在晶体管的漏极电路中。 该电阻选择级联的增益。 由于晶体管的通电容中和的低放大倍数是不需要的。
如果省略分流电阻，也可以使用漏极电路获得额外的选择性，将晶体管的漏极连接到环路线圈的抽头以降低增益。 用于 10 m 范围的这种 URCh 的方案如图 9 所示。 它提供了优于0,25 μV的接收灵敏度。放大器中可以使用双栅晶体管KP306、KP350和KP326，它们具有较小的吞吐电容，有助于谐振负载下URF的稳定性。
晶体管模式通过选择电阻器 R1 和 R3 来设置，以便从电源消耗的电流为 4 ... 7 mA。 通过移动L3线圈抽头来选择增益，当线圈完全打开时达到20 dB。L2和L3环路线圈绕在由10VCh铁氧体制成的K6X4X30环上，并有16匝PELSHO 0,25线。 与天线和混频器的通信线圈包含 3-5 匝相同的导线。 通过将 AGC 信号施加到晶体管的第二个栅极，很容易将 AGC 信号引入放大器。 当第二个门的电位降低到零时，增益降低 40...50 dB。 文学
作者：V.T.波利亚科夫； 出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru
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