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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 입력 회로 및 RF 수신기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
첫 번째 장에서 이미 알아낸 바와 같이 헤테로다인 수신기의 감도와 실제 선택도를 높이려면 입력 회로가 작동 주파수 범위에서 XNUMX에 가까운 전력 전달 계수와 가능한 한 최대 출력 감쇠를 제공해야 합니다. 대역 외 신호. 이 모든 것이 이상적인 대역통과 필터의 특성이므로 입력 회로는 필터 형태로 구현되어야 합니다. 자주 사용되는 단일 루프 입력 회로는 요구 사항을 충족하기에 최악입니다. 선택성을 높이려면 회로의 부하 품질 계수를 높여 안테나 및 믹서 또는 URF와의 연결을 약화시켜야 합니다. 그러나 수신된 신호의 거의 모든 전력은 회로에서 소비되고 그 중 일부만 믹서나 URF로 전달됩니다. 동력 전달 계수가 낮을 것입니다. 그러나 회로가 안테나와 믹서에 강력하게 연결되어 있으면 회로의 부하 품질 계수가 떨어지고 주파수가 인접한 스테이션의 신호를 약간 감쇠시킵니다. 그러나 아마추어 밴드 옆에는 매우 강력한 방송국도 작동합니다. 가장 단순한 헤테로다인 수신기에서 신호 레벨이 상당히 높은 저주파 HF 대역에서 프리셀렉터로 사용되는 단일 입력 회로를 사용할 수 있습니다. 안테나와의 연결은 그림 1과 같이 조정 가능해야 하며 회로 자체도 조정 가능해야 합니다. 1. 강력한 스테이션의 간섭이 발생하는 경우 커패시터 C2의 커패시턴스를 줄여 회로의 선택성을 높이고 동시에 손실을 증가시켜 안테나와의 연결을 약화시킬 수 있습니다. 이는 켜는 것과 같습니다. 감쇠기. 커패시터 C3 및 C300의 총 커패시턴스는 약 700~XNUMXpF로 선택되며, 이러한 코일은 범위에 따라 다릅니다.
입력 및 출력에서 일치하는 대역 통과 필터를 사용하면 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 최근에는 광범위한 전문 통신 수신기의 입력에도 스위칭 가능한 대역통과 필터를 적용하는 경향이 있다. 옥타브(드물게), 반 옥타브 및 2/1,41 옥타브 필터를 사용하십시오. 대역폭의 상위 주파수 대 하위 대역폭의 비율은 각각 2와 같습니다. 1,19(2의 제곱근) 및 10(30의 XNUMX제곱근). 물론 입력 필터가 좁을수록 광역 수신기의 노이즈 내성이 높아지지만 스위칭 필터의 수가 크게 늘어납니다. 아마추어 대역 전용으로 설계된 수신기의 경우 입력 필터의 수는 대역 수와 동일하며 대역폭은 일반적으로 XNUMX ... XNUMX%의 여유를 두고 대역 폭과 동일하게 선택됩니다. 송수신기에서는 안테나와 안테나 송수신 스위치 사이에 대역 통과 필터를 설치하는 것이 좋습니다. 트랜시버의 전력 증폭기가 트랜지스터 증폭기의 경우처럼 충분히 넓은 경우 출력에 많은 고조파 및 기타 대역 외 신호가 포함될 수 있습니다. 대역통과 필터는 이를 억제하는 데 도움이 됩니다. 50에 가까운 필터 전력 전달 계수에 대한 요구 사항은 이 경우에 특히 중요합니다. 필터 요소는 송수신기의 송신기 정격 전력의 몇 배에 해당하는 무효 전력을 견딜 수 있어야 합니다. 모든 대역 필터의 특성 임피던스를 피더 75 또는 XNUMX옴의 파동 임피던스와 동일하고 동일하게 선택하는 것이 좋습니다.
L자형 대역통과 필터의 고전적인 방식은 그림 2a에 나와 있습니다. 그 계산은 매우 간단합니다. 먼저 등가 품질 계수 Q = fo/2Df가 결정됩니다. 여기서 fo는 범위의 중간 주파수이고 2Df는 필터 대역폭입니다. 필터의 인덕턴스와 커패시턴스는 다음 공식으로 구할 수 있습니다.
여기서 R은 필터의 특성 임피던스입니다. 입력 및 출력에서 필터는 특성과 동일한 저항으로 로드되어야 하며 수신기의 입력 임피던스(또는 송신기의 출력) 및 안테나 임피던스가 될 수 있습니다. 최대 10...20%의 불일치는 실제로 필터의 특성에 거의 영향을 미치지 않지만 부하 저항과 특성 저항의 몇 배 차이는 주로 통과대역에서 선택도 곡선을 급격하게 왜곡합니다. 부하 저항이 특성 저항보다 작으면 자동 변압기로 L2 코일의 탭에 연결할 수 있습니다. 저항은 k에서 감소합니다.2 여기서 k는 턴온 비율이며, 코일 L2의 총 턴 수에 대한 콘센트에서 공통 와이어까지의 턴 수의 비율과 같습니다. 하나의 L자형 링크의 선택성이 충분하지 않을 수 있으며, 두 개의 링크가 직렬로 연결됩니다. 링크는 서로 병렬 분기로 연결되거나 순차적 분기로 연결될 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 T 자형 필터가 얻어지고 두 번째 경우에는 U 자형 필터가 얻어집니다. 연결된 분기의 L 및 C 요소가 결합됩니다. 예를 들어, 그림 2b는 U자형 대역통과 필터를 보여줍니다. L2C2 요소는 동일하게 유지되었으며 세로 가지 요소는 인덕턴스 2L과 커패시턴스 C1/2로 결합되었습니다. 결과 직렬 회로(및 나머지 필터 회로)의 튜닝 주파수가 동일하게 유지되고 범위의 평균 주파수와 동일하다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 종종 협대역 필터를 계산할 때 세로 분기 C1 / 2의 커패시턴스 값이 너무 작고 인덕턴스가 너무 큽니다. 이 경우 세로 분기를 코일 L2의 탭에 연결하여 커패시턴스를 1/k만큼 증가시킬 수 있습니다.2 인덕턴스는 같은 양만큼 감소합니다.
무선 주파수 필터에서는 하나의 단자를 공통 와이어에 연결하는 병렬 발진 회로만 사용하는 것이 편리합니다. 외부 용량성 결합을 갖춘 3회로 필터의 회로가 그림 1에 나와 있습니다. 병렬 회로의 인덕턴스와 커패시턴스는 L2와 C2에 대한 공식(3)을 사용하여 계산되며 커플링 커패시터의 커패시턴스는 C2=CXNUMX/Q가 되어야 합니다. 필터 출력의 스위칭 계수는 필요한 입력 저항 Rin과 필터의 특성 저항 R: k에 따라 달라집니다.2=린/R. 필터 양쪽의 턴온 계수는 다를 수 있으므로 안테나와 수신기 입력 또는 송신기 출력과의 일치를 제공합니다. 선택성을 높이기 위해 그림 3의 회로에 따라 3개 이상의 동일한 회로를 연결하여 결합 커패시터 C1,4의 커패시턴스를 XNUMX배 줄일 수 있습니다.
4-루프 필터의 이론적인 선택도 곡선은 그림 2에 나와 있습니다. 상대적 디튜닝 x=1DfQ/fo는 수평으로 표시되는 반면 필터에 의해 도입된 감쇠는 수직으로 표시됩니다. 투명 대역(x<0)에서 감쇠는 0이고 전력 전달 계수는 20입니다. 이는 이론적인 곡선이 설계 품질 계수가 무한인 무손실 요소에 대해 구성된다는 점을 고려하면 이해할 수 있습니다. 실제 필터는 또한 통과대역에 약간의 감쇠를 가져오며, 이는 주로 코일에서 필터 요소의 손실과 관련이 있습니다. 필터의 손실은 코일 Q1의 구성 품질 계수가 증가함에 따라 감소합니다. 예를 들어, Q2 = 3Q에서 4루프 필터에서도 손실은 1dB를 초과하지 않습니다. 통과대역 외부의 감쇠는 필터 루프 수와 직접적인 관련이 있습니다. 3 루프 필터의 경우 감쇠는 그림 3에 표시된 대로 4/XNUMX이고 단일 루프 입력 회로의 경우 감쇠는 XNUMX/XNUMX입니다. 그림 XNUMXb의 U자형 필터의 경우 그림 XNUMX의 선택도 곡선은 보정 없이 적합합니다.
대역폭이 7,0...7,5MHz인 5루프 필터의 실제 구조와 실험적으로 측정된 특성이 각각 그림 6와 1,3에 나와 있습니다. 필터는 저항 R=2kOhm에 대해 설명된 방법에 따라 계산되지만 헤테로다인 수신기 믹서 10kOhm의 입력 저항에 로드되었습니다. 선택성은 약간 증가했지만 통과대역에서 피크와 딥이 나타났습니다. 필터 코일은 PEL 0,8 와이어로 직경 10mm의 프레임을 켜기 위해 감고 각각 1회 감습니다. 안테나 피더 75ohm의 저항과 일치하도록 코일 LXNUMX의 철수는 두 번째 회전에서 이루어집니다. 세 개의 코일은 모두 별도의 스크린으로 둘러싸여 있습니다(XNUMX핀 램프 패널의 알루미늄 원통형 "컵"). 필터 튜닝은 간단하며 코일 트리머를 사용하여 공진하도록 회로를 튜닝하는 것입니다.
필터 코일의 최대 건설 품질 계수를 얻는 문제에 특별한주의를 기울여야합니다. 코일의 기하학적 치수가 증가함에 따라 품질 계수가 증가하기 때문에 특별한 소형화를 위해 노력해서는 안됩니다. 같은 이유로 너무 가는 와이어를 사용하는 것도 바람직하지 않습니다. 와이어를 은색하면 코일의 구성 품질 계수가 100 이상인 고주파 HF 대역 및 VHF에만 눈에 띄는 효과가 있습니다. 160 및 80m 범위의 권선 코일에만 litz 와이어를 사용하는 것이 좋습니다. 은도금 와이어와 리츠 와이어의 손실이 낮은 것은 고주파 전류가 금속 두께로 침투하지 않고 와이어의 얇은 표면층에서만 흐르기 때문입니다(소위 스킨 효과). 완벽한 전도성 스크린은 코일의 품질 요소를 감소시키지 않으며 코일을 둘러싼 물체의 에너지 손실도 제거합니다. 실제 스크린은 약간의 손실이 발생하므로 적어도 2-3 코일 직경과 동일한 스크린 직경을 선택하는 것이 좋습니다. 동시에 인덕턴스도 약간 감소합니다. 스크린의 주요 목적은 요소 간의 기생 연결을 제거하는 것입니다. 예를 들어 필터 세부 사항이 차폐되지 않고 신호가 입력 회로에서 출력 회로로 유도될 수 있는 경우 20 ... 30dB 이상의 감쇠를 얻는 것에 대해 이야기하는 것은 의미가 없습니다. 스크린은 전도성이 좋은 재료로 만들어야 합니다(구리, 알루미늄은 다소 나쁨). 스크린 내부 표면의 페인팅 또는 주석 도금은 허용되지 않습니다. 나열된 조치는 예를 들어 나선형 공진기에서 구현되는 코일의 매우 높은 품질 요소를 보장합니다. 144MHz 범위에서는 700~1000에 도달할 수 있습니다. 그림 7은 144Ω 급전선에 포함되도록 설계된 75개의 공진기 25MHz 대역통과 필터의 설계를 보여줍니다. 공진기는 25X50X6mm 크기의 직사각형 스크린에 장착되며 구리판, 황동 또는 양면 포일 유리 섬유판으로 납땜됩니다. 내부 파티션에는 12,5X1,5mm 크기의 연결 구멍이 있습니다. 공기 튜닝 커패시터는 끝벽 중 하나에 장착되며 그 로터는 스크린에 연결됩니다. 공진기 코일은 프레임이 없습니다. 이 와이어는 직경 2~6mm의 은도금 와이어로 만들어지며 직경 15mm의 35개 회전이 있으며 길이는 약 0,5mm로 균등하게 늘어납니다. 코일의 한 단자는 트리머 커패시터의 고정자에 납땜되고 다른 단자는 스크린에 납땜됩니다. 필터의 입력 및 출력 탭은 각 코일의 2 회전으로 만들어집니다. 동조 필터의 대역폭은 XNUMXMHz보다 약간 높으며 삽입 손실은 데시벨의 XNUMX분의 XNUMX로 계산됩니다. 필터 대역폭은 결합 구멍의 크기를 변경하고 코일 탭의 위치를 선택하여 조정할 수 있습니다.
고주파 VHF 대역에서는 코일을 직선 조각의 와이어 또는 튜브로 교체하는 것이 좋습니다. 그러면 나선형 공진기가 커패시턴스가 로드된 동축 8/XNUMX 파장 공진기로 바뀝니다. 공진기의 길이는 약 l / XNUMX, 파장의 XNUMX/XNUMX까지 누락된 길이는 튜닝 커패시턴스로 보상됩니다. KB 대역에서 특히 어려운 수신 조건에서 헤테로다인 수신기의 입력 회로 또는 필터는 협대역으로 조정 가능합니다. 높은 부하 품질 계수와 협대역을 얻기 위해 안테나와의 연결과 회로 간의 연결을 최소화하도록 선택하고 증가된 손실을 보상하기 위해 전계 효과 트랜지스터 증폭기를 사용합니다. 게이트 회로는 회로를 거의 분류하지 않고 품질 요소를 거의 감소시키지 않습니다. 낮은 입력 저항과 훨씬 더 큰 비선형성으로 인해 URF에 바이폴라 트랜지스터를 설치하는 것은 비실용적입니다. URCH 방식은 그림 8에 나와 있습니다. 입력에서 3회로 조정 가능한 대역 통과 필터는 필요한 모든 선택성을 제공하므로 저항 R9에 의해 분류되는 조정 불가능한 낮은 Q 회로 L3CXNUMX가 트랜지스터의 드레인 회로에 포함됩니다. 이 저항은 캐스케이드의 이득을 선택합니다. 트랜지스터의 통과 커패시턴스의 중성화의 낮은 증폭으로 인해 필요하지 않습니다.
션트 저항을 생략하고 트랜지스터의 드레인을 루프 코일의 탭에 연결하여 이득을 줄이면 드레인 회로를 사용하여 추가 선택성을 얻을 수도 있습니다. 10m 범위에 대한 이러한 URCh의 계획은 그림 9에 나와 있습니다. 0,25μV보다 나은 수신기 감도를 제공합니다.증폭기에서는 처리량 커패시턴스가 작은 이중 게이트 트랜지스터 KP306, KP350 및 KP326을 사용할 수 있어 공진 부하가 있는 URF의 안정성에 기여합니다.
트랜지스터 모드는 전원에서 소비되는 전류가 1 ... 3 mA가 되도록 저항 R4 및 R7을 선택하여 설정됩니다. 게인은 L3 코일 탭을 움직여 선택하고 코일이 완전히 켜졌을 때 20dB에 도달합니다.L2 및 L3 루프 코일은 10VCh 페라이트로 만든 K6X4X30 링에 감겨 있으며 PELSHO 16선이 0,25회 감겨 있습니다. 안테나 및 믹서와의 통신 코일에는 동일한 와이어의 3-5 회전이 포함됩니다. AGC 신호를 트랜지스터의 두 번째 게이트에 적용하면 증폭기에 AGC 신호를 쉽게 도입할 수 있습니다. 두 번째 게이트의 전위가 40으로 감소하면 이득이 50...XNUMXdB 감소합니다. 문학
저자: V.T.Polyakov; 출판물: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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