Файл: Радиоприемные устройства учебник..pdf

поэтому

R a + rm2M 2/ Z 2 + j (соLCB — l/(oCA)

Теперь запишем э. д. с. взаимоиндуктивности, наводимую во вход­ ном контуре,

которая на резонансной частоте входного контура будет равна

где величина тока / А0 определяется выражением

Поскольку антенный контур расстроен относительно входного контура и в нем на частоте сигнала преобладает реактивное сопротив­ ление, то можно принять

где d3 ж р (гн + Дг) = d„ + dm ; dBH— затухание, вносимое во вход­ ной контур, без учета влияния антенной цепи

Используя выражения (2.49), (2.61) и (2.62), получаем выражение для коэффициента передачи в виде

м

где хА= соА/со0 — безразмерный параметр.

Формула (2.64) соответствует случаю работы с понижением собст­ венной частоты антенной цепи (хА< 1). Для другого случая, соответст­ вующего работе с повышением собственной частоты антенной цепи, следует заменить слагаемое в знаменателе (1 — х!) на (х! — 1), что повлияет только на фазу высокочастотного сигнала (хА> 1).

54

Для приближенной оценки изменения К0 в диапазоне рабочих час­ тот можно принять, что затухание контура dK, а следовательно, и эк­ вивалентное затухание da, и коэффициент связи /гсв сохраняются не­ изменными. Тогда изменение /С0 будет в основном определяться пара­

пазона будет различаться всего в два раза. Поскольку в действитель­ ности затухание входного контура не сохраняется неизменным, то следует внести некоторую поправку в закон изменения К0 от частоты сигнала. На умеренно высоких частотах величина dK может меняться в пределах 30%.

Коэффициент связи входного контура с антенной. При выборе степени связи будем исходить из условия получения умеренного сдвига резонансной частоты входного контура. Величина вносимого реактивного сопротивления из антен- &ого контура во входной контур для случая, при котором антенный контур рас­ строен относительно входного, равна

63

но определяемого частотой антенного контура и резонансной частотой входного контура, т. е. хА = ф (соА> со0).

При эксплуатации приемника с разными антеннами и перестройке входно­ го контура в диапазоне рабочих частот максимальное значение модуля вносимой

можно скомпенсировать при регулировке приемника, например увеличением индуктивности LB входного контура. Тогда наибольшая относительная расстрой­ ка входного контура определится выражением

где 6LBHмаис — максимальное значение нескомпенсированной части вносимой индуктивности.

Для допустимой величины kCB можно получить выражение

в котором относительную расстройку выбирают из условия

обеспечивающего сохранение частоты сигнала в пределах полосы пропускания входного контура.

Электрический коэффициент связи, вычисленный по (2.71), может оказать­ ся больше конструктивно выполнимого kCBк; в этом случае его действительное

56

2.5. Шумовые свойства антенно-фидерной системы

Реальная чувствительность радиоприемника определяется внешним шумом, воспринимаемым приемной антенной, и внутренним флюктуанионным шумом, возникающим в самом приемнике. Поэтому в общем случае интенсивность шума на входе приемника может быть представ­ лена в виде

где Яш вн> Яш пр — мощности внешнего шума и внутриприемного шу­ ма, пересчитанные на вход приемника, соответственно.

Как указывалось в гл. 1, на выходе приемной антенны действует суммарная мощность шума; она складывается из мощности шума, обусловленной внутренними флюктуациями за счет сопротивления потерь антенны га, и мощности внешнего шума, наводимого в антенне внешним электромагнитным излучением. В соответствии с формулой Найквиста средние квадраты наведенного внешнего и внутреннего шума равны

где Талл. . Т п — температуры сопротивлений излучения и потерь ан­ тенны соответственно, причем Тп — температура окружающей среды, принимаемая равной Т = 290 К (Т п — Т).

Средний квадрат результирующего шумового напряжения антенны при статистической независимости внутреннего и внешнего шума ра­ вен сумме составляющих (2.74). Следовательно.

При неодинаковых температурах сопротивлений /?изл и гп темпера­

где т]А= Яизл/Я а — коэффициент полезного действия антенны; по­ скольку гп < ’ Яизл, ТО цА-> 1; Тшп, Т п — температура сопротивле­ ний излучения и потерь соответственно.

Выражение (2.75) представляют иногда в виде

Рассмотрим кратко причины возникновения внешнего шума ан­ тенны. Внешний шум возникает вследствие хаотического теплового движения нейтральных и электрически заряженных частиц вещества пространства, окружающего приемную антенну. Поэтому температура антенны Яазл представляет собой некоторую усредненную величину.

57

Дело в том, что антенна находится в неоднородной среде, отдельные области которой имеют неодинаковую температуру.

Следует также учитывать, что эта температура обусловлена не од­ ной, а несколькими причинами, а именно: антенна воспринимает кос­ мический шум, атмосферный шум и шум Земли. Поэтому температура Ттп зависит также от диапазона рабочих частот, диаграммы направлен­ ности антенны и ее ориентации относительно Земли или горизонта.

Оценивая интенсивность шума шумовой температурой, можно за­

где Т к, Татм, Т3 — шумовые температуры, равные приращению шумо­ вой температуры радиоприемного устройства при воздействии косми­ ческого шума, шума атмосферы и шума

Земли соответственно.

Космический шум (Тк) создается про­ тяженными источниками (межзвездным ионизированным газом и др.) и характери­ зуется общим уровнем фона, на который накладывается излучение дискретных, точечных источников. За счет таких источ­ ников (Солнце, Луна и др.) шумовая тем­ пература Т к будет заметно возрастать при попадании излучения последних не только в основной, но и в боковые лепе­ стки диаграммы направленности антенны;

Согласно рис. 2.14 интенсивность косми­ ческого шума линейно уменьшается с ро­ стом частоты и в сантиметровом диапазоне частот величина Т к ока­

зывается пренебрежимо малой. Максимальное космическое излуче­ ние (линия Г кмакс) наблюдается вдоль экватора Галактики, а мини­ мальное (линия Т кмпм) — в направлении ее полюсов. Энергия атмос­ ферного шума (Гатм), воспринимаемая антенной, максимальна при направлении антенны вдоль поверхности Земли, что соответствует углу места 0 = 0°; в этом случае толщина слоя атмосферы, распола­ гаемого вдоль диаграммы направленности, наибольшая.

Интенсивность шума зависит от частоты и увеличивается с ее' ро­ стом (рис. 2.14). Что касается шума Земли (Тз), то при работе с ма­ лыми углами места (0 ^ 10°), он будет воздействовать на антенну через боковые лепестки ее диаграммы направленности. В подобных случаях

излучает в сторону Земли, если ее используют в качестве передающей, причем шумовую температуру Земли принимают равной Т3 « 290 К.

Приведем ориентировочный расчет внешнего шума. Пусть радиоприемник работает на частоте = 0,7ГГц с остронаправленной антенной, к. п. д. которой

Яд = 0,9, угол места 0 = 10° и коэффициент а = 0,01. На основании рис. 2.14

68