OBWODY WEJŚCIOWE ODBIORNIKA RADIOWEGO

Układy wejściowe odbiorników radiowych stanowią filtry środkowoprzepustowe

LC wykorzystujące zjawisko rezonansu napięć bądź prądów.

Podstawowe wymagania stawiane obwodom wejściowym.

Obwodem wejściowym nazywa się układ znajdujący się między anteną a

pierwszym stopniem odbiornika. Zadaniem jego jest:



wydzielenie pożądanego sygnału



doprowadzenie sygnału z możliwie dużą amplitudą do tranzystora lub lampy.

Schemat blokowy obwodu

wejściowego

Obwód wejściowy powinien cechować się:

●

odpowiednią selektywnością

●

mieć odpowiednią szerokość pasma przenoszenia

●

mieć odpowiedni zakres przestrajania

●

przekazywać sygnał w.cz. z anteny do wejścia pierwszych stopni

odbiornika z jak najmniejszymi stratami.

Selektywnością nazywamy zdolność odbiornika do wydzielenia sygnału o

żądanej częstotliwości spośród innych sygnałów, indukowanych w antenie. Jeśli

selektywność obwodu wejściowego jest za mała, to sygnały zakłócające znajdujące się

w pobliżu pasma odbieranych częstotliwości nie będą skutecznie tłumione i będą

przedostawały się na wejście pierwszych stopni odbiornika.

Duża amplituda zakłóceń może spowodować przesterowanie pierwszego stopnia. W

wyniku przesterowania nastąpi zmiana punktu pracy stopnia i zmniejszy się jego

wzmocnienie dla wymaganego sygnału. Mogą powstać zniekształcenia tego sygnału

zwane modulacją skrośną.

Uwaga. Modulacją skrośną nazywa się zjawisko niepożądane, polegające na

przenikaniu do obwodu wejściowego wzmacniacza w.cz. jednocześnie z sygnałem

pożądanym dość silnego sygnału niepożądanego (np. ze stacji lokalnej), który na

skutek nieliniowości charakterystyki (tranzystora lub lampy) wywołuje zmodulowanie

sygnału pożądanego sygnałem niepożądanym. Charakterystyczną cechą modulacji

skrośnej jest to, że jednocześnie ze zniknięciem sygnału pożądanego znika sygnał

niepożądany. Zjawisko modulacji skrośnej może być wywołane również na skutek

nieliniowych przebiegów w jonosferze.

Obwody wejściowe powinny tłumić sygnały lustrzane, gdyż sygnał lustrzany

odbierany przez odbiornik będzie zakłócał odbiór wymaganego sygnału w.cz.

Uwaga. Sygnałem lustrzanym nazywa się sygnał niepożądany o częstotliwości

różniącej się od sygnału pożądanego o podwójną wartość częstotliwości pośredniej.

Przy częstotliwości pośredniej fp = 465 kHz w zakresie fal długich i średnich

można dostatecznie stłumić sygnały lustrzane, natomiast w zakresie fal krótkich

dostateczne tłumienie sygnałów lustrzanych jest trudne do osiągnięcia. Jest to

spowodowane zmniejszeniem selektywności w zakresie fal krótkich (trudno wykonać

obwody o dużych dobrociach).

Tłumienie sygnałów lustrzanych można zwiększyć stosując większą

częstotliwość pośrednią. Wzrost częstotliwości pośredniej powoduje wzrost trudności

w zapewnieniu dobrej selektywności wzmacniacza p.cz. oraz wzrost trudności w

uzyskaniu dużego wzmocnienia we wzmacniaczu p.cz. Z tego względu chcąc uzyskać

dobre tłumienie sygnałów lustrzanych i dobrą selektywność stosuje się odbiorniki z

podwójną przemianą częstotliwości.

Obwody wejściowe muszą skutecznie tłumić sygnały o częstotliwości pośredniej.

Jeśli sygnał o częstotliwości pośredniej przedostanie się na wejście mieszacza, to

będzie wzmacniany przez wzmacniacz p.cz. niezależnie od tego, do jakiej

częstotliwości jest dostrojony odbiornik. W tym przypadku przy odbiorze wymaganego

sygnału wystąpią zakłócenia (słychać będzie sygnał m.cz., jakim moduluje się sygnał

zakłócający i sygnał właściwy oraz wystąpią gwizdy). Zakłócenia wywołane sygnałami

o p.cz stosunkowo łatwo mogą wystąpić, jeśli odbiornik jest dostrojony do odbioru

sygnałów o częstotliwości niewiele różniącej się od częstotliwości pośredniej. Sygnały

o p.cz. będą przenikały do dalszych stopni odbiornika zakłócają odbiór.

Obwód wejściowy z eliminatorem p.cz.

Do tłumienia sygnałów o częstotliwości pośredniej stosuje się specjalne filtry

zwane eliminatorami p.cz. Eliminator p.cz. złożony jest z cewki L1 i kondensatora C2.

Jest on dostrojony do częstotliwości pośredniej. Eliminator jest włączony pomiędzy

antenę a odwód wejściowy. Jeżeli na wejściu odbiornika pojawi się sygnał o

częstotliwości pośredniej, to będzie on tłumiony przez eliminator p.cz. (eliminator p.cz.

ma dużą impedancję dla sygnałów o częstotliwości pośredniej).

Obwody wejściowe powinny mieć odpowiednie pasmo przenoszenia. Powinny

przenosić całe widmo częstotliwości, z których składa się odbierany sygnał. Jeżeli

szerokość pasma przenoszenia odwodu będzie za duża, to mogą być odbierane

sygnały z sąsiedniego kanału. Jeżeli szerokość pasma przenoszenia odwodu

wejściowego jest za mała, to nie będzie odbierane całe pasmo częstotliwości

zajmowane przez sygnał. W takim przypadku wystąpią zniekształcenia liniowe przy

odbiorze sygnałów AM i nieliniowe dla sygnałów FM. Przy odbiorze stereofonicznym

oprócz zniekształceń nieliniowych wystąpią znaczne przesłuchy między kanałami.

W całym zakresie odbieranych fal obwód wejściowy powinien dać się dostroić do

każdej częstotliwości.

Częstotliwość rezonansową obwodu można zmieniać poprzez zmianę

pojemności lub indukcyjności. Duży zakres przestrajania obwodu wejściowego

najłatwiej uzyskać zmieniając pojemność kondensatora, z tego też względu ten rodzaj

przestrajania jest najczęściej stosowany.

Obwód wejściowy przestrajany kondensatorem

Ct – pojemność trymera , Ck – pojemność kondensatora

Stosunek częstotliwości fmax i fmin nazywamy zakresem przestrajania

az = fmax / fmin

Przy przestrajaniu indukcyjnym otrzymuje się mniejszy zakres przestrajania, natomiast

w mniejszym stopniu ulegają zmianie parametry obwodu rezonansowego (dobroć).

Przestrajanie indukcyjne wymaga bardziej skomplikowanych układów mechanicznych

niż przestrajanie pojemnościowe. Przestrajanie indukcyjne stosuje się raczej rzadko.

Współpraca odwodu wejściowego z anteną i obciążeniem

Odbiorniki radiofoniczne w zakresie fal długich, średnich i krótkich najczęściej

pracują z antenami o impedancji zmieniającej się w bardzo szerokich granicach.

Obwody wejściowe powinny być tak projektowane, aby przy współpracy z

różnymi antenami nie zmieniały zbyt silnie swych parametrów.

Przy zmianie parametrów anteny odwód wejściowy nie powinien ulegać zbytniemu

przestrajaniu, nie powinna pogarszać się jego selektywność ani nie powinna zbyt dużo

zmieniać się czułość odbiornika. Z tych powodów obwód wejściowy jest słabo

sprzężony z anteną. Słabe sprzężenie odwodu wejściowego z anteną powoduje

przekazywanie tylko niewielkiej części mocy sygnału z anteny do obwodu.

Obwody wejściowe:

a) antena bezpośrednio sprzężona z szeregowym obwodem rezonansowym;

b) antena bezpośrednio sprzężona z równoległym obwodem rezonansowym;

c) antena sprzężona przez pojemność szeregową;

d) antena sprzężona przez pojemność równoległą;

e) sprzężenie transformatorowe anteny z obwodem.

Na rysunkach przedstawiono kilka obwodów wejściowych z różnymi rodzajami

sprzężeń anteny z obwodem wejściowym. W a) i b) antena jest bezpośrednio

sprzężona z obwodem rezonansowym. Przedstawione układy mają szereg wad,

między innymi zmiany parametrów anteny powodują znaczne rozstrajanie obwodu.

Wielkość rozstrojenia zmienia się znacznie ze zmianą częstotliwości dostrojenia. Jeżeli

odbiornik ma współpracować z różnymi antenami, to bezpośrednie sprzężenie anteny

z obwodem rezonansowym nie może być stosowane.

Mniejszy wpływ na rozstrojenie obwodu rezonansowego ma antena dołączona w

sposób jak na rys. c), d), e). Na c) antena jest dołączona do obwodu rezonansowego

przez kondensator o niewielkiej pojemności C1. Przy przestrajaniu obwodu

wejściowego współczynnik transmisji napięciowej będzie zwiększał się ze wzrostem

częstotliwości rezonansowej obwodu.

Współczynnikiem transmisji napięciowej obwodu wejściowego jest stosunek napięcia

U2 na wyjściu obwodu wejściowego do siły elektromotorycznej EA wzbudzonej w
antenie

γ = U2 / EA

W układzie przedstawionym na rys. d) antena jest zbocznikowana pojemnością C2 o

dużej wartości. Jednocześnie pojemność C2 jest szeregowo połączona z obwodem

rezonansowym. Pojemność obwodu anteny wnoszona do obwodu wejściowego jest

równolegle połączona z pojemnością C2. Pojemność C2 jest znacznie większa od

pojemności obwodu anteny i od pojemności C obwodu rezonansowego, więc zmiany

pojemności obwodu anteny będą nieznacznie rozstrajały obwód rezonansowy.

Szeregowo połączona z anteną pojemność C1 ma na zadanie zwiększyć częstotliwość

własną anteny. W układzie d) zakłócenia m.cz., jakie indukują się w antenie, mogą

przedostać się do wejścia pierwszego stopnia odbiornika. W celu stłumienia tego

rodzaju zakłóceń stosuje się rezystor R równolegle połączony z kondensatorem C2.

Bardzo często w odbiornikach radiofonicznych stosuje się transformatorowe

sprzężenie anteny z obwodem wejściowym. Przekład takiego rozwiązania

przedstawiono na rys. e). Przy transformatorowym sprzężeniu anteny z obwodem

wejściowym współczynnik transmisji napięciowej maleje ze wzrostem częstotliwości.

Stosując sprzężenie mieszane pojemnościowo – indukcyjne, uzyskuje się

równomierny przebieg współczynnika transmisji napięciowej w funkcji

częstotliwości przestrajania obwodu rezonansowego.

Obwód wejściowy o

sprzężeniu indukcyjno –

pojemnościowym

Schemat obwodów

wejściowych odbiornika

radiowego

Schemat przedstawia praktycznie stosowany układ obwodów wejściowych dla

zakresu fal średnich, długich i krótkich. W zakresie fal długich i średnich zastosowano

antenę ferrytową. Cewka Ldł i kondensatory C7, C8, C9, C10 tworzą obwód
rezonansowy pracujący w zakresie fal długich. Obwód rezonansowy jest przestrajany

kondensatorem C10. Antena zewnętrzna z obwodem wejściowym jest sprzężona za

pomocą kondensatora C9 dołączonego równolegle do anteny. Jeżeli pojemność

kondensatora C9 jest większa, to antena jest słabiej sprzężona z obwodem

rezonansowym i jednocześnie w mniejszym stopniu rozstraja obwód rezonansowy.

Ten rodzaj sprzężenia pozwala na uzyskanie równomiernego przebiegu współczynnika

transmisji napięciowej w funkcji częstotliwości, jeśli tylko zależność dobroci Q obwodu

rezonansowego od częstotliwości jest stała. Obwód rezonansowy pracujący w

zakresie fal średnich składa się z cewki Lśr, kondensatora C6, C9 i kondensatora
zmiennego C10 i jest dołączony za pomocą przełączników zakresów. Obwód

rezonansowy pracujący w zakresie fal średnich, podobnie jest w zakresie fal długich,

jest sprzężony z anteną zewnętrzną za pomocą kondensatora C9 dołączonego

równolegle do anteny.

Dla zakresu fal długich i średnich szeregowo z anteną zewnętrzną jest połączona

cewka L1 obwodu L1 obwodu wejściowego pracującego w zakresie fal krótkich.

Szeregowo z anteną dla wszystkich zakresów fal jest połączony eliminator p.cz.

Eliminator p.cz. składa się z elementów L2 i C2. Obwód eliminatora jest dostrojony do

częstotliwości pośredniej. Jeżeli w antenie pojawi się sygnał o częstotliwości równej

częstotliwości pośredniej, to będzie on silnie stłumiony i nie przedostanie się do

dalszych stopni odbiornika.

Przykłady obwodów wejściowych

Opisane przykładowo obwody wejściowe: w zakresie fal długich i średnich obwód

wejściowy wraz z uzwojeniami sprzęgającymi znajdują się na rdzeniu anteny

ferrytowej (bez możliwości przyłączenia anteny zewnętrznej).

rys. 2

W przypadku pracy odbiornika w zakresie fal UKF FM sygnał przychodzący jest

doprowadzony poprzez sprzężenie indukcyjne do obwodu rezonansowego (rys 2). W

skład tego obwodu wchodzą: indukcyjność i pojemność C1 i C2 oraz diody

pojemnościowe D1 i D2 (BD104B).

Wzmacniacz w.cz., do którego doprowadza się sygnał, jest zbudowany na

tranzystorze polowym. Tranzystor ten charakteryzuje się dużą impedancją wejściowe.

Dzięki temu selektywność obwodu wejściowego jest duża, pomimo silnego sprzężenia

z bramką tego tranzystora (poprzez pojemność).

Bibliografia

Barbara i Marek Pióro „Podstawy elektroniki”

Henryk Chęciński „Odbiorniki radiowe”

T. Masiewicz „Radiotechnika dla praktyków”.