Условие резонанса - это равенство величин реактивных сопротивлений катушки индуктивности и ёмкости.

Для последовательного колебательного контура в RLC цепях, в котором все три элемента включены последовательно, добротность вычисляется:

где R, L и C — сопротивление, индуктивность и ёмкость резонансной цепи.

На рисунке приведена принципиальная схема параллельного колебательного контура. Здесь параллельно включены два реактивных элемента с разным характером реактивности Как известно, при параллельном включении элементов складывать их сопротивления нельзя - можно лишь складывать проводимости. На рисунке приведены графические зависимости реактивных проводимостей катушки индуктивности B_L = 1/ωL, конденсатора В_C = -ωC, а также суммарной проводимости В_Σ, этих двух элементов, являющаяся реактивной проводимостью параллельного колебательного контура. Аналогично, как и для последовательного колебательного контура, имеется некоторая частота, называемая резонансной, на которой реактивные сопротивления (а значит и проводимости) катушки и конденсатора одинаковы. На этой частоте суммарная проводимость параллельного колебательного контура без потерь обращается в нуль. Это значит, что на этой частоте колебательный контур обладает бесконечно большим сопротивлением переменному току.

Если построить зависимость реактивного сопротивления контура от частоты X_Σ = 1/B_Σ, эта кривая, изображённая на следующем рисунке, в точке ω = ω_р будет иметь разрыв второго рода. Сопротивление реального параллельного колебательного контура (т.е с потерями), разумеется, не равно бесконечности - оно тем меньше, чем больше омическое сопротивление потерь в контуре, т.е уменьшается прямо пропорционально уменьшению добротности контура. В целом, физический смысл понятий добротности, характеристического сопротивления и резонансной частоты колебательного контура, а также их расчетные формулы, справедливы как для последовательного, так и для параллельного колебательного контура.

Для параллельного колебательного контура, в котором индуктивность, емкость и сопротивление включены параллельно, добротность вычисляется:

где R, L и C — сопротивление, индуктивность и ёмкость резонансной цепи.

Настройка контуров в резонанс и перестройка по диапазону частот.

Настройка на частоту принимаемого сигнала производится изменением либо индуктивности либо емкости (что хуже). Но следует отметить, что настройка емкостью на практике применяется чаще, так как она проще конструктивно. Заменим эту схему эквивалентной (рис. 3).

 

11. Связанные контуры

 

 

Контур, как трансформирующий элемент

 

 

Понятие входной цепи

Входной цепью радиоприемного устройства называют цепь, связывающую антенно-фидерное устройство с первым каскадом усиления или преобразования частоты радиосигнала. Основное ее назначение — предварительная частотная селекция принимаемого сигнала от помех, ухудшающих реальную чувствительность радиоприемного устройства. Структура входной цепи — это пассивный частотно-избирательный 4-полюсник.

Если размеры антенны < λ принимаемого излучения, то сопротивление Za складывается из сопротивлений элементов последовательного колебательного контура.

Если размеры антенны > λ принимаемого излучения то влиянием La, Ra можно пренебречь, получаем эквивалентную схему антенны, содержащую последовательно

включенные Еа, Са. Антенны, имеющие такие эквивалентные схемы, обычно используются в диапазонных приемниках умеренно высоких частот и называются ненастроенными антеннами. В диапазоне СВЧ применяются антенны, настроенные на среднюю частоту принимаемых сигналов, поэтому такие антенны называются настроенными и их эквивалентную схему можно представить в виде последовательного соединения Еа,Ra.Номинальная мощность сигнала в антенне:

Основные качественные показатели:

1. Коэффициент передачи но напряжению, который определяется как отношение напряжения U сигнала на входе активного элемента к величине ЭДС Е генератора, эквивалентного антенно-фидерной системе:

Коэффициент передачи по мощности:

— величина Кр характеризует только рассогласование входа активного элемента с антенно-фидерной системой.

, где Gвх — входная проводимость, g — выходная проводимость антенно-фидерной системы,

Резонансная величина модуля коэффициента передачи по напряжению К₀ — характеризует передачу полезного сигнала, на частоту которого настроено входное устройство. Обычно К₀=1,5...6, т.е. большинство входных устройств увеличивают напряжение на входе активного элемента по сравнению с величиной ЭДС антенно-фидерной системы. Но увеличение сигнала достигается за счет трансформации напряжения, а не путем усиления, которое производится активными элементами с дополнительным источником энергии.

2. Полоса пропускания входной цепи, в пределах которой неравномерность передачи составляющих спектра принимаемого сигнала не превышает 3 дб.

3. Избирательность S 1 при заданной расстройке f показывает степень подавления мешающей станции.

4. Диапазон рабочих частот f_0min...f_0max, в пределах которого входная цепь обеспечивает настройку на любую рабочую частоту при сохранении предыдущих показателей (коэффициента передачи по напряжению, полосы пропускания и избирательности) в заданных пределах. Коэффициент перекрытия диапазона:

Получение высокого коэффициента передачи по напряжению неизбежно приводит к ухудшению избирательности входного устройства и к увеличению вредного влияния разброса параметров антенны. Поэтому при конструировании входного устройства приходится обращать, основное внимание на некоторые требования, в известной степени жертвуя другими. Решение вопроса о том, какое требование является наиболее важным зависит от условий работы и назначения приемного устройства.