Придушення синфазної перешкоди радіоприйому

В умовах несприятливої електромагнітної обстановки сучасного індустріального міста прийом амплітудно-модульованих сигналів радіостанцій, які працюють в діапазонах довгих, середніх і коротких хвиль сильно утруднений. Джерелами електромагнітних завад є потужне електрообладнання промислових підприємств, електротранспорт, освітлювальні прилади, комп'ютери, побутова техніка тощо Використання для радиоприема в таких умовах саме магнітної антени дає найкраще співвідношення сигнал / перешкода на вході радіоприймача.

Для реалізації своєї переваги приймальня магнітна антена не повинна мати виражених властивостей електричної антени. Для цього:

1. магнітна антена повинна мати по можливості менші розміри;
2. кращим є симетричне розташування витків обмоток і інших струмопровідних елементів магнітної антени;
3. бажано електричне екранування магнітної антени.

Найменші розміри магнітної антени виходять якщо її виконати у вигляді невеликих за розмірами котушок індуктивності, розміщених, наприклад, на феритових стержні. Марка фериту повинна відповідати робочому діапазону частот прийомної антени.

Друга вимога пов'язано з тим, що ЕРС перешкоди, що наводиться на струмопровідних елементах магнітної антени, носить синфазний характер. Ефективне придушення виникає синфазної перешкоди забезпечує диференційний каскад між симетричною магнітної антеною і входом радіоприймача.

Електричний екран магнітної антени є незамкнений виток з провідного матеріалу поверх витків магнітної антени. Крім зменшення рівня ЕРС перешкоди провідний екран "вирівнює" напруженість створює перешкоду електричного поля уздовж всієї просторової протяжності витків магнітної антени.

Виконання першого і третього вимог забезпечує відповідне конструктивне виконання магнітної антени. Зупинимося на способах ефективного придушення синфазної перешкоди, що наводяться електричної складової випромінюваного джерелом перешкоди електромагнітного поля.

Як уже було відзначено вище, придушення синфазної перешкоди повинен здійснювати диференційний каскад між симетричною магнітної антеною і входом радіоприймача. Для проведення експериментів з виявлення того чи іншого впливу синфазної перешкоди на радиоприем була зібрана наведена на рис.1 схема.

В області високої частоти схема працює як двотактний істоковий повторювач, кожне з плечей якого навантажено на свою половину первинної обмотки узгоджувального високочастотного трансформатора T3. Вихідний сигнал знімається з вторинної обмотки цього трансформатора через клеми XT6 і XT7. Вхідний сигнал високої частоти з клем XT1 і XT2 подається на первинну обмотку високочастотного фазоінвертірующего трансформатора T1, а протифазні сигнали з його вторинної обмотки подаються на затвори транзисторів VT1 і VT2. Середня точка вторинної обмотки трансформатора T1 по високій частоті приєднана до загального проводу схеми через конденсатор C1, а по постійному струму - через включені паралельно резистор R1 і ланцюг L1: (T2.II). Робоча точка по постійному струму встановлюється резистором R2. З клем XT3 і XT4 через низькочастотний трансформатор T2 на середню точку вторинної обмотки трансформатора T1 подається низькочастотний сигнал, який для двотактного истокового повторювача є синфазним. Цей сигнал імітував низкочастотную синфазну перешкоду. Низькочастотну синфазну складову вихідного сигналу можна спостерігати в точці XT5.

Для імітації низькочастотної синфазної перешкоди на клеми XT1 і XT2 був поданий високочастотний сигнал, а на клеми XT3 і XT4 - синусоїдальний сигнал частотою 10 kHz і рівнем 500 mV. Осцилограма спостерігався при цьому сигналу на затворах транзисторів VT1 і VT2 приведена на рис.2.

В результаті низькочастотний синфазний сигнал, періодично змінюючи робочу точку транзисторів VT1 і VT2, а значить і їх крутизну, промодулірованной вихідний високочастотний сигнал як показано на осциллограмме на рис.3.

Коефіцієнт модуляції при цьому залежить тільки від амплітуди синфазної перешкоди і не залежить від рівня корисного сигналу.

З низькочастотної синфазной наводкою необхідно боротися щонайменше двома методами одночасно:

1. конструкція і електрична схема магнітної антени повинні бути виконані таким чином, щоб перешкоджати виникненню низькочастотної синфазної перешкоди на вході диференціального каскаду або хоча б зводити її рівень до мінімуму, з тим, щоб він не перевищував максимально допустимий для даного диференціального каскаду;

2. підключається до магнітної антени диференційний каскад не повинен допускати паразитную модуляцію корисного сигналу низькочастотної синфазной перешкодою.

Велике значення має спосіб подачі сигналу з антени на високоомний вхід диференціального каскаду. Часто в гонитві за чутливістю застосовують безпосереднє підключення коливального контуру магнітної антени до затворам польових транзисторів диференціального каскаду, не піклуючись при цьому про рівень наводимой низькочастотної синфазної перешкоди. Наприклад, представлені на рис.5 схеми не можна визнати вдалими. Вони побудовані таким чином, що високий вхідний опір виконаного на польових транзисторах диференціального каскаду, з одного боку, не шунтирует коливальний контур резонансної магнітної антени, але, з іншого боку, не шунтирует і паразитную електричну "антену", утворену тими ж котушками індуктивності контуру. Наведена на них ЕРС синфазной перешкоди не пригнічується і надходить на затвори польових транзисторів, викликаючи описану вище паразитную модуляцію.

Для придушення низькочастотної синфазної перешкоди на високоомному вході диференціального каскаду оптимальним представляється така побудова зв'язку з резонансною системою магнітної антени, коли вноситься в коливальний контур антени шунтуючі вплив входу диференціального каскаду на частоті корисного сигналу було б мінімальним, а для низькочастотної синфазної перешкоди - максимальним. На рис.6 представлена схема такої магнітної антени.

Синфазна перешкода, що наводиться на контурних котушках I і II магнітної антени WA1, струму в контурі не створює і тому на вхід диференціального каскаду не проникає. Навпаки, корисний сигнал, на частоту якого налаштований контур, створює в ньому контурний струм, виділяється на протилежних висновках котушки зв'язку і надходить на затвори транзисторів диференціального каскаду. Наводиться ж на котушці зв'язку низькочастотна синфазна перешкода шунтируется малим опором котушки.

Антена використовувалася спільно з ламповим радіоприймачем "Мир-154" і добре себе зарекомендувала. Орієнтуючи її в просторі на мінімум перешкод як правило вдавалося домогтися того, що в приймачі було чути тільки атмосферне шум і власне приймається радіостанція. При відповідному підключенні антену можна використовувати з радіоприймачами інших типів, а також з широко розповсюдженими стаціонарними музичними центрами замість малоефективної нерезонансна рамкової антени, якої вони комплектуються для радиоприема в діапазоні середніх хвиль.

Розглянемо тепер спосіб придушення паразитної модуляції корисного сигналу низькочастотної синфазной перешкодою в побудованому на польових транзисторах диференціальному каскаді. Коефіцієнт передачі схем на польових транзисторах в режимі малого сигналу залежить від крутизни транзистора, яка, в свою чергу, є функцією струму стоку. Дія синфазного сигналу на вході диференціального каскаду за схемою на рис.1 призводить до синфазному зміни струмів стоку польових транзисторів, а значить і до синфазному зміни їх крутизни. Таким чином коефіцієнт передачі схеми управляється синфазним сигналом, що і призводить до показаної на рис.3 паразитного модуляції. Для її придушення необхідно, щоб крутизна транзистора не змінювався під дією синфазного сигналу. Цього можна домогтися стабілізацією струмів стоку польових транзисторів.

На рис.8 наведено схему диференціального каскаду, в якому замість резистора в ланцюзі витоку застосований стабілізатор струму на біполярних транзисторах. Струм колектора транзистора VT1 дорівнює сумі струмів стоку польових транзисторів VT2 і VT3 і задається струмом через правий по схемі транзистор транзисторної збірки VT4, джерелом стабільного струму для останнього служить схема стабілізації струму на мікросхемі D1. Необхідний струм колектора транзистора VT1 встановлюється резистором R3.

Так як робоча точка транзисторів встановлюється стабілізатором струму на мікросхемі D1 і не залежить від напруги живлення, то значення останнього може лежати в межах від +6 В до +15 В.

Випробування каскаду зі стабілізатором струму на стійкість до синфазної перешкоди проводилися при тих же умовах, що і для схеми на рис.1. при тому ж режимі по постійному струму. При цьому коефіцієнт передачі високочастотного синфазного сигналу практично не змінився і склав -45,4 dB. А ось паразитную модуляцію, викликану низькочастотних сіфазним сигналом, вдалося значно послабити, як це добре видно з осцилограми на рис.9.

Щоб не підбирати польові транзистори з початкового струму стоку, в схемі можна використовувати транзисторні збірки, сотоящій з двох ідентичних за своїми параметрами польових транзисторів, такі як, наприклад, U440 виробництва фірми Vishay.

Транзистори КП303Е можна замінити на будь-які інші n-канальні високочастотні польові транзистори, наприклад серій КП303 і КП307. Напруга відсічення польових транзисторів повинно бути не менше 3 В. Транзистор КТ368АМ і транзисторную збірку КР159НТ1Б можна замінити транзисторами КТ315Б, Г.

У статті наведені діючі значення напруг сигналів.