Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Линейные четырехполюсники. Колебательные контуры (5-7 главы учебника "Радиотехнические цепи и сигналы" под ред. К.Е.Румянцева), страница 18

         6.   При увеличении индуктивности контура в несколько раз, уменьшении во столько же раз емкости контура и сохранении сопротивления потерь без изменений добротность контура возра­стает и пропорционально ей возрастает коэффициент передачи напряжения на резонансной частоте ш0, а кривая, описывающая АЧХ коэффициента передачи напряжения, обостряется (кривая 3 на рис. 7.10).

7.5. Избирательность последовательного колебательного

контура

              На рис. 7.11 показаны спектры сигналов различных радиостан­ций, АЧХ идеального и реального контуров, спектральные со­ставляющие на выходе контура.

              Пусть имеется частотный диапазон, в котором работает ряд радиостанций (см. рис. 7.11, а), каждая из которых в этом диапазоне имеет свою частоту несущего колебания (ωрА, ωрВ, ...), а спек­тральные составляющие всех радиостанций имеют одинаковые ам­плитуды. Необходимо выделить во входных цепях радиоприемни­ка спектральные составляющие сигнала, которые соответствуют одной радиостанции. Решить эту задачу можно с использованием колебательных контуров, являющихся избирательными устройства­ми. Под избирательностью электрической цепи понимают ее спо­собность выделять колебания, соответствующие отдельным час­тотам, из множества колебаний с различными частотами.

              Оценку избирательных свойств колебательного контура прове­дем, приняв во внимание то, что полоса частот, в которой рабо­тает одна радиостанция, во много раз меньше частоты несущего колебания сор. В этом случае отношение резонансной частоты кон­тура со0 к частоте несущего колебания со можно считать равным единице. Используя понятие обобщенной расстройки (7.9), пред­ставим АЧХ коэффициента передачи напряжения в последова­тельном контуре в виде

Рис. 7.11. Спектры сигналов различных радиостанций (а). АЧХ идеально­го (б) и реального (в) контуров, спектральные составляющие на выходе

реального контура (г)

              На выходе избирательной системы можно найти амплитуды спектральных составляющих сигнала, умножив амплитуду каж­дой спектральной составляющей на входе контура на коэффици­ент передачи напряжения, определенный для той же частоты, что и для частоты входной спектральной составляющей.

              Для неискаженной передачи сигналов АЧХ коэффициента пе­редачи должна быть прямоугольной (см. рис. 7.11, б), т.е. в диапа­зоне частот ωн≤ω≤ωв коэффициент передачи должен быть равен Q, а вне этого диапазона — нулю (ωн и ωв — нижняя и верхняя частоты среза спектра сигнала избирательной системой). В этом случае амплитуды всех выходных спектральных составляющих в выделенном частотном диапазоне не подвергаются искажениям.

              В реальных избирательных системах, построенных на базе ко­лебательных контуров, АЧХ коэффициента передачи напряжения далека от идеальной (см. рис. 7.11, в). Это приводит к тому, что на выходе контура помимо спектральных составляющих требуемого частотного диапазона появляются и спектральные составляющие других частотных диапазонов. При этом амплитуды всех спектраль­ных составляющих будут иметь разную величину, уменьшаясь при удалении частот вправо или влево от резонансной частоты ω 0 конту­ра (см. рис. 7.11, г). Это приводит к частотным искажениям сигнала.

              Количественно частотные искажения оценивают полосой про­пускания контура Δω nр, равной разности частот, в пределах кото­рой модуль коэффициента передачи напряжения уменьшается не более определенной величины. Обычно полосу пропускания оце­нивают на уровне 1/√2 = 0,707 максимального значения АЧХ ко­эффициента передачи. Это соответствует тому, что мощность сиг­нала на краях полосы пропускания контура снижается не более чем в 2 раза по сравнению с мощностью сигнала на резонансной частоте.

              Оценим полосу пропускания контура на уровне 0,707. Значе­ния обобщенной расстройки ξгр на границах полосы пропускания ω = ωн или ω =ωв контура соответственно равны -1 и +1. Исполь­зуя выражение для обобщенной расстройки (7.9), на границах по­лосы пропускания контура можно записать

Отсюда находим нижнюю ωн и верхнюю ωв  граничные частоты:

              С учетом этого полоса пропускания последовательного контура по уровню 0,707 представляется в виде Δω= ωв- ωн = ω0/Q.

              Анализ, проведенный относительно коэффициента передачи напряжения и избирательности последовательного колебатель­ного контура, ориентирован на то, что добротность контура оп­ределяется только параметрами элементов контура. Однако гене­ратор входного напряжения имеет свое внутреннее сопротивле­ние Ri, которое оказывает влияние на добротность контура. Кро­ме того, при съеме выходного напряжения с индуктивной ка­тушки или конденсатора входное сопротивление последующего каскада выступает в роли нагрузочного сопротивления относи­тельно выходных зажимов колебательного контура. Это также оказывает влияние на добротность контура. Например, парал­лельно емкости, входящей в последовательный колебательный контур, включено сопротивление нагрузки RHl, а параллельно индуктивности RH2.

               Таким образом, наличие внутреннего сопротивления генера­тора напряжения Riи нагрузочного сопротивления RH приводит к снижению эквивалентной добротности последовательного конту­ра. Это, в свою очередь, делает АЧХ контура более пологой, ко­эффициент передачи напряжения на резонансной частоте снижа­ется, а избирательные свойства контура ухудшаются.

              Последовательные контуры находят широкое применение в ра­диоэлектронных устройствах, например в качестве избиратель­ных цепей приемников или цепей, предназначенных для отсече­ния помех от полезного сигнала.

              Рассмотрим работу входной избирательной цепи приемника. На рис. 7.12 показана схема входной цепи приемника и ее эквивалент­ная схема. Схема входной цепи состоит из (см. рис. 7.12, а) антенны, заземления, конденсатора С и индуктивной катушки L, образую­щих колебательный контур, разделительного конденсатора Ср, обеспечивающего связь входной цепи с последующим каскадом.

                    

Рис. 7.12. Схема входной цепи приемника (а) и ее эквивалентная схема (б)