Подавление синфазной помехи радиоприему

Подавление синфазной помехи радиоприему

В условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки современного индустриального города прием амплитудно-модулированных сигналов радиостанций, работающих в диапазонах длинных, средних и коротких волн сильно затруднен. Источниками электромагнитных помех являются мощное электрооборудование промышленных предприятий, электротранспорт, осветительные приборы, компьютеры, бытовая техника и т.п. Использование для радиоприема в таких условиях именно магнитной антенны дает наилучшее соотношение сигнал/помеха на входе радиоприемника.

Для реализации своего преимущества приемная магнитная антенна не должна иметь выраженных свойств электрической антенны. Для этого:

1. магнитная антенна должна иметь по возможности меньшие размеры;
2. предпочтительным является симметричное расположение витков обмоток и других токопроводящих элементов магнитной антенны;
3. желательно электрическое экранирование магнитной антенны.

Наименьшие размеры магнитной антенны получаются если ее выполнить в виде небольших по размерам катушек индуктивности, размещенных, например, на ферритовом стержне. Марка феррита должна соответствовать рабочему диапазону частот приемной антенны.

Второе требование связано с тем, что ЭДС помехи, наводимая на токопроводящих элементах магнитной антенны, носит синфазный характер. Эффективное подавление возникающей синфазной помехи обеспечивает дифференциальный каскад между симметричной магнитной антенной и входом радиоприемника.

Электрический экран магнитной антенны представляет собой незамкнутый виток из проводящего материала поверх витков магнитной антенны. Кроме уменьшения уровня ЭДС помехи проводящий экран "выравнивает" напряженность создающего помеху электрического поля вдоль всей пространственной протяженности витков магнитной антенны.

Выполнение первого и третьего требований обеспечивает соответствующее конструктивное исполнение магнитной антенны. Остановимся на способах эффективного подавления синфазной помехи, наводимой электрической составляющей излучаемого источником помехи электромагнитного поля.

Как уже было отмечено выше, подавление синфазной помехи должен осуществлять дифференциальный каскад между симметричной магнитной антенной и входом радиоприемника. Для проведения экспериментов по выявлению того или иного влияния синфазной помехи на радиоприем была собрана приведенная на рис.1 схема.


Рис.1

В области высокой частоты схема работает как двухтактный истоковый повторитель, каждое из плеч которого нагружено на свою половину первичной обмотки согласующего высокочастотного трансформатора T3. Выходной сигнал снимается со вторичной обмотки этого трансформатора через клеммы XT6 и XT7. Входной сигнал высокой частоты с клемм XT1 и XT2 подается на первичную обмотку высокочастотного фазоинвертирующего трансформатора T1, а противофазные сигналы с его вторичной обмотки подаются на затворы транзисторов VT1 и VT2. Средняя точка вторичной обмотки трансформатора T1 по высокой частоте подсоединена к общему проводу схемы через конденсатор C1, а по постоянному току - через включенные параллельно резистор R1 и цепь L1:(T2.II). Рабочая точка по постоянному току устанавливается резистором R2. С клемм XT3 и XT4 через низкочастотный трансформатор T2 на среднюю точку вторичной обмотки трансформатора T1 подается низкочастотный сигнал, который для двухтактного истокового повторителя является синфазным. Этот сигнал имитировал низкочастотную синфазную помеху. Низкочастотную синфазную составляющую выходного сигнала можно наблюдать в точке XT5.

Для имитации низкочастотной синфазной помехи на клеммы XT1 и XT2 был подан высокочастотный сигнал, а на клеммы XT3 и XT4 - синусоидальный сигнал частотой 10 kHz и уровнем 500 mV. Осциллограмма наблюдавшегося при этом сигнала на затворах транзисторов VT1 и VT2 приведена на рис.2.


Рис.2

В результате низкочастотный синфазный сигнал, периодически изменяя рабочую точку транзисторов VT1 и VT2, а значит и их крутизну, промодулировал выходной высокочастотный сигнал как показано на осциллограмме на рис.3.


Рис.3

Коэффициент модуляции при этом зависит только от амплитуды синфазной помехи и не зависит от уровня полезного сигнала.

Такое проникновение мощной низкочастотной синфазной помехи на вход радиоприемника может сделать прием совершенно невозможным. В условиях, например, обыкновенной наводки с частотой питающей сети 50 Hz прослушивание какой-либо радиопередачи в диапазоне средних волн сопряжено с сильным низкочастотным гудением и треском, что автор этих строк неоднократно наблюдал при использовании радиоприемников различных типов. Чтобы просто оценить возможный уровень низкочастотной наводки на затворах полевых транзисторов достаточно вставить в высокоомный вход осциллографа входящий в его комплект коаксиальный кабель с двумя штеккерами (см. рис.4, чувствительность вертикальной развертки составляла 0,02 Вольт/дел.).


Рис.4

С низкочастотной синфазной наводкой необходимо бороться по меньшей мере двумя методами одновременно:

1. конструкция и электрическая схема магнитной антенны должны быть выполнены таким образом, чтобы препятствовать возникновению низкочастотной синфазной помехи на входе дифференциального каскада или хотя бы сводить ее уровень до минимума, с тем, чтобы он не превышал максимально допустимый для данного дифференциального каскада;

2. подключаемый к магнитной антенне дифференциальный каскад не должен допускать паразитную модуляцию полезного сигнала низкочастотной синфазной помехой.

Большое значение имеет способ подачи сигнала с антенны на высокоомный вход дифференциального каскада. Часто в погоне за чувствительностью применяют непосредственное подключение колебательного контура магнитной антенны к затворам полевых транзисторов дифференциального каскада, не заботясь при этом об уровне наводимой низкочастотной синфазной помехи. Например, представленные на рис.5 схемы нельзя признать удачными. Они построены таким образом, что высокое входное сопротивление выполненного на полевых транзисторах дифференциального каскада, с одной стороны, не шунтирует колебательный контур резонансной магнитной антенны, но, с другой стороны, не шунтирует и паразитную электрическую "антенну", образованную теми же катушками индуктивности контура. Наведенная на них ЭДС синфазной помехи не подавляется и поступает на затворы полевых транзисторов, вызывая описанную выше паразитную модуляцию.


Рис.5

Для подавления низкочастотной синфазной помехи на высокоомном входе дифференциального каскада оптимальным представляется такое построение связи с резонансной системой магнитной антенны, когда вносимое в колебательный контур антенны шунтирующее воздействие входа дифференциального каскада на частоте полезного сигнала было бы минимальным, а для низкочастотной синфазной помехи - максимальным. На рис.6 представлена схема такой магнитной антенны.


Рис.6

Синфазная помеха, наводимая на контурных катушках I и II магнитной антенны WA1, тока в контуре не создает и поэтому на вход дифференциального каскада не проникает. Напротив, полезный сигнал, на частоту которого настроен контур, создает в нем контурный ток, выделяется на противоположных выводах катушки связи и поступает на затворы транзисторов дифференциального каскада. Наводимая же на катушке связи низкочастотная синфазная помеха шунтируется малым сопротивлением катушки.

Хорошо показала себя в работе изготовленная автором по приведенной на рис.6 схеме ферритовая магнитная антенна для приема радиопередач в диапазоне средних волн. Конструкция антенны представлена на рис.7.


Рис.7

Антенна использовалась совместно с ламповым радиоприемником "Мир-154" и хорошо себя зарекомендовала. Ориентируя ее в пространстве на минимум помех как правило удавалось добиться того, что в приемнике был слышен только атмосферный шум и собственно принимаемая радиостанция. При соответствующем подключении антенну можно использовать с радиоприемниками других типов, а также с широко распостраненными стационарными музыкальными центрами вместо малоэффективной нерезонансной рамочной антенны, которой они комплектуются для радиоприема в диапазоне средних волн.

Рассмотрим теперь способ подавления паразитной модуляции полезного сигнала низкочастотной синфазной помехой в построенном на полевых транзисторах дифференциальном каскаде. Коэффициент передачи схем на полевых транзисторах в режиме малого сигнала зависит от крутизны транзистора, которая, в свою очередь, является функцией тока стока. Действие синфазного сигнала на входе дифференциального каскада по схеме на рис.1 приводит к синфазному изменению токов стока полевых транзисторов, а значит и к синфазному изменению их крутизны. Таким образом коэффициент передачи схемы управляется синфазным сигналом, что и приводит к показанной на рис.3 паразитной модуляции. Для ее подавления необходимо, чтобы крутизна транзистора не изменялась под действием синфазного сигнала. Этого можно добиться стабилизацией токов стока полевых транзисторов.


Рис.8

На рис.8 приведена схема дифференциального каскада, в котором вместо резистора в цепи истока применен стабилизатор тока на биполярных транзисторах. Ток коллектора транзистора VT1 равен сумме токов стока полевых транзисторов VT2 и VT3 и задается током через правый по схеме транзистор транзисторной сборки VT4, источником стабильного тока для последнего служит схема стабилизации тока на микросхеме D1. Требуемый ток коллектора транзистора VT1 устанавливается резистором R3.

Так как рабочая точка транзисторов устанавливается стабилизатором тока на микросхеме D1 и не зависит от напряжения питания, то значение последнего может лежать в пределах от +6 В до +15 В.

Испытания каскада со стабилизатором тока на устойчивость к синфазной помехе проводились при тех же условиях, что и для схемы на рис.1, при том же режиме по постоянному току. При этом коэффициент передачи высокочастотного синфазного сигнала практически не изменился и составил -45,4 dB. А вот паразитную модуляцию, вызванную низкочастотным сифазным сигналом, удалось значительно ослабить, как это хорошо видно из осциллограммы на рис.9.


Рис.9

Чтобы не подбирать полевые транзисторы по начальному току стока, в схеме можно использовать транзисторные сборки, сотоящие из двух идентичных по своим параметрам полевых транзисторов, такие как, например, U440 производства фирмы Vishay.

Транзисторы КП303Е можно заменить на любые другие n-канальные высокочастотные полевые транзисторы, например серий КП303 и КП307. Напряжение отсечки полевых транзисторов должно быть не менее 3 В. Транзистор КТ368АМ и транзисторную сборку КР159НТ1Б можно заменить транзисторами КТ315Б,Г.

В статье приведены действующие значения напряжений сигналов.

Полная версия статьи на сайте автора >> getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.