Входная цепь приемника – цепь, связывающая антенну со входом первого каскада приемника, обеспечивает предварительную селекцию полезного сигнала и передачу его энергии на вход последующего каскада с наименьшими потерями и искажениями. Для входных цепей приемников супергетеродинного типа важное значение имеет ослабление приема на частотах зеркального канала, а также промежуточной.
Предварительный выбор схемы построения ВЦ осуществлялся на этапе обоснования технического облика. Необходима такая ВЦ, которая обеспечит необходимую избирательность и постоянный коэффициент усиления в полосе пропускания, чтобы не искажать сигнал на выходе. Также было решено сделать ее не перестраиваемой. Для конкретизации схемного решения необходимо определить виды связей ВЦ с антенной цепью и нагрузкой.
Одноконтурные ВЦ обладают невысокими избирательными свойствами и заметной неравномерностью АЧХ в полосе пропускания. Многоконтурные ВЦформально представляют собой полосовые. При надлежащем подборе номиналов элементной базы многоконтурных ВЦ и наращивании количества звеньев характеристика таких цепей в обслуживаемом диапазоне приближается к АЧХ идеального полосового фильтра.
В приемниках многоканальных профессиональных радиостанций, радиочастотный тракт которых не перестраивается, используются ВЦ в виде классических полосовых многозвенных RLC фильтров, АЧХ которых аппроксимируются по Баттерворту или Чебышеву. В моем случае для обеспечения высокой равномерности коэффициента передачи в полосе пропускания необходимо брать аппроксимацию по Баттерворту (рис. 1а) [3].
Рис. 1а Схема многоконтурной входной цепи.
Свойства избирательной системы ВЦ после ее подключения к антенной цепи и нагрузке изменяются. Вносимые в контур активные и реактивные сопротивления приводят к смещению частоты его настройки и снижению добротности Qк (а значит, к расширению полосы пропускания и уменьшению коэффициента передачи ВЦ).
Построение полосового фильтра проводится с помощью программы Micro Cap 9.0.6.1, с использованием функции «создание пассивных фильтров» (Рис. 2).
Рис. 2 Параметры фильтра
Так как антенна у нас настроенная, имеет сопротивление 50 Ом, а при проектировании в Micro Cap фильтр автоматически согласуется на это сопротивление, можно не ставить согласующую цепь на входе ВЦ.
Каскад на полевом транзисторе имеет такое большое входное сопротивление, что можно приближенно считать вносимую им в контур ВЦ проводимость равной нулю, и включать в контур полностью (n = 1), как это и делается на практике.
При построении полосового фильтра номиналы схемы рассчитываются корректно, но они не достижимы в реальной жизни (рис. 3).
Рис. 3 Схема полосового фильтра, АЧХ которого аппроксимируются по Баттерворту.
К примеру, значения индуктивности в пГн получить невозможно, так как 1 см проводника имеет индуктивность в единицы нГн. С целью приближения схемы к реальному случаю, произведем ограничение номиналов (рис. 4), а также оптимизацию схемы (рис. 5).
Рис.4 Параметры ограничения номиналов.
Рис.5 Функция оптимизации схемы
После выполнения данных операций мы получаем схему с рассчитанными номиналами (рис. 6). АЧХ данной схемы показана на рисунке 7.
Рис. 6 Оптимизированная схема полосового фильтра
Рис. 7 АЧХ полосового фильтра.
Из АЧХ видно, что 
МГц не влияет на параметры схемы, а также ЗК 1 
МГц подавляется более, чем на 60 дБ.
Рис. 8 АЧХ по уровню -3 дБ.
Из рисунка видно, что неравномерность коэффициента передачи в полосе пропускания менее 3 дБ. Это значит, что сигнал должен проходить через фильтр без особых искажений.
Для проверки отсутствия искажений был сформирован частотно-модулированный сигнал с модулирующей частотой 3 кГц, несущей 435 МГц, индексом модуляции 0,83. На рисунке 9 показан вид сигнала на входе (синим цветом) и выходе (красным цветом) ВЦ.
Рис. 9 Сигналы на входе и выходе ВЦ.
При прохождении через частотно-избирательную цепь приемного тракта возникает паразитная АМ модуляция.
На рисунке 10 приведены спектральные характеристики. Как видно по спектрограммам, входная цепь не вносит дополнительных спектральных составляющих. Паразитная АМ незначительна, поэтому заметных искажений по спектрограммам не видно.
Анализ отсутствия нелинейных искажений на выходе фильтра. Спектр входного сигнала отмечен красным спектром, а выходного – салатовым.
Рис. 10 Спектральные характеристики на входе и выходе ВЦ на частоте сигнала 435 МГц.
Спектры сигналов на краях рабочего диапазона приведены на рисунках 11 (на частоте 434,6 МГц) и 12 (на частоте 435,4 МГц).
Форма спектров соответствует спектру ЧМ сигнала с индексом модуляции меньше 1 (рис. 10а) [7].
Рис. 10а Спектры ЧМ сигнала при гармоническом модулирующем сигнале и при разных индексах модуляции: а) при mчм = 0,5, б) при mчм = 1, в) при mчм = 5.
Рис. 11 Спектральные характеристики на краю диапазона
Рис. 12 Спектральные характеристики на краю диапазона
Рис. 13 Принципиальная схема ВЦ
Так как на выход мы подключаем к усилителю на полевом транзисторе, что было оговорено в техническом задании, то в конечной схеме отсутствует резистор номиналом 50 Ом на выходе, так как сопротивление ПТ на порядки выше и он будет работать как шунт.
Номиналы схемы подобраны с помощью программы Micro Cap в соответствии со стандартным рядом Е192.
Таблица 1
| R1 | 50 Ом | |
| L1 | 33,626 нГн | |
| C2 | 3,979 нФ | |
| L2 | 19,894 мкГн | |
| C1 | 6,739 пФ | |
| L4 | 33,626 нГн | |
| C3 | 3,979 нФ |
Список литературы:
1. Методические указания по обоснованию технического облика радиоприемного устройства [https://ios.cde.spbstu.ru]: https://ios.cde.spbstu.ru/mod/resource/view.php?id=522.
2. Параметрический поиск по компонентам [https://catalog.gaw.ru/]: https://catalog.gaw.ru/index.php?page=components_list&action=components_list.filter&filter_name=&filter_description=&filter_producer_id=&id=208&fa_43=&ct_43=0&fa_40=0.8&ct_40=-1&fa_46=&ct_46=0&fa_45=&ct_45=0&fa_44_from=&fa_44_to=&fa_4=&fa_42=&ct_42=0&fa_41=
3.Выбор схемы построения и расчет входной цепи [https://ios.cde.spbstu.ru]: https://ios.cde.spbstu.ru/course/view.php?id=41
4. Расчет коэффициентов связи. Расчет номинальных значений [https://ios.cde.spbstu.ru]: https://ios.cde.spbstu.ru/course/view.php?id=41
5. Материал по моделированию [https://ios.cde.spbstu.ru]: https://ios.cde.spbstu.ru/course/view.php?id=41