Входное устройство радиоприемника для подводной связи

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к входным устройствам радиоприемников. Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств в области входных устройств радиоприемников. Входное устройство радиоприемника содержит соединенные последовательно входные клеммы, входной селективный четырехполюсник, усилительный элемент, выходной четырехполюсник и выходные клеммы. Усилительный элемент выполнен в виде дифференциального усилителя, содержащего на входе первый и второй вход, на выходе - первый и второй выход. Входной селективный четырехполюсник, содержит цепь, включающую первый контакт, к которому подключены первые выводы первого и второго конденсатора, первый вывод первого двухполюсника, второй контакт, к которому подключены первые выводы третьего и четвертого конденсатора, первый вывод второго двухполюсника, при этом второй вывод первого конденсатора соединен с первой входной клеммой, второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вывод первого двухполюсника соединен с общей тиной, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй входной клеммой, второй вывод четвертого конденсатора соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной. Выходной четырехполюсник содержит третий двухполюсник, у которого первый вывод посредством пятого конденсатора соединен с первым выходом дифференциального усилителя, второй вывод двухполюсника посредством шестого конденсатора соединен с вторым выходом дифференциального усилителя, каждый из двухполюсников выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости, катушка индуктивности третьего двухполюсника снабжена обмоткой связи, выводы которой соединены с выходными клеммами устройства соответственно.

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к входным устройствам радиоприемников.

Известна входная цепь радиоприемника с магнитной антенной [1].

Катушка магнитной антенны выполняет роль индуктивности параллельного колебательного контура. Входная цепь с магнитной антенной осуществляет пространственную и частотную избирательность только при высокой добротности обмотки.

Для приема сигналов на СДВ на подводной лодке применяют магнитную рамочную антенну с ферритовым сердечником, сочетающим ферромагнитные и диэлектрические свойства [2].

Известная антенна состоит из ферритового сердечника, на котором размещена обмотка, закрытая электростатическим экраном.

Как правило эта антенна закрепляется горизонтально на ограждении рубки подводной лодки и при погружении подводной лодки постоянно находится в морской воде, которая оказывает сильное шунтирующее действие на обмотку. Обмотка имеет низкую эффективную добротность - не более 2 ед.

Обмотка такой антенны не может выполнять роль индуктивности входного колебательного контура. Параметры антенны имеют большие разбросы из-за разбросов шунтирующего действия морской воды (плотность, соленость и т.п.).

Наиболее близкой по технической сущности является входная цепь.

Входное устройство радиоприемника, описание которого приведено в патенте на полезную модель РФ 103997 [3].

Известное устройство содержит соединенные последовательно входные клеммы, входной селективный четырехполюсник, усилительный элемент, выходной четырехполюсник, выходные клеммы.

Задача полезной модели - расширение арсенала технических средств в области входных устройств радиоприемников.

Технический результат - повышение избирательности.

Технический результат достигается тем, что в входном устройстве радиоприемника для подводной связи, содержащим соединенные последовательно входные клеммы, входной селективный четырехполюсник, усилительный элемент, выходной селективный четырехполюсник и выходные клеммы, согласно предложения, усилительный элемент выполнен в виде дифференциального усилителя, содержащего на входе первый и второй вход, на выходе - первый и второй выход, входной селективный четырехполюсник, содержит цепь, включающую первый контакт, к которому подключены первые выводы первого и второго конденсатора, первый вывод первого двухполюсника, второй контакт, к которому подключены первые выводы третьего и четвертого конденсатора, первый вывод второго двухполюсника, при этом второй вывод первого конденсатора соединен с первой входной клеммой, второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вывод первого двухполюсника соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй входной клеммой, второй вывод четвертого конденсатора соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной, выходной четырехполюсник содержит третий двухполюсник, у которого первый вывод посредством пятого конденсатора соединен с первым выходом дифференциального усилителя, второй вывод двухполюсника посредством шестого конденсатора соединен со вторым выходом дифференциального усилителя, каждый из двухполюсников выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости, катушка индуктивности третьего двухполюсника снабжена обмоткой связи, выводы которой соединены с выходными клеммами устройства соответственно.

Сущность полезной модели состоит в том, что усилительный элемент выполнен в виде дифференциального усилителя, выходной четырехполюсник выполнен селективным.

На фигуре приведена структурная схема входного устройства радиоприемника для подводной связи.

Входное устройство радиоприемника содержит соединенные последовательно входные клеммы 1 и 2, входной селективный четырехполюсник 3, дифференциальный операционный усилитель 4, выходной селективный четырехполюсник 5, у которого выход соединен с выходными клеммами 6 и 7.

Входной селективный четырехполюсник 3 содержит первый контакт 8, который посредством первого конденсатора 9 соединен с входной клеммой 1, посредством второго конденсатора 10 - с первым входом 11 дифференциального усилителя 4, и с первым выводом первого двухполюсника, который выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности 12 и конденсатора переменной емкости 13. Второй вывод первого двухполюсника соединен с общей шиной 14. Четырехполюсник 3 содержит второй контакт 15, который посредством третьего конденсатора 16 соединен с входной клеммой 2, посредством четвертого конденсатора 17 - со вторым входом 18 дифференциального усилителя 4, и с первым выводом второго двухполюсника, который выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности 19 и конденсатора переменной емкости 20. Второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной 14.

Выходной селективный четырехполюсник 5 содержит третий двухполюсник, который выполнен в виде соединенных параллельно конденсатора переменной емкости 21 и катушки индуктивности 22, которая снабжена обмоткой связи 23. Первый вывод третьего двухполюсника посредством пятого конденсатора 24 соединен с первым выходом 25 дифференциального усилителя 4. Второй вывод третьего двухполюсника посредством шестого конденсатора 26 соединен со вторым выходом 27 дифференциального усилителя 4.

Выводы обмотки связи 23 соединены с выходными клеммами 6 и 7 соответственно.

В качестве усилительного элемента 4 может быть использован дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме АД 8351 фирмы ANALOG DEVICES.

Изменение емкости конденсаторов 13, 20 и 21 производится синхронно. Первый, второй и третий двухполюсники настроены на несущую частоту принимаемого сигнала.

К клеммам 1 и 2 могут быть подключены обмотка 28 магнитной или рамочной антенны, или электроды.

Устройство работает следующим образом.

На клеммах 1 и 2 присутствует сигнал, принятый антенной 28 с уровнем Е.

К клеммам 1 и 2 подключен вход четырехполюсника 3, который на входе содержит первый и второй параллельные колебательные контуры соединенные последовательно, и подключенные к входным клеммам устройства 1 и 2 посредством конденсаторов 9 и 16. Средняя точка соединения двухполюсников соединена с общей шиной 14.

В предлагаемом устройстве не происходит шунтирование каждого из контуров сопротивлением антенны.

Оба контура настроены на частоту принимаемого сигнала. Практически напряжение на каждом из контуров будет равно U=Е/2×Q, где E -напряжение в антенне, Q - эффективная добротность контура. Для первого колебательного контура второй колебательный контур является элементом связи, и наоборот, для второго колебательного контура первый колебательный контур является элементом связи.

Реактивное сопротивление первого колебательного контура Roe 1 шунтируется цепью, состоящей из соединенных последовательно конденсатора 9, сопротивления антенны 28, конденсатора 16 и реактивного сопротивления второго колебательного контура Roe 2.

Степень шунтирования зависит от сопротивления антенны. Наибольшая будет при сопротивлении близком к нулю. При нуле величина реактивного сопротивления первого колебательного контура практически будет равна Roe 1/2. Величина реактивного сопротивления определяет избирательноcть контура.

Аналогично и для реактивного сопротивления второго колебательного контура. Реально параллельно первому входу дифференциального усилителя 4 включено реактивное сопротивление первого колебательного контура, а параллельно второму входу - реактивное сопротивление второго колебательного контура.

С выходов дифференциального усилителя 4 усиленный сигнал поступает на вход выходного селективного четырехполюсника 5 и затем на выходные клеммы 6 и 7.

Если бы входное устройство содержало только один параллельный колебательный контур, то он был бы зашунтирован сопротивлением антенны 28, которое практически имеет малую величину. В этом случае колебательный контур не будет обладать резонансными свойствами. Входная цепь не будет ослаблять мешающие сигналы, отличные по частоте от принимаемого сигнала. Для получения избирательности необходимо иметь дополнительную обмотку связи у катушки индуктивности входного контура, что приведет к значительному уменьшению коэффициента передачи сигнала.

В предлагаемом устройстве не происходит шунтирование каждого из контуров сопротивлением антенны.

Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше устройства, наиболее близком к нему, является наличие в качестве усилительного элемента дифференциального усилителя и наличие выходного селективного четырехполюсника, что приводит к повышению избирательности.

Предлагаемое устройство прошло экспериментальную проверку в диапазоне частот 1 кГц - 5 МГц и показало высокую эффективность.

Устройство применялось как с магнитными, так и с электродными антеннами в морской и в пресной воде.

Источники информации

1. С.В.Перцов и К.А.Шуцкой. Входные цепи радиоприемников. - М. Энергия, 1973, с.19-23, с.70-78, рис.2-5, 2-8.

2. В.И.Соловьев и др. Связь на море. - Л., Судостроение, 1978, с.153-158.

3. Патент РФ 103997, Кл. Н04В 1/18. опубл. 27.04.2011.

Входное устройство радиоприемника для подводной связи, содержащее соединенные последовательно входные клеммы, входной селективный четырехполюсник, усилительный элемент, выходной селективный четырехполюсник и выходные клеммы, отличающееся тем, что усилительный элемент выполнен в виде дифференциального усилителя, содержащего на входе первый и второй вход, на выходе - первый и второй выход, входной селективный четырехполюсник содержит цепь, включающую первый контакт, к которому подключены первые выводы первого и второго конденсатора, первый вывод первого двухполюсника, второй контакт, к которому подключены первые выводы третьего и четвертого конденсатора, первый вывод второго двухполюсника, при этом второй вывод первого конденсатора соединен с первой входной клеммой, второй вывод второго конденсатора соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вывод первого двухполюсника соединен с общей шиной, второй вывод третьего конденсатора соединен со второй входной клеммой, второй вывод четвертого конденсатора соединен со вторым входом дифференциального усилителя, второй вывод второго двухполюсника соединен с общей шиной, выходной четырехполюсник содержит третий двухполюсник, у которого первый вывод посредством пятого конденсатора соединен с первым выходом дифференциального усилителя, второй вывод двухполюсника посредством шестого конденсатора соединен с вторым выходом дифференциального усилителя, каждый из двухполюсников выполнен в виде соединенных параллельно катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости, катушка индуктивности третьего двухполюсника снабжена обмоткой связи, выводы которой соединены с выходными клеммами устройства соответственно.