Распределенная емкость связи рамка - крыша образует паразитную рамку, которая и принимает вертикально поляризованные волны (рис. 3). Наведенная э. д. с. пропорциональна напряженности поля и площади рамки. На рис. 4 показана упрощенная электрическая схема входной цепи активной антенны, на которой обозначены: С - емкость входного контура, gH - проводимость нагрузки, со - частота, с - скорость света. Колебательный контур, образованный этой емкостью и индуктивностью рамки, настроен на частоту сигнала. Для такой схемы коэффициенты передачи для сигнала Кс и помехи Ка соответственно равны:

где Q - добротность контура; х - его обобщенная расстройка.

Из выражений (2) - (4) найдем отношение напряжений сигнала и помехи на сопротивлении нагрузки: N = 0,in2ln(4h/d)/Dhn(ln8D/d - 2),(5)

Из формулы (5) видно, что отношение сигнал/помеха уменьшается с увеличением габаритов рамки уменьшением длины волны. Изложенное справедливо и при применении линейного вибратора.

Проверка помехоустойчивости телевизионного приема с антеннами различных размеров, для проведения которой использовался автобус ЛАЗ-699П, показала, что прием на четвертьволновый вибратор невозможен вообще, так как помеха на его выходе превышает полезный сигнал, а малогабаритные антенны обеспечивают достаточно устойчивое изображение. Лучший прием возможен в более низкочастотных телевизионных каналах, что объясняется несколькими причинами: на низких участках дороги сигнал не исчезает полностью, поскольку более длинные волны лучше огибают препятствия; при одних и тех же размерах антенны отношение сигнал/отраженная помеха на ее выходе увеличивается, при движении автомобиля замирания сигнала, вызванные отражениями, происходят с меньшей частотой, и система АРУ успевает следить за изменениями уровня сигнала.

Рис. 5. Схема активной широкополосной антенны.

За критерий при выборе размеров антенны принята устойчивость синхронизации развертки во время движения. Для этого размах синхроимпульса полезного сигнала должен быть больше полного размаха сигнала помехи (т. е. отраженного сигнала), что соответствует примерно трехкратному превышению сигнала над помехой. Это условие выполняется, если диаметр рамки не превышает 30 - 40 см на 1 - 5-м каналах и 10 - 15 см на 6 - 12-м каналах. Дополнительными требованиями являются отсутствие приема с вертикального направления и круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости. Для этого длина контура рамки должна быть меньше половины длины волны, однако вибратор с размерами, намного меньшими длины волны, имеет реактивное выходное сопротивление, и применение диапазонных согласующих устройств малоэффективно. Поэтому для улучшения согласования в диапазоне частот с несимметричным фидером, увеличения действующей высоты и уменьшения влияния внутренних шумов селектора каналов антенна выполнена активной.

Электрическая схема антенны показана на рис. 5. Нагрузкой транзистора левого плеча балансного усилителя служит резистор Rh правого - параллельное соединение резистора R3 и коаксиального фидера. Стабилизация режима транзисторов по постоянному току обеспечивается делителем из резисторов R2 и R7, базовыми и эмит-терными резисторами R5, R6, R4. По высокой частоте для симметричного входного сигнала точка соединения эмиттеров эквипотенциальна с общим проводником. Для несимметричной помехи транзисторы

T] и T2 охвачены отрицательной обратной связью по току через резистор R4.

Германиевые транзисторы выбраны с предельной частотой усиления, превышающей рабочую. Параметры такого транзистора: входная проводимость g, крутизна коллекторно-базовой характеристики S и

распределенное сопротивление базы гб достаточно просто выражаются через ток эмиттера i3, коэффициент передачи тока на низкой частоте h21 и постоянную времени обратной связи (гбСк) справ, приведенную в справочниках:

8 = 4tobfh*2l;

0-2(оСв)справ/Ск* (6)

Рис. 6. Эквивалентная схема активной широкополосной антенны с источниками шума.

Эквивалентная схема одной половины антенны показана на рис. 6, где обозначено: R% - сопротивление излучения; Ср - распределенная емкость рамки; См - емкость монтажа; Сэ - емкость эмиттерно-базового перехода; R - сопротивление нагрузки усилителя.

В большинстве случаев сопротивление излучения рамки намного меньше приведенного последовательного сопротивления потерь нагруженного колебательного контура. Емкость входного контура С, его резонансная частота оор, добротность Q и обобщенная расстройка х соответственно равны:

= Ср-КСн + С& + С,0/2; Q = 2f<aLg\

* = K4-K(7)

Действующая высота активной антенны в диапазоне частот, определяемая произведением трех сомножителей: действующей высоты приемной рамки и коэффициентов передачи входной цепи и усилителя, to яОа 1 Q

Зависимость действующей высоты антенны от частоты показана на рис. 7, из которого видно, что, несмотря на малые габариты, активная антенна приблизительно соответствует четвертьволновому вибратору. В соответствии с формулой (5) диаметр рамки принят равным 13 см.

Из формул (3), (7) и (8) можно определить относительное изменение действующей высоты антенны: ДЛдМд - (1 - D/2L) &D/D,

откуда видно, что при увеличении площади рамки действующая высота антенны увеличивается незначительно. Так, при диаметре рамки 13 см и диаметре проводника 2,5 см действующая высота антенны равна 0,85 м и с увеличением площади рамки на 20% увеличивается всего на 4%. Следовательно, уменьшение размеров антенны,. необходимое для увеличения отношения сигнал/отраженная помеха, не повлечет за собой значительного уменьшения ее действующей высоты.

SOW8 №11 Гц

Рис. 7. Действующая высота активной широкополосной антенны.

Определим относительную шумовую температуру активной антенны: t А = Т А/Т0, где TA - абсолютная шумовая температура, T0=290 К - стандартная температура. Источники шума показаны на рис. 6 пунктирными линиями (слева направо - сопротивление излучения рамки, распределенное сопротивление базы, токораспределение в переходах база-эмиттер и коллектор-эмиттер, резистор нагрузки R). Шумовые э. д. с. и ток представлены на рисунке в нормированных величинах относительно/ 4 к Т0 Af, где k=1,38*1023 Дж/°С - постоянная Больцмана; Af - эффективная шумовая полоса канала изображения телевизора, которую принимаем равной 5 МГц. Ввиду малости сопротивления излучения шумами первого из перечисленных источников можно пренебречь.

Шумы сопротивления базы поступают на входную проводимость усилителя g через делитель, верхнее плечо которого образовано параллельным колебательным контуром, состоящим из индуктивности L, емкости рамки Ср, половины емкости монтажа См/2 и одной четвертой емкости коллекторно-базового перехода транзистора Ск/4. Резонансная частота и обобщенная расстройка этого контура соответственно равны:

р = W МСр + См/2-г-Си/4);

В отличие от входного контура в рассматриваемый контур не входит половина емкости эмиттерно-базового перехода транзистора Сэ/2. Отсюда следует, что подавление шумов сопротивления базы осуществляется на частоте, превышающей частоту настройки входного контура, поэтому для уменьшения шумовой температуры антенну необходимо настраивать на частоту ниже частоты принимаемого сигнала. Однако значительное увеличение расстройки хотя и приводит к уменьшению относительной шумовой температуры, но не улучшает качества изображения, так как одновременно становится меньше и действующая высота антенны.

* * 1 1

so mo , тмгч

Рис. 8. Дальность приема телевизионных радиопередатчиков Московского телецентра на активную широкополосную антенну.

Относительная шумовая температура активной антенны может быть определена по эквивалентной схеме на рис. 6 с учетом формул (6), (7) и (9) в виде

При выводе формулы (10), кроме того, учитывалось, что: а) шумовые токи и напряжения различных независимых источников суммируются по квадратичному закону; б) мощность шумов на выходе балансного усилителя от первых трех источников шума вдвое меньше, чем на выходе несимметричного усилителя (хотя источников шума вдвое больше и напряжение шума на входе балансного усилителя увеличивается в V 2 раз, но оно делится между двумя транзисторами), а так как мощность полезного сигнала на выходе балансного усилителя тоже в 2 раза меньше, то по шумовым характеристикам этот и несимметричный усилители эквивалентны.

Напряженность поля Ес, необходимая для обеспечения на модулирующем электроде кинескопа заданного отношения ЛЛ,ых размаха видеосигнала (от уровня черного до уровня белого) к эффективному значению напряжения шумов при приеме сигнала на активную антенну, может быть определена по формуле

Подставляя выражение (8) для Ьд, приравнивая правые части формул (1) и (11) и полагая, что для -рассматриваемых условий приема значение Ллвых=14 дБ можно еще считать допустимым, определяем максимальную дальность приема в зоне прямой видимости (рис. 8). Приведенная кривая справедлива для равнинной местности и лишь ограничивает сверху зону возможного приема. Расстояние прямой видимости телецентра составляет 50 - 90 км.

На рис. 9 приведен сборочный чертеж активной широкополосной антенны 1 - 12-го каналов, а на рис. 10 - его деталировка. Изолятор выполнен из стеклотекстолита, прокладка для герметизации места крепления антенны - из листовой резины, остальные детали, кроме платы, - из дюралюминия.