Активная магнитная антенна Советский патент 1992 года по МПК H01Q23/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемной аппаратуре.

Известна активная магнитная антенна (АМА), состоящая из последовательно соединенных магнитной антенны (МА) и усилителя с низкоомным входным сопротивлением на биполярном транзисторе по схеме с общей базой Устройство обладает широким частотным диапазоном, но имеет невысокую линейность передаточной характеристики Известна также АМА, содержащая последовательно соединенные магнитную антенну, конденсатор, усилитель и цепи параллельной отрицательной обратной связи выход которой подключен к выходу магнитной антенны. Устройство обладает широким частотным диапазоном и более высокой линейностью характеристик по сравнению с известной АМА. Недостаток устройства - остаточный ненулевой уровень нелинейных искажений сигнала и невозможность его компенсации. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные первый усилитель, делитель уровня сигнала, первый сумматор, второй усилитель и второй сумматор, причем второй вход первого сумматора подключен к входу первого усилителя второй вход второго сумматора подключен к выходу первого усилителя, а выход второго сумматора является выходом устройства Устройство при соблюдении условий настройки теоретически позволяет свести к нулю искажения 2-го и 3-го порядка за счет сравнения неискаженного входного и искаженного выходного сигналов первого усилителя, выделения сигнала ошибки и ее введение в противофазе в выходной сигнал Однако при использовании устройства в активных магнитных антеннах с параллельной ООС по входу глубокая компенсация нелинейных искажений не достигается из-за попадания сигнала искажений по цепи ООС непосредственно на вход первого усилителя, в результате чего сравнение его входного и выходного сигналов не приводит к выделению сигнала ошибки.

Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений. Указанная цель дос гига- ется тем, что в устройство, содержа щее

te

О

ю со

последовательно соединенные источник сигнала в виде основной магнитной антенны, первый вывод которой подключен к общему проводу, первый инвертирующий усилитель, выход которого через первый резистор соединен с входом, третий резистор, второй инвертирующий усилитель, выход которого через второй резистор соединен с входом, и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого инвертирующего усилителя, введен дополнительный источник сигнала в виде дополнительной МА, первый вывод которой подключен к входу второго инвертирующегб усилителя, а второй вывод подключен к общему проводу. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых элементов: дополнительной МА и ее связями с остальными элементами схемы.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство: на фиг. 2 - сигнальный граф прототипа; на фиг. 3 - сигнальный граф предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. содержит последовательно соединенные основную МА 1, первый вход которой подключен к общему проводу, первый инвертирующий усилитель 2, выход которого через первый резистор 3 соединен с входом, третий резистор 6, второй инвертирующий усилитель 4, выход которого через второй резистор 5 подключен к входу, и сумматор 8, второй вход которого подключен к выходу первого инвертирующего усилителя 2, а также дополнительную МА7, первый вывод которой подключен к общему проводу, а второй вывод подключен к входу второпэ инвертирующего усилителя 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При использовании структурного подхода к повышению качества усилителей обеспечивается оптимизация их структурных свойств, т.е. способов соединения усилительных звеньев (УЗ) и пассивных элементов между собой. Для достижения условий максимальной стабильности и линейности (минимальных нелинейных искажений) в простейшем случае из двух УЗ (прототип) необходимо равенство нулю частичных коэффициентов передачи (фиг. 2) с входа устройства на вход второго УЗ Ки2 и с выхода первого УЗ на выход устройства Kni:

К о 31 К01 Ь12 + 32 ( 1 KQI Ь11 ) n. m °2 ( 1 - KOI Ь11 ) ( 1 - K02 D22 ) U U

К C1 ( 1 - Kp2 D22 ) + Ь12 Kg C2 n ,„, n1 (1-Koibll)(1-K02b22)W

Условие (1) означает отсутствие напряжения входного сигнала на входе второго УЗ и присутствие на нем только сигнала ошибки первого УЗ, что обеспечивается

наличием двух путем передачи сигналов с входа устройства: аа и aiK0ibi2. Условие (2) означает отсутствие передачи сигнала ошибки с выхода первого УЗ на выход устройства и передачу только входного сигнала, что обеспечивается наличием путей ci

И Ь12Ко2С2.

Принцип действия прототипа основан на сравнении неискаженного входного и искаженного (с ошибкой) выходного сигналов, выделении на входе второго УЗ ошибки и ее введении в противофазе в выходной сигнал. Однако в случае АМА на основе УЗ с параллельной ООС в практике нет сечения с неискаженным сигналом, так

как ток в МА за счет действия ООС несет уже на себе информацию об ошибке. Устранение этого недостатка обеспечивает предлагаемое устройство с дололнительной МА, обеспеиивающей наличие неискаженного

входного сигнала (фиг. 1). Для предлагаемого устройства (фиг. 1) условия (1) и (2) относительно входа устройства имеют вид:

KOI bias + - 32 ( 1 - KOI bn )

П2

(1-Koibll)(1-Ko2b22)

(3)

35

К « dp -KQZb22) + bl2 KQ2C2(

1 (1-Koibll)(1-Ko2b22)( J

где П2 ег1/ег2 коэффициент, характеризующий соотношение действующих высот И и 2 основной и дополнительной МА(п2 h/te). Передачи всех ветвей устройства (фиг. 3) равны

-, К0с1„ , N

К-1 +R 1 °2 ПРИНЯТО УСЛОВНО ) ;

а2

RRQc2

Ь11 Ы2 Ь22

R Roc2 + Rr2 R0c2 + Rr2 R Rr1

ROd +RRr1

Rr2 RQc2

R KQc2 + Rr2 R0c2 + Rr2 R

Rr2R

R R0c2 4- Rr2 R0c2 + Rr2 R

где Rri и Rr2 - внутренние сопротивления основной и дополнительной МА, для упрощения далее принято RM Rr2 Rr; Rod и Roc2 - параметры первого сопротивления 3

и второго сопротивления 5; R - параметр третьего сопротивления 6.

Подставляя (5) в (3) и (4), после преобразований при К01 1 и Коз 1 имеем условия получения минимальных искажений:

Таким образом, применение дополнительной МА 7 при выполнении (6 ) обеспечивает согласно 3,4 уменьшение нелинейных искажений. При этом за счет дополнительной МА 7 оказывается возможным выделение сигнала ошибки на входе второго УЗ, выполненного на основе усилителя 4.

Параметры дополнительной МА 7 Rr2 и 2 выбираются, исходя из соображений технологичности ее изготовления. При этом желательны ее минимально возможные габариты. При П2 1 и RM Rr2 габариты дополнительной МА максимальны, а при П2 1 ее минимальные габариты ограничены

усилительными и шумовыми характеристиками усилителя А, так как уменьшение h ведет к росту передачи второго УЗ и увеличению влияния собственных шумов усилите- 5 ля 4. На практике допустимо 2-3.

Формула изобретения Активная магнитная антенна, содержащая последовательно соединенные основ10 нуго магнитную антенну, первый вывод которой подключен к общему проводу, первый инвертирующий усилитель, выход которого через первый резистор подключен к входу/ третий резистор, второй инвертирую15 щий усилитель, выход которого через второй резистор подключен к его входу, и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого инвертирующего усилителя, а выходы являются выходами магнитной

20 антенны, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, введена дополнительная магнитная антенна, первый вывод которой подключен к входу второго инвертирующего усилителя, а

25 второй вывод - к общему проводу.

Использование: радиоприемная аппаратура. Сущность изобретения: уменьшение нелинейных искажений обеспечивается путем выделения сигнала ошибки на входе второго инвертирующего усилителя Параметры основной и дополнительной магнитных антенн и двух усилительных звеньев с отрицательной обратной связью выбраны из условия минимизации нелинейных искажений. 3 ил.

i3

Gn f/Kn

Г8ЫХ

Gocz- f/косг S

Фиг. I

Фиг. 2

Фиг. 3

(Sew

Ј

fa

У/

Увь/х