1.2. Связанные контуры

Наряду с одиночными в радиотехни­ческих схемах широко используются связанные колебательные контуры, когда колебания, возникающие в одном из контуров, тем или иным образом передаются в другой.

В зависимости от способа передачи энергии связь может быть индуктивной (трансформаторной), автотрансформа­торной, емкостной. При индуктивной связи (рис. 1.7,а) ток первого конту­ра создает вокруг катушки L1 пере­менное магнитное поле, которое, пере­секая витки катушки L2, индуктирует во втором контуре ЭДС, т. е. создает во втором контуре вынужденные коле­бания.

Рис.1.7 Схемы связи контуров

а – трансформаторная связь; б – автотрансформаторная связь; в и г - емкостная связь

При автотрансформаторной связи фактором, возбуждающим колебания во втором контуре, является напряже­ние на участке катушки L_CB, возни­кающее под действием тока первого контура, проходящего через эту ка­тушку (рис. 1.7,б).

Емкостная связь контуров обеспечивается конденсаторами связи С_св, включенными по параллельной (рис. 1.7,в) или последовательной схеме (рис. 1.7,г)

С помощью связанных контуров создаются многоконтурные фильтры (рис. 1.8), которые позволяют обеспе­чить большую полосу пропускания частот f. Их называют фильтрами с сосредоточенной селекцией (ФСС) и широко используют как в связных, так и радиолокационных приемниках.

Рис.1.8 Схема фильтра со сосредоточенной селекцией (ФСС)

В ряде судовых радиотехнических устройств, например в приемниках ра­дионавигационных систем, необходимо обеспечить очень узкую полосу про­пускания частот. Полосовые фильтры, выполненные из конденсаторов и ка­тушек индуктивности, не могут обеспе­чить заданную узкую полосу в силу низкой добротности контуров, обра­зуемых катушками и конденсаторами этих фильтров.

Эта задача решается при помощи электромеханических (пьезоэлектриче­ских и магнитострикционных) фильт­ров.

Пьезоэлектрические фильтры изго­товляются из природных или синтети­ческих материалов, обладающих пьезо-эффектом, т. е. способностью преобра­зовать электрические колебания в ме­ханические и наоборот. Таким свойст­вом, например, обладает кварцевая пластинка, обладающая прямым и обратным пьезоэффектом. Прямой пьезоэффект состоит в том, что ме­ханические деформации кварцевой пластинки сопровождаются появле­нием на ее гранях электрических за­рядов. Обратный пьезоэффект про­является в возникновении механиче­ских колебаний кварцевой пластинки под действием приложенного к ней переменного напряжения.

При изменении приложенного к квар­цевой пластинке переменного напря­жения ток в цепи будет изменяться аналогично изменению тока в колеба­тельном контуре. В момент, когда частота приложенного напряжения окажется равной собственной частоте механических колебаний пластинки, имеет место электромеханический ре­зонанс. Ток оказывается максималь­ным. Кварцевая пластинка как эквива­лент колебательного контура отличает­ся высокой стабильностью частоты колебаний, большой добротностью (около 10⁴) и очень узкой полосой пропускания.

Магнитострикционный фильтр со­держит стержень из ферромагнитного материала, совершающего механиче­ские колебания под воздействием пере­менного магнитного поля, создаваемо­го током намагничивающей катушки. Механические колебания стержня ана­логичным образом преобразуются в электромагнитные и наводят пере­менную ЭДС в соответствующей обмотке катушки. Так как интенсив­ные колебания стержня имеют место в весьма малом интервале частот, то полоса пропускания такого фильтра очень узкая.