Проектирование судового радиоприёмного устройства (стр. 4 из 7)
КПД=fmax/fmin=160/156=1,
следовательно схема имеет один полосовой фильтр.
Таким образом, исходя из решения задачи функциональная схема имеет вид, представленный на рис.2 Входной сигнал поступает на антенно-фидерное устройства и входа первого каскада усилителя радиочастоты.. также эти фильтры осуществляют селекцию принимаемого сигнала. Выделенный в фильтрах Z1 и Z2 полезный сигнал поступает на усилитель радиочастоты, в котором осуществляется усиление, а также осуществляется избирательность по зеркальному каналу. Для этого к выходу усилителя радиочастоты подключают фильтр. В целом этот тракт является трактом радиочастоты. Он осуществляет первичную обработку радиосигнала. Поэтому сигнал, поступивший на преобразователь 1 промежуточной частоты окончательно «взберется по зеркальному каналу и помощью фильтра выделится полезный сигнал.
Помехи и низкочастотные составляющие отфильтровываются. После смесителя сигнал усиливается. Дальнейшая обработка происходит в смесителе и усилителе промежуточной частоты , где осуществляется преобразование по частоте. Далее сигнал попадает в усилитель промежуточной частоты где происходит избирательность по соседнему каналу, то есть помехи ослабляются, АРУ поддерживает требуемое отношение сигнал/шум на выходе фильтра, а также поддерживается постоянным коэффициент усиления радиоприемника, при изменении входного сигнала. Затем сигнал поступает в частотный тракт который в своем составе содержит ограничитель амплитуды, частотный детектор. Продетектированный сигнал усиливается в УЗЧ и поступает на оконечное устройство.
 |
На схеме обозначено:
WA - приемная антенна;
SA11, SA21 - переключатели поддиапазонов;
Z1, Z2 - полосовые фильтры;
A1...A5 - УРЧ:
А1, А2 - усилители радиочастоты;
А3, А4 - УПЧ;
А5 - УЗЧ;
UZ1, UZ2 - смесители;
UR- детектор.
После разработки и обоснования функциональной схемы, был проведен, согласно техническому заданию расчет усилителя радиочастоты.
Электрический расчет усилителя радиочастоты
Для выбора элементной базы разрабатываемого блока, в данном случае это усилитель радиочастоты, произведен электрический расчет. Проведен расчет усилителя радиочастоты одного из поддиапазонов.
Коэффициент усиления усилителя радиочастоты изменяется в пределах от 10 до 20. Частота на которой он работает, изменяется в пределах от 30 до 45 МГц. Исходя из технического задания выбран из справочника тип транзистора, который по своим техническим характеристикам наиболее подходит к рассчитанному блоку усилителя радиочастоты, таким является транзистор ГТ308 В параметры которого:
Ik0=2.5 мА, IБ0=7 мкА, Uкэ0= 5В, Ек=12 В.
Будем предварительно полагать полное включение контура в цепь стока (р1=1) и неполное Kо входа следующего каскада с р2»0,15. Примем собственную ёмкость катушки СL=3пФ; среднюю ёмкость подстроечного конденсатора Сп=10пФ; ёмкость монтажа См=10пФ состоящей ёмкости монтажа в цепи коллектора См1=5пФ и в цепи базы См2=5пФ; минимальную ёмкость контурного конденсатора Смин=7пФ. Ёмкость контура без учёта переменной ёмкости будет равна:
СS=Сп+СL+р12(См1+С22)+р22 (См2+С11)=10+3+(5+10)+0,152(5+50)»29 пФ.
Минимальная индуктивность Lmin= (0.2..0.3) мкГн
Вычислим сопротивления цепи питания транзистора, полагая что:
-допустимое падение напряжения на сопротивлении фильтра стоковой цепи DURФ=1В;
-требуемый коэффициент стабильности коллекторного тока g=1,5¸3;
-интервал температур в градусах Цельсия, в пределах которого должна обеспечиваться температурная компенсация тока сток-исток DТ=80°С.
Тогда:
.Выберем R1=510Ом.
.Выберем R3=6,2 кОм.
.Выберем R2=620 Ом.
Шунтирующую ёмкость С1, предотвращающую образование отрицательной обратной связи вычислим по формуле:
.Выберем С1=20нФ.
Сопротивление фильтра вычислим по формуле:
.Выберем Rф=160 Ом. Ёмкость Сз2 должна удовлетворять неравенству:
.Выберем Сз2=100нФ.
Определим индуктивность контурной катушки из выражения:
.Выберем 150 мкГн.
Вычислим параметры эквивалентной схемы каскада:
G1=gвых+g12+gcх=4,5+3+0=7,5мкСим и G2=gвх+gcх=0,21*10-3+(7500)-1+(3600)-+1=0,62 мкСим.
После этого рассчитаем максимально возможный коэффициент усиления каскада:
<К0уст=2,5 –условие выполняется.Теперь рассчитаем коэффициенты включения:
. 
.Проверим необходимое ослабление зеркального канала:
»68,6дБ.Для того, чтобы добиться заданных требований по избирательности параметры колебательного контура должны находиться в пределах: С=10...385 пФ, собственное затухание контура 0,01...0,03, затухание катушки связи 0,05. Входом схемы является входная цепь, далее идет каскад преобразователя частоты на транзисторе.
Посколько Rд=1,06, то параметры транзистора и каскада изменяются мало. Поэтому расчет произведен на средней частоте, для которой Y21=0,077См, д11=7мСм,д22=1 мСм, С11=36 пФ, С22=4 пФ.
Принято : д11 
0,75*2,8 = 2,1 мСм и С11 0,8*36=29 пФ.
Устойчивый коэффициент усиления каскада:
, 
расчет проведен на устойчивый коэффициент усиления. Рассчитаем минимальный каскад пропускания:
;коэффициент включения антенной цепи и входа первого каскада к контуру:
Р1= 
P2= 
LК=1/( 
)=1,25 мГн
Так как входная проводимость равна 2,1*10-3 См, то RВХ=476 Ом, входная емкость разделительного конденсатора равна СВХ=29пф. Конденсатор колебательного контура имеет емкость равную Скк=10-365 пФ, индуктивность колебательного контура Lrr=1,25 мГН, напряжение питания схемы постоянное 12 В. В соответствии с полученными результатами проведенных расчетов выбрана элементная база.
Проектирование детектора широкоимпульсного сигнала с линейной частотной модуляцией
Устройство, предназначенное для выделения огибающей процесса называется детектором. При UмÐ0.3-0.5В диодный детектор работает в квадратичном режиме. Операцию получения квадрата огибающей выполняют в два приема: сначала с помощью линейного детектора выделяют огибающую, напряжение которой затем подают квадратор. Квадратор относится к устройствам , реализующим операцию умножения процесса на процесс. Наиболее совершенные перемножители-умножители компенсационного типа.
Рис.4. Умножитель компенсационного типа.
При подаче на вход 1 (U
) напряжения U 
реализуется операция возведения в квадрат. Умножитель компенсационного типа состоит из двух перемножителей прямого действия. Простейшим умножителем является избирательный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Так же в состав умножителя компенсационного типа входит операционный усилитель (ОУ). Амплитудный линейный детектор (АД) выполняют на полупроводниковых диодах или транзисторах. Диодные полупроводниковые детекторы могут иметь как последовательные, так и параллельные схемы включения.
Рис.5. Последовательная схема включения АД.
Источником сигнала является колебательный контур Lк, Ск , индуктивно связанный с выходом резонансного усилительного каскада. К нему подключен детектор , образованный диодом Д и нагрузкой RC. Фильтр (Lф и его паразитная емкость Сф) - уменьшает высокочастотные пульсации выходного напряжения.