Разработка радиоприемника (стр. 5 из 7)

Q_эк.зк < 0,6×100

39,4< 60

Условие выполняется, следовательно УРЧ в приёмнике не применяется.

Расчёт полосы частот входного сигнала П и максимальной добротности контура входной цепи Q_экп, при которой частотные искажения в заданной полосе не превышают допустимых, полученных при распределении их между каскадами.

П = 2 (F_мmax + ∆f_сопр + ∆f_г), (9)

где ∆f_сопр – допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для декаметрового диапазона выбирают 10 – 15 кГц, километрового и гектометрового 3 – 5 кГц;

∆f_г – возможное отклонение частоты гетеродина, равное

∆f_г =(0,5 – 1)×10^-3f_сmax.

∆f_г = 0,7×10^-3××0,285×10⁶ = 0,2×10³ Гц

Принимаем ∆f_сопр=4 кГц

П = 2 (3,5×10³ + 4×10³ + 0,2×10³) = 15,4×10³ Гц

Значение Q_экп определяем по формуле

, (10)

где М – частотные искажения преселектора;

П – полоса частот, кГц;

f_сmin– минимальная частота сигнала, МГц;

При отсутствии в прёимнике УРЧ

М = М_прес/2,

Так как УРЧ в приёмнике не применяется, то

М = 5/2 = 2,5

Q_экп=0,285×10⁶Ö2,5²-1/15,4×10³=42,4 [дБ]

Должно выполняться условие

Q_экп >Q_экзк (11)

42,4 > 39,4

Условие выполняется.

Если условие выполняется, то принимаем рассчитанная Q_экп.

Затем выбирают блок конденсаторов переменной ёмкости, двух- или трёхсекционный, в зависимости от количества контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала.

Для расчёта числа поддиапазонов определяют коэффициент диапазона К_д, который может обеспечить выбранный конденсатор переменной ёмкости, и требуемый коэффициент диапазона по частоте К_д.с:

, (12)

где С_сх – принимается диапазонах гектометровых волн 25 – 30 пФ.

Для расчёта принимаем следующие значения С_сх = 25 пФ, C_кmin = 12 пФ, C_кmax= 495 пФ.

________________

К_д=Ö495+25/12+25=3,7

Затем определяем значение К_д.с по формуле:

К_д.с = f '_cmax/f '_cmin, (13)

f '_cmax = 1,02 f_cmax, (14)

f '_cmin = f '_cmin/1,02, (15)

f '_cmax = 1,02×0,285×10⁶=0,2907 МГц

f '_cmin =0,285×10⁶/1,02=0,279 МГц

К_д.с = 0,2907 / 0,279 =1,04

Если К_д ≥ К_д.с, то в приёмнике применяется 1 диапазон. Если К_д ≤ К_д.с, то заданный диапазон частот входного сигнала следует разбить на поддиапазоны.

К_д> К_д.с,

3,7 > 1,04.

Условие выполняется, следовательно, в приёмнике достаточно иметь один диапазон.

Выбор схемы детектора и типа диода. Выбираем последовательную схему диодного детектора.

Так как по заданным техническим условиям проектируемый приёмник можно отнести ко второму классу, то в соответствии принимаем значения

U_вхd = 0,3 В, K_d = 0,4.

Напряжение на выходе детектора рассчитываем по формуле:

U_выхd = K_dmU_вхdk, (16)

где k = 0,5 – 0,6 – коэффициент, учитывающий потери части выходного напряжения детектора на резисторе,

m = 0,3 – коэффициент модуляции.

Задаёмся следующими коэффициентами k = 0,5, m = 0,3.

U_выхd = 0,3×0,4×0,5×0,3 = 0,018 В

Выбираем точечный диод типа Д9Б.

Определение необходимого коэффициента усиления от входа до детектора. Для преобразования частоты выбираем транзистор КТ357А для которого f_т=80 МГц, Е_кмах =10В. Проверяем выполнения условий.

f_мах=0,1 f_т=0,1×80=8 МГц

U_к =12В>Е_и=9В

где f_мах – максимальная частота заданного рабочего диапозона частот;

f_т – предельная частота усиления тока для схемы с общим эммитером при котором h_21э=1

U_к - предельно допустимое напряжение на коллекторе транзистора

Условие выполняется, следовательно, транзистор выбран правильно. Из справочника для транзистора КТ357А выписываем основные параметры:

I_к =10мА, U_к=6В, h_21э=120, С₁₂=4пФ, S =│Y_21э│ = 26 мА/В.

Определяем входное сопротивление транзистора в режиме преобразования

Rвх = 1/0,8g_11э (17)

Rвх=1/0,53×10^-3= 1,8 кОм

Определяем характеристическое сопротивление контура на частоте f '_cmax

ρ_max = 159/f_cmax [МГц]× (C_кmin + C_сх) [пФ], (18)

ρ_max = 159/0,285×(12 + 25) = 15,14 кОм

Определим эквивалентное и конструктивное затухание контура:

d_эп = 1/Q_эп; (19)

d_кон = 1/Q_кон; (20)

d_эп = 1/11,3=0,088;

d_кон = 1/100=0,01.

Определяем коэффициент включения контура m₁ по формуле

, (21)

где R_вх – входное сопротивление транзистора 1 каскада радиоприемника;

r_max– характеристическое сопротивление контура;

d_эп и d_кон – затухание контура.

________________________

m₁=Ö(0,088–0,01)×1,8 /15,14=0,096

Напряжение сигнала на входе первого каскада радиоприёмника можноопределяется по формуле:

U_вх = Eh_дQ_эк.пm₁, В, (22)

где E – напряжённость электрического поля в точке приёма В/м, равная 100мкВ;

h_д – действующая высота магнитной антенны, равная 0,02 – 0,04 м;

Q_эк.п – максимальная добротность контура входной цепи, дБ;_{_}

Принимаем действующую высоту антенны h_д = 0,03 м

U_вх = 120∙10^-6×^×0,03×0,096×42,4 =0,14 мВ.

Необходимый коэффициент усиления при приёме сигнала на магнитную антенну определяется по формуле

К_н = (U_вхd/ U_вх)×10⁶, (23)

К_н = (0,3/0,14∙10^-6)×10⁶=2142

Необходимый коэффициент усиления К_н' берут с запасом из-за разброса параметров транзистора, неточной настройки контуров и т.д.:

К_н' = (1,4 – 2) К_н., (24)

где К_н – необходимый коэффициент усиления;

К_н' – необходимый коэффициент усиления с запасом.

К_н' = 2×2142=4284

Определение числа каскадов УПЧ. Для определения числа каскадов УПЧ необходимо знать коэффициенты передачи входной цепи и преобразователя частоты.

Принимаем коэффициент передачи входной цепи приёмника – 2

Коэффициент усиления ПЧ, нагруженного на фильтр сосредоточенной избирательности, рассчитывают оп формуле:

К_пч = m₁m₂K_фY_21пчR, (25)

где m₁ – коэффициент включения нагрузки в коллекторную цепь смесителя m₁= (0,6 – 0,8); принимаем m₁=0,7

m₂ – коэффициент включения нагрузки в цепь базы первого УПЧ

m₂= (0,1 – 0,2); принимаем m₂=0,15

Y_21пч – крутизна характеристики транзистора в режиме преобразования, мА/В;

Y_21пч = 0,5×Y_21э, (26)

где R = (10 – 15)×10³ Ом – характеристическое сопротивление контуров фильтра сосредоточенной селекции; принимаем R=12кОм

K_ф = 0,2 – 0,25 – коэффициент передачи ФСИ; принимаем K_ф = 0,25

Y_21пч = 0,5×26 = 13 мА/В;

Приняв следующие значения m₁ = 0,7; m₂ = 0,15; K_ф = 0,25; R = 12кОм определяем коэффициент усиления ПЧ

К_пч = 0,7×0,15×0,25×0,013×12×10³ = 4,095

Для определения коэффициента усиления каскада УПЧ рассчитывают устойчивый коэффициент усиления по формуле

, (27)

где Ск – проходная ёмкость транзистора, принимаем 4 пФ;

f_пр – промежуточная частота, равная 465кГц;

Y_21Э – крутизна характеристики транзистора, мА/В

В каскаде УПЧ применяем транзистор КТ 357А

Рассчитываем устойчивый коэффициент усиления УПЧ

К_упчуст=6,3Ö26×10^-3/465×10³×4×10^-12=23,54

Необходимое количество каскадов УПЧ определяется по формуле

N_упч =(lg К_н' – lg К_пч)/lg К_упчуст, (28)

N_упч =(lg 4284 – (lg 4,095+lg 3+lg2) /lg 23,54 =1,63

Таким образом, для обеспечения заданной чувствительности приёмника должно быть 2 каскада УПЧ.

Избирательность по соседнему каналу Se, создаваемую входной цепью приёмника определяем по формуле:

, дБ, (29)

где N– число каскадов УРЧ;

∆f – стандартная расстройка, равная 9 кГц для километрового; гектометрового и декаметрового диапазонов;

f_cmax – максимальная частота сигнала, МГц;

Q_эк. – ранее выбранная добротность контуров входной цепи и УРЧ

____________________________

Se¢=(0+1) 20lgÖ1+2×9×10³×1,17/0,285×10⁶=1,7 дБ

Избирательность по соседнему каналу Se_фси, которую должен обеспечить ФСИ определяется по формуле

Se_фси = Se – (Se' + Se_упчобщ), [дБ] (30)

где Se – заданная избирательность по соседнему каналу, [дБ]

Se_фси = 45 – (0,17 + 6) = 38,83 дБ

Выбираем тип пьезокерамического фильтра, у которого избирательность по соседнему каналу не менее полученного выше значения и полоса пропускания

П_фси = П/α, (31)

где α = 0,8 – 0,9 – коэффициент расширения полосы.

П_фси = 15,4/0,8 = 19,25кГц

В качестве нагрузки преобразователя частоты используется ФСИ, состоящий из пьезокерамических-звеньев, то необходимо определить количество звеньев (n_фси), при котором будут обеспечиваться частотная избирательность Se_фси и полоса пропускания П_фси. Для определения количества звеньев фильтра рассчитывают необходимую эквивалентную добротность контуров ФСИ:

Q_эк.фси = (2×√2)×465/ П_фси, (32)

Q_эк.фси = (2×√2)×465/12,5 =68,32

Должно выполняться условие

Q_эк.фси< (0,6 – 0,8) Q_конфси. (33)

где Q_конфси = 200 – максимальная добротность контуров ФСИ

68,32< 0,8×200

68,32 < 160

Относительную расстройку α_е и обобщённое затухание β_е находим по формулам: