Смекни!
smekni.com

Радиоприемное устройство для приема сигналов типа F3EH (стр. 2 из 8)

Для уменьшения числа усилительных каскадов и упрощения конструкции в тракте радиочастоты приемников прямого усиления используются регенеративные и суперрегенеративные усилители. В приемнике с регенеративным усилителем за счет положительной обратной связи в резонансный контур вносится отрицательное сопротивление, частично компенсирующее потери в нем, что увеличивает коэффициент усиления. Однако такие приемники обладают невысокой устойчивостью, так как работают в режиме близком к самовозбуждению. При этом возможно проникновение генерируемых колебаний в антенну, а их излучение ведет к усилению помех другим приемником, что крайне нежелательно с точки зрения электромагнитной совместимости.

В суперрегенеративном приемнике положительная обратная связь с УРС периодически изменяется с некоторой вспомогательной частотой, значительно превышающей частоту модуляции сигнала. Суперрегенеративному приемнику, как и регенеративному, свойственны искажения сигналов и интенсивные паразитные излучения, что не отвечает требованиям электромагнитной совместимости. Их достоинством является малая мощность источников питания при минимальных размерах и массе. Поэтому подобная структура используется для портативных приемников, допускающих большой уровень искажений.

Наибольшее распространение для подавляющего большинства радиосистем различного назначения получила супергетеродинная структура приемника с одно- или многократным преобразованием частоты (рис.2.1).

Часть приемника – преселектор, включающий ВЦ и УРС, подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию по частоте. С выхода преселектора напряжение сигналов и помех поступает на преобразователь частоты (ПЧ), где происходит изменение несущей частоты сигнала



Рис.2.1. Структурная схема приемника супергетеродинного типа

Для этого сигнал и колебания местного генератора - гетеродина (Г) одновременно воздействуют на смеситель (См), представляющий собой нелинейный или параметрический элемент.

В результате на выходе смесителя возникает колебание, содержащие

составляющие с частотой сигнала

и его гармоник, гетеродина
и его гармоник и большое число комбинационных составляющих с частотами
(n,m=0,1,2...- целые числа). Одна из этих комбинационных частот и используется в качестве новой несущей частоты выходного сигнала, называется промежуточной частотой:

(2.1)

Поскольку сигнал несет в себе полезную информацию, в процессе преобразования частоты эта информация должна сохраняться, то есть ПЧ должен быть линейным. Таким образом, в процессе преобразования частоты происходит перенос спектра сигнала в область промежуточной частоты без нарушения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Частотно-избирательные блоки, расположенные за смесителем, настроены на частоту

и называются усилителями сигналов промежуточной частоты (УСПЧ). Промежуточная частота
всегда фиксирована, не зависит от частоты принимаемого сигнала
и выбирается намного ниже частоты сигнала. Поэтому на частоте
легко обеспечить требуемое устойчивое усиление. Так как УСПЧ не перестраивается по частоте, то это позволяет получить в супергетеродинном приемнике высокую частотную избирательность при неизменной полосе пропускания, а также реализовать оптимальную фильтрацию сигнала от помех, применяя согласованные фильтры на промежуточной частоте. Таким образом, в супергетеродинном приемнике устраняются основные недостатки приемника прямого усиления.

Наиболее часто, ввиду своих достоинств, применяется супергетеродинная схема.

Разрабатываемый приемник работает в диапазоне УКВ, с частотной модуляцией.

2.1. Определение ширины полосы пропускания ВЧ тракта.

Полоса пропускания высокочастотного тракта без системы АПЧ определяется формулой:

, (2.2)

где

- ширина спектра принимаемого сигнала, Dfсп=190 кГц,

dс ,dг - относительная нестабильность несущей частоты сигнала dс=0 и частоты гетеродина,dг=10-3(гетеродина по схеме с общим эмиттером, без кварцевой стабилизации),

dпр=10-3, относительная нестабильность собственной частоты контуров тракта ПЧ приемника,

dн=10-3, относительная погрешность установки при беспоисковой настройке,

Fд мах=0, мах доплеровский сдвиг частоты (считаем приемник не передвигается с большой скоростью).

Fпр=10.7 МГц, промежуточная частота. Она будет определена и выбрана ниже, также будет доказано, что достаточно одного преобразователя частоты для обеспечения требований связанных с избирательностью по зеркальному каналу.

Подставляя приведенные данные в (4) получим,

Пf»400кГц

Для решения вопроса о необходимости применения АПЧ вводим коэффициент расширения полосы пропускания:

(2.3)

Так как

, то целесообразно применение системы АПЧ. В этом случае необходимую полосу пропускания приемника находим по следующей формуле:

(2.4)

где КЧАП – коэффициент подстройки системы ЧАП, КЧАП=15,

2.2 разбивка рабочего диапазона на поддиапазоны

Выбор способа разбивки диапазона частот приемника на поддиапазоны определяется следующими факторами:

А) классом приемника, назначением, условиями экспулатации;

Б) диапазоном рабочих частот и способом перестройки приемника поддиапазоне;

В) видом системы установки и индикации частоты настройки.

В целях унификации аппаратуры примем предопределенные решением ГКРЧ от 27.06.95 Протокола №6 поддиапазоны принимаемых частот таб.1. На вопрос о практической реализуемости КД=1.22, с помощью варикапов можно обеспечить КД порядка 1.2 – 1.6.

Название поддиапазона

Диапазон частот, МГц

КД

УКВ-1

65.8 – 74 1.109
УКВ-2 88 – 108 1.22

Таб.1

2.3 Расчет параметров АРУ

Принимаем схему АРУ, в которой регулировка усиления производится путем изменения тока эмиттера.

Принимаем степень изменения коэффициента усиления одного регулируемого каскада Л=10 раз.

Требуемое изменение коэффициента усиления приемника под действием АРУ нам задано Лм=60 дБ

Необходимое число регулируемых каскадов

(2.5)

Количество регулируемых каскадов принимаем равным 3.

2.4 Выбор транзисторов и расчет их параметров

Выбор транзисторов для высокочастотного тракта приемника необходимо производить из следующих соображений:

1) превышение предельной частоты усиления fг в несколько раз (5 - 10) по сравнению с максимальной рабочей частотой транзистора в данной конструкции:

2) наличие параметров обеспечивающих выполнение заданных требований;

3) минимальная стоимость.

В качестве усилительного элемента пригоден транзистор КТ399, его параметры приведены в таб.2.

Ск, пФ tк, пс h21э fг,ГГц Uэрли Кш,дБ
1.7 8 100 1.8 100 2

Таб.2.

Выбираем режим работы транзистора, при котором Ik=3.5мА, при данном значении оптимальный коэффициент шума.

Дифференциальное сопротивление базы

(2.6)

Входное сопротивление БТ по схеме с ОБ

(2.7)

Определяем активные и реактивные составляющие Y параметров на частоте fmax=108 МГц.

Для этого предварительно находим вспомогательные коэффициенты

(2.8)

(2.9)

(2.10)

Выходная полная проводимость в режиме полного сигнала (в схеме с ОБ)

(2.11)

Активная составляющая выходной полной проводимости Y22

(2.12)