Смекни!
smekni.com
Коммуникации и связь

Устройства приема и обработки сигналов (стр. 2 из 4)

mчм – максимальное значение индекса частотной модуляции, определяемое по формуле 1.2.2.

mчм = ∆fm / FВ = 40∙103 / 9∙103 = 4,4

где ∆fm – девиация частоты.

Полосу пропускания ВЧ тракта обычно стремятся уменьшить до минимально возможной, поскольку с уменьшением полосы повышается чувствительность и избирательность приемника, но при этом соответственно повышаются требования к стабильности частоты гетеродинов. Для разрешения этого противоречия в относительно несложных приемниках используют систему АПЧ. В общем случае отклонение промежуточной частоты приемника за счет нестабильности частот определяется по 1.2.3:

где, δс и δг – относительные нестабильности несущей частоты принимаемого сигнала и частоты гетеродина приемника, для радиовещания δс= δг= 10-6,

δн=10-3 - погрешность настройки приемника по шкале,

δпр= 3∙10-3 - относительная погрешность и нестабильность промежуточной частоты приемника,

fc= 78∙106 Гц - максимальная частота диапазона принимаемых сигналов,

fг= 88.7∙106 Гц - максимальная частота гетеродина,

fпр= 10,7∙106 Гц - значение промежуточной частоты приемника.

Для исключения ухудшения качества приема полосу пропускания приемника выбирают шире реальной ширины спектра сигналов на ∆fзап = 2∆fпр = 188,6∙103 Гц, то его можно существенно уменьшить, используя систему автоматической подстройки частоты гетеродина; требуемая полоса приемника при этом соответственно уменьшится, 1.2.4.

П = Пс + 2∆fпр / Капч = 136∙103 + 188,6∙103 / 5 =173∙103 Гц

где Капч=5 – коэффициент АПЧ.

1.3. Выбор промежуточной частоты

Сложность принципиальной схемы и конструкции супергетеродинного приемника в значительной мере зависят от правильного выбора промежуточной частоты (ПЧ). ПЧ выбирают вне диапазона принимаемых частот, по возможности удаляют от границ поддиапазонов и от частот, на которых работают мощные радиостанции. При более высокой ПЧ легче обеспечить необходимую избирательность по зеркальному каналу. При более низкой ПЧ легче получить узкую полосу пропускания приемника и высокую избирательность по соседнему каналу при конструктивно осуществимых затуханиях контуров.

При определении значения промежуточной частоты будем руководствоваться значением избирательности по зеркальному каналу и выбранным типом транзистора. В качестве транзистора был выбран биполярный. Поэтому промежуточная частота рассчитывается по 1.3.1. для преселектора из двух контуров.

fпр = 0,25∙ dэ∙ fmax ∙2√σз ∙ (1 + (qр) 2) = 0,25∙0,025∙78∙106 ∙ 2√56∙(1+(1) 2) = 9,8∙106 Гц

где dэ = 1/Qэ =0,025, где Qэ =Qк/q = 100/2.5. = 40 – реально достижимая эквивалентная добротность контура ВЦ,

Qк = 100 – конструктивная добротность,

q = 2,5 – коэффициент шунтирования контуров транзисторами,

fmax = 78∙106 Гц – максимальная частота диапазона,

qр = 1 – параметр рассогласования антеннофидерной системы и входа ВЦ,

σз = 56 – избирательность по зеркальному каналу, заданная в ТЗ.

Полученное значение близко к 10,7∙106 Гц из ряда стандартизированных значений промежуточной частоты, поэтому в качестве промежуточной частоты можно выбрать значение fпр=10,7∙106 Гц.

1.4. Выбор схемы преселектора по требованиям к чувствительности

При выборе структуры и усиления преселектора супергетеродинного приемника исходят из требований к реальной чувствительности, многосигнальной избирательности и условий работы приемника – характера и уровня помех в диапазоне принимаемых частот. В диапазонах ДВ и СВ и нижней части КВ чувствительность приемников ограничена внешними помехами естественного и промышленного происхождения. На более высоких частотах уровень внешних помех уменьшается и становится соизмеримым с уровнем собственных шумов приемника. В диапазоне УКВ коэффициент шума Fш. доп определяется по формуле 1.4.1.

где Е = 16∙10-6 В – реальная чувствительность, заданная в ТЗ,

k =1,38∙10-23 Дж/град – постоянная Больцмана,

Т1=290 К – стандартная температура приемника,

Пс = 173∙103 Гц – полоса приемника,

r = 75 Ом – сопротивление антенны,

hvx = 6 – отношение сигнал/шум на входе приемника, рассчитываемое по формуле 1.4.2

где hvix = 20 - отношение сигнал/шум на выходе приемника,

FВ = 9000 Гц – верхняя частота спектра модулирующего сигнала,

Пс = 173∙103 Гц – полоса приемника.

В переводе в децибелы Fш. доп=29 дБ, а так как коэффициент шума выбранного транзистора составляет Fш. тр =7 дБ, т.е.2 Fш. тр< Fш. доп <4 Fш. тр, то можно добавить однокаскадный УРЧ.

1.5. Выбор схемы преселектора по требованиям к избирательности

Избирательные системы преселектора супергетеродинного приемника обеспечивают ослабление мешающих сигналов по зеркальному, прямому и другим побочным каналам приема. Исходными данными для определения вида избирательных систем преселектора являются значения избирательности по прямому и зеркальному каналу, заданные в ТЗ, а также данные из пункта 1.3. и 1.4, а именно, что преселектор построен из двух контуров, один в ВЦ, другой - нагрузка УРЧ. Поэтому остается проверить справедливость выбранной структуры преселектора на соответствие избирательности по прямому и зеркальному заданным в ТЗ, формулы 1.5.1. и 1.5.2.

где Se1 – избирательность по прямому каналу,

Qр = 50 – избирательность контура при настройке на частоту, с учетом шунтирования контура,

fnp= 10,7∙106 Гц - значение промежуточной частоты приемника,

fmin= 73∙106 Гц - минимальная частота диапазона принимаемых сигналов.

где Se2 – избирательность по зеркальному каналу,

Qр = 50 – избирательность контура при настройке на частоту, с учетом шунтирования контура,

fnp= 10,7∙106 Гц - значение промежуточной частоты приемника,

fmах= 78∙106 Гц - максимальная частота диапазона принимаемых сигналов.

Полученные значения превышают значения заданные в ТЗ, заданная избирательность по прямому каналу 35 дБ, по зеркальному 35 дБ, поэтому выбор данной структуры построения преселектора вполне оправдан.

1.6. Выбор избирательных систем тракта промежуточной частоты

Основными назначениями УПЧ являются фильтрация полезного сигнала при заданных избирательных свойствах системы или форме АЧХ и обеспечение необходимого усиления для создания условий нормальной работы последующих устройств (демодулятора). Эти основные задачи в определенном смысле являются взаимонезависимыми: избирательные свойства обеспечиваются путем выбора соответствующего типа и числа избирательных систем, а усиление – числом усилительных элементов или интегральных микросхем.

В качестве исходных данных при выборе вида избирательной системы УПЧ является значение коэффициента прямоугольности АЧХ КП 0,001 = 12, заданного в ТЗ. Используя рекомендации изложенные в [1, стр 49], в качестве избирательной системы выбраны два фильтра с двухконтурными каскадами настроенными на одну частоту, с критической связью между контурами, данная избирательная система обеспечивает коэффициент прямоугольности АЧХ КП 0,001 = 7.

1.7. Выбор транзисторов и расчет их параметров

При выборе типа транзисторов учитывают их усилительные, частотные, шумовые и нелинейные свойства, диапазон рабочих температур. Тип транзистора и режим его работы в каждом случае выбирают таким образом, чтобы получить необходимое усиление при возможно меньшей стоимости устройства и потребляемой мощности от источников питания. Учитывая все выше изложенное в качестве транзистора был выбран биполярный транзистор ГТ313А характеризуемый следующими параметрами:

Режим измерения h-параметров: напряжение коллектора Uk=5 В,

ток коллектора Ik=5 mA.

Входное сопротивление h11б=30 Ом.

Коэффициент передачи тока h21э=100.

Коэффициент обратной связи h12б = 2,5∙10-3.

Выходная проводимость h22б=5 мкСм.

Граничная частота коэффициента передачи fгр=300 МГц.

Емкость коллекторного перехода Ск=2,5 пФ.

Постоянная времени цепи обратной связи τк=75 пс.

Коэффициент шума Кш=7 дБ.

Максимальная температура окружающей среды Тmax = +55 С.

Минимальная температура окружающей среды Tmin = - 40 С.

Произведем расчет основных параметров данного транзистора на частоте fm= 78∙106 Гц:

Входное сопротивление транзистора по схеме с общим эмиттером:

где

Входная емкость транзистора по схеме с общим эмиттером:

Коэффициент устойчивого усиления для схемы с общим эмиттером:

 
назад
читать дальше
1
2
3
4
НАПИШИТЕ НАМ
Copyright © Smekni.com. All rigths reserved.