Проектирование приемного устройства

18,67. Подставляя полученные величины вычислим возможный коэффициент усиления тракта промежуточной частоты при трёх каскадах:

, что больше требуемого К_{0 пр}.

8.Проверка осуществимости  АРУ. 

Для транзисторных приёмников степень изменения коэффициента усиления одного каскада под действием  системы АРУ: . Выбираем Л₁=8. Определим требуемое усиление приёмника под действием системы АРУ: Л_т=a/b =1000/2,5=400. Считая, что все управляемые каскады идентичны, определим число регулируемых каскадов:

. Будем регулировать первые  три каскада УПЧ. На этом  предварительный расчёт заканчиваем.  Блок-схема приёмника будет выглядеть  следующим образом:

преселектор к УНЧ

Рис1.Блок-схема супергетеродинного приёмника.

 

Расчёт  каскадов супергетеродинного прёмника КВ диапазона.

1.Расчёт усилителя  высокой частоты.

L

VT1 С2 L_к L_св С3

R3

 

R2 C1 R1 R4 Ек

 

Рис 2. Схема транзисторного УРЧ.

 

Будем предварительно полагать полное включение контура в цепь коллектора (р₁=1) и неполное ко входу следующего каскада с р₂»0,15. Примем собственную ёмкость катушки С_L=3пФ; среднюю ёмкость подстроечного конденсатора С_п=10пФ;ёмкость монтажа С_м=10пФ состоящей ёмкости монтажа в цепи коллектора С_м1=5пФ и в цепи базы С_м2=5пФ; минимальную ёмкость контурного конденсатора С_мин=7пФ. Ёмкость контура без учёта переменной ёмкости будет равна: С_S=С_п+С_L+р₁²(С_м1+С₂₂)+р₂² (С_м2+С₁₁)=10+3+(5+10)+0,15²(5+50)»29 пФ.

Минимальная индуктивность  L_min= (0.2..0.3) мкГн

Вычислим сопротивления  цепи питания транзистора, полагая  что:

-допустимое падение напряжения  на сопротивлении фильтра коллекторной  цепи DU_RФ=1В;

-требуемый коэффициент  стабильности коллекторного тока g=1,5ё3;

-интервал температур  в градусах Цельсия, в пределах  которого должна обеспечиваться  темпе-

ратурная компенсация коллекторного тока DТ=80°С.

Тогда: . Выберем R_-1=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 R_ф=160 Ом.

Ёмкость С_б2 должна удовлетворять неравенству: . Выберем С_б2=100нФ. Определим индуктивность контурной катушки из выражения:

. Выберем 150 мкГн.

Вычислим параметры эквивалентной  схемы каскада:

G₁=g_вых+g₁₂+g_cх=4,5+3+0=7,5мкСим и G₂=g_вх+g_cх=0,21*10^-3+(7500)^-1+(3600)^-1=0,62 мкСим.

После этого рассчитаем максимально  возможный коэффициент усиления каскада:

<К_0уст=2,5 –условие выполняется. Теперь рассчитаем коэффициенты включения:

.

.

Проверим необходимое  ослабление зеркального канала:

»68,6дБ.

На этом расчёт УРЧ эакончим.

 

2. Расчёт входной  цепи с внешнеёмкостной связью.

 

Рассчитываемая схема  представлена на рис.3. Для начала определим  величину ёмкости связи С_св. От её величины зависит влияние антенной цепи на входной контур. С увеличением этой ёмкости за счёт большого влияния цепи антенны расширяется полоса пропускания входной цепи, ухудшается избирательность и изменяется настройка контура. Малая ёмкость связи вызывает уменьшение коэффициента передачи входной цепи. С учётом ранее сказанного на КВ диапазоне С_св=10..20пФ.

1.Выберем С_св=15пФ.

 

2. Рассчитаем ёмкость  контура с учётом влияния антенны  с учётом того, что

разброс С_{к макс}ёС_{к мин}= (8ё200)пФ: .

3. Далее определим индуктивность  катушки контура по формуле:  . Выберем L=43 мкГн.

4. Приняв эквивалентную  добротность контура Q_э=40 найдём необходимую величину собственной добротности контура: Q_к=(1,2ё1,25)*Q_э= (1,2ё1,25)*40=48ё50.

5.Вычислим сопротивление  потерь контура для этого рассчитаем  характеристическое сопротивление  контура: 

. Отсюда вычислим сопротивление  потерь:

6. Коэффициент передачи  входной цепи при коэффициенте  включения m=1:

.

7.Рассчитаем эквивалентную  проводимость:

G_э=G₀+G_вн=G₀+0,2*(G_A+G_вх)=0,83+0,2*083=0,25 мСим.

8.Рассчитаем коэффициент  включения m =(1-Qэ мах/Qк)Rвх мах*Сэ мin*fс мах/159/Qэ мах =

=(1-40/50)25000*100*10^-12*2.182*10⁶/159*40 = 0.2, где R_вх=25кОм (для 1Т310А).

9. Тогда коэффициент передачи  входной цепи при m=0.2 будет  равен: 

, что больше, чем в предварительном  расчёте. 

10.Проверим ослабление  по промежуточной частоте:

11.Найдём коэффициент  усиления преселектора: К_прес=К_вцК²_урч=6*1,82²=19,8.

Рис 3. Входная цепь с внешнеёмкостной связью с антенной.

 

3.Расчёт усилителя  промежуточной частоты .

 

Выпишем данные параметров транзистора на промежуточной частоте  f_пр:

U_к=-5В, I_к=1мА, S₀=Y₂₁=26мА, g₁₂=4,5мкСим ,g_вх=0,21мСим, g_вых=4,5мкСим, С_вх=21пФ, С_вых=11,8пФ, С_к=5пФ, I_к0=5мкА, N_т=9,5. Будем полагать, что монтажные ёмкости цепи коллектора и базы, соответственно С_м1=С_м2=10пФ, равными. Ранее была принята схема с общим эмиттером при нагрузке из двух связанных контуров при максимальной связи. Положим g=1.5, DU_Rф=2В и DТ=80°С, тогда расчёт элементов схемы питания УПЧ такой же, как и в УРЧ. Тогда:

. Выберем R₁=270 Ом.

. Выберем R₃=1 кОм.

.Выберем R₂=160Ом

Теперь произведём расчёт С₁, R_ф и С_ф :

(выбираем 200нФ).

(выбираем 200Ом).

(выберем 100нФ).

Согласно предварительному расчёту К_опр=1032=60,2дБ. Подставим эту величину в формулу расчёта необходимого усиления каскада: =20дБ.

При трёх каскадах УПЧ эквивалентное  затухание контуров должно быть:

1. Положив значение возможного  относительного изменения входной  и выходной ёмкости транзистора  b=0.1 определим минимально допустимое  отношение эквивалентной ёмкости  контура каскада к ёмкости,  вносимой в контур транзисторами:

. Предельное затухание контуров  определим по формуле:

. Находим коэффициент усиления  каскада, учитывая что при трёх каскадах h_макс=1,63, по формуле:

, что существенно превышает  требуемую величину.

 

Полагая р₁=1 определим эквивалентную ёмкость контура и его индуктивность:

,

. Далее определяем коэф-

фициенты включения контуров: р₁=1, т.к. L>L_min=250мкГн, тогда надо рассчитать только р₂:

. На этом расчёт УПЧ закончим.

 

4.Расчёт преобразователя  частоты с пьезомеханическим фильтром

ПФ1П-4-3 и отдельным  гетеродином.

от гетеродина

 

Рис.4 Преобразователь частоты  с отдельным гетеродином.

 

В данном преобразователе  рассчитаем только смесительную часть.

1.Определяем параметры  транзистора в режиме преобразования  частоты:

S_пр=0,3S_max=0,3*30=10 мА/В;

R_вх.пр=2R₁₁=0,2*1500=300 Ом;

R_вых.пр=2R₂₂=2*200*10³=400 кОм;

С_вых.пр=С₂₂=8 пФ; С_вх.пр=С₁₁=70 пФ.

2.Согласование транзистора  смесителя с фильтром осуществляем  через широкополосный контур. Определим  коэффициент шунтирования контура  входным сопротивлением фильтра  и выходным сопротивлением транзистора,  допустимый из условий обеспечения  согласования:

 

.

3.Определим конструктивное  и эквивалентное затухание широкополосного  контура:

, где Q_эш=20 –добротность широкополосного контура.

4.Определяем характеристическое  сопротивление контура, принимая  коэффициент включения в цепи  коллектора m₁=1:

5.Определим коэффициент  включения контура со стороны  фильтра:

.

6.Эквивалентная ёмкость  схемы:  .

7.Ёмкость контура: С₂=С_э-С_вых.пр=174-70=104 пФ. Выберем С₂=100 пФ.

8.Определим действительную  эквивалентную ёмкость схемы:

C_э^’=С₂+С_вых.пр=100+70=170 пФ.

9.Индуктивность контура:  .

10.Дествительное характеристическое  сопротивление:

.

11.Резонансный коэффициент  усиления преобразователя:

.

 

12.Индуктивность катушки  связи с фильтром, приняв k_св=0,5:

.

13.Рассчитаем С₂: .

14.Рассчитаем С₁: .

 

3.Расчёт амплитудного  детектора.

В детекторе используем тот  же транзистор, что и в УПЧ.

1.Определим R_н из условия малого шунтирования следующего каскада:

R_н=(5..10) R_вхн=(5..10) кОм.Ю G_н=0,2мСм.

2.Рассчитаем крутизну  детектора:  .

3.Найдём эквивалентное  сопротивление нагрузки по переменному  току:

, где DU_k=4В, DI_k=1мА при U_бэ=const.

 

ЮR_н~=1,1кОм.

4.Определим коэффициент  передачи: .

5.Определяем ёмкость нагрузки: .

6.Определим ёмкость С3:

7.Рассчитаем элементы  цепи питания. Для этого найдём  I_дел=(50..100)I_к0=(50..100)*20*10^-6=2 мА.

и .

8.Вычислим ёмкость С1: .

9.Найдём входное сопротивление:  R_вх=10r₁₁=10*300=3 кОм и С_вх=С₁₁/10=5/10=0,5пФ.

10. Рассчитаем коэффициент  включения:  . Примем m₂=1.

11.Вычислим напряжение  на входе УНЧ: U_{вх унч}=U_mдК_дm₂=0.4*9*1=3.6В.

На этом расчёт амплитудного детектора закончим.

 

 

Рис. 7. Принципиальная схема  АРУ транзисторного приёмника.

 

В этом расчёте применим транзистор типа 1Т322А. В соответствии с требуемой требуемой глубиной регулирования будем иметь: ³.

Учитывая, что U_рмакс=0,5В и U_{mвыхмин}= U_выхУПЧ=1В, определим требования к усилению в цепи регулирования: . Следовательно, поставленные к системе АРУ требования можно удовлетворить без дополнительного усиления, полагая, что коэффициент передачи детектор-АРУ должен быть К_ді0,8.

Примем сопротивления R₄=680Ом и R₁=3.5кОм. Тогда для сохранения исходного смещения на базах регулируемых транзисторов найдём силу тока I_п1, протекающего через сопротивление R₄:

. Приняв U_R5=0 и число регулируемых каскадов n=3 найдём R₂:

 

. Выберем R₂=4.7 кОм.

Сопротивление нагрузки детектора  АРУ R₃ вычислим на основании требуемого коэффициента передачи детектора (К_ді0,8), предварительно вычислив вспомогательный коэффициент q: тогда .

Выберем R₃=510 Ом, при этом необходимое условие R₃Ј0,2*(R₁+R₂+R₄)=0.2*(3.5+0.68+4.7)=1,78.

Для определения элементов  схемы задержки зададимся R₈=2 кОм и найдём:

.

Применим однозвенную  структуру фильтра АРУ, при этом сопротивление фильтра будет R₂. Постоянную времени фильтра АРУ при помощи следующего выражения, предварительно вычислив параметр М:

При заданной длительности переходного  процесса t_АРУ=0,5с получим:

. Ёмкость фильтра должна быть: . Выберем С₂=1,5 мкФ. Чтобы обеспечить реализацию однозвенной структуры фильтра АРУ, постоянная времени нагрузки детектора должна быть:

R₃C₃Ј0.1R₂C₂, тогда: . Выберем С₃=1,5мкФ.

На этом расчёт курсового  проекта закончим.