Расчет параметров транзисторов в режиме преобразования [8]

1.2.4 Расчет параметров транзисторов в режиме преобразования [8]

Активную составляющую полной входной проводимости  рассчитываем по формуле

Активную составляющую полной выходной проводимости  рассчитываем по формуле

Модуль полной проводимости прямой передачи рассчитываем по формуле

Входную емкость  рассчитываем по формуле

Выходную емкость  рассчитываем по формуле

1.2.5 Расчет числа контуров преселектора

Величину ослабления зеркального канала рассчитываем по формуле

где  – максимальная частота расширенного диапазона

 – промежуточная частота

 – эквивалентная добротность нагруженных контуров преселектора

 – число контуров преселектора

В диапазоне УКВ согласно [3] принимаем ,

Находим величину ослабления зеркального канала  при n = 1

Так как полученное ослабление зеркального канала () меньше требуемого (), то выбираем двухконтурную входную цепь. При двухконтурной входной цепи .

Определяем необходимость применения УРЧ по формуле

где N – коэффициент шума

Еа = 20 мкВ – требуемая чувствительность

κ = 1.3810^-23 Дж/К – постоянная Больцмана

Т₀ = 290 К – стандартная температура

П_ш = 1.1·П – эффективная шумовая полоса

Rа = 75 Ом – активное сопротивление антенны

γ = 40 Дб (100 раз) – минимально-допустимое отношение сигнал/шум

Так как заданное ослабление зеркального канала обеспечивает двухконтурная входная цепь, но не выполняется условие N ≥ 200, то согласно [3] применяем УРЧ.

Ослабление на частоте равной промежуточной рассчитываем по формуле

где n = 1 – число контуров преселектора

f – крайняя частота диапазона, наиболее близкая к промежуточной

Берем

Так как полученное ослабление на промежуточной частоте () что больше требуемого (), то необходимая избирательность по промежуточному каналу будет обеспечиваться контуром входной цепи.

1.2.6 Выбор и обоснование схемы преобразователя частоты

Транзисторные преобразователи бывают двух типов:

-  преобразователи частоты с отдельным гетеродином;

-  преобразователи частоты с совмещенным гетеродином;

Выбираем транзисторный преобразователь частоты с отдельным гетеродином, его достоинствами являются: простота настройки, независимость режимов работы транзисторов в гетеродине и смесителе и более устойчивая работа на высоких частотах в диапазоне УКВ.

Выбор устройств управления настройкой приемника

Определяем коэффициент перекрытия диапазона по формуле

Для перестройки контуров входной цепи и гетеродина применяем конденсатор переменной емкости КПЧ – 3Б двух секционный с общим ротором, предназначенный для применения в схемах перестройки УКВ блоков радиовещательных и ТВ приемников. Минимальная емкость конденсатора С_min= 4пФ, максимальная емкость конденсатора C_max= 20пФ.

К достоинствам схем с применением конденсаторов переменной емкости является:

-простота применения

-сравнительно высокая стабильность параметров варикапа

-большой реализуемый коэффициент перекрытия емкости.

Эквивалентную емкость контура С_кэ рассчитываем по формуле

где С_max – максимальная емкость

С_min – минимальная емкость

Емкость схемы контура  рассчитываем по формуле

где С_м – емкость монтажа

С_L – собственная емкость катушки контура

С_вн – емкость, вносимая в контур транзистором

Согласно таблице 4.6 [2] берем С_м = 5.5 пФ, С_L = 2.5 пФ, С_вн = 0.

Дополнительную емкость , которую необходимо включить в контур, рассчитываем по формуле

Так как выполняется условие  ≥ 0, то согласно [2], емкость выбрана правильно.

Максимальную и минимальную эквивалентные емкости контура С_эмах, С_эмin рассчитываем по формулам

1.2.7 Выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты

Исходя из заданного значения коэффициента прямоугольности фильтра промежуточной частоты К_{П 0,01}=2.5 по таблице 6.1 согласно [4] выбираем УПЧ с двухконтурными каскадами при критической связи β=1:

m=5 – число избирательных систем

Ψ=1.14 – отношение полосы пропускания отдельного резонансного контура к полосе пропускания УПЧ с числом избирательных систем равным пяти.

1.2.8 Выбор схемы УРЧ

В качестве УРЧ выбираем однотранзисторную схему с общим эмиттером. Данная схема позволяет получить максимальное усиление номинальной мощности при малом уровне собственных шумов.

1.2.9 Выбор схемы ограничителя амплитуды и частотного детектора

Амплитудные изменения ЧМ сигнала обуславливаются влиянием различного вида помех и внутренними шумами радиоэлектронных приборов. Для устранения этих паразитных амплитудных изменений в приемниках ЧМ сигнала применяют АО.

Для ограничения амплитуды и детектирования сигнала, а также предварительного усиления низкочастотного сигнала используем интегральную микросхему К174УР1. Микросхема представляет собой усилитель-ограничитель с частотным детектором и предварительный усилитель низкой частоты.

Определение необходимости применения АРУ.

По заданию эффективность АРУ должна обеспечивать изменение выходного напряжения не более чем:  (1.41 раза), при изменении входного напряжения  (316.2 раз).

Используемый в микросхеме К174УР1 АО обеспечивает подавление АМ на 56 дБ (630.9 раз).

Рассчитываем изменение выходного напряжения по формуле

где  – изменение выходного напряжения (в разах)

 – заданное изменение входного напряжения (в разах)

 – коэффициент подавления АМ амплитудного ограничителя (в разах)

Дополнительную АРУ не применяем, так как амплитудный ограничитель обеспечивает изменение выходного напряжения не хуже заданного.

1.2.10 Определение необходимого коэффициента усиления от входа до амплитудного ограничителя [8]

При приеме на внешнюю антенну необходимый коэффициент усиления К_Н рассчитываем по формуле

где U_АО – амплитуда напряжения на входе АО

Е_А – чувствительность приемника

Согласно рисунку Б.3.а принимаем U_АО = 5 мВ.

Необходимый коэффициент усиления с учетом разброса параметров транзисторов рассчитываем по формуле

Необходимый коэффициент усиления берем равным

Определение устойчивого коэффициент усиления каскадов

Устойчивый коэффициент усиления преобразователя рассчитываем по формуле

Устойчивый коэффициент усиления УПЧ рассчитываем по формуле

где Y_21э – полная проводимость прямой передачи транзистора УПЧ

С_к – емкость коллектора

Определение числа каскадов линейной части приемника [8,4]

Коэффициент усиления тракта высокой частоты К_ВЧ с преобразователем, нагруженным на УПЧ, рассчитываем по формуле

где К_ВХ.Ц – коэффициент передачи входной цепи

К_пр – коэффициент усиления преобразователя

К_УРЧ – коэффициент усиления УРЧ.

Согласно [2] и рассчитанного К_уст.пр принимаем:

К_ВХ.Ц = 2; К_УРЧ = 5; К_ПР = 2

Коэффициент усиления двухконтурного каскада настроенного на промежуточную частоту рассчитываем по формуле

где: f_ПР – промежуточная частота

β – параметр связи контура

 – модуль полной проводимости прямой передачи

m2 – коэффициент включения контура в цепь базы

С_Э – эквивалентная емкость контура

d_Э – эквивалентное затухание контура

Коэффициент включения контура в цепь базы рассчитывается по формуле

Эквивалентная емкость контура рассчитывается по формуле

Рассчитываем коэффициент усиления двухконтурного каскада:

где: П – сквозная полоса пропускания приемника

Ψ – отношение полосы пропускания отдельного резонансного контура к полосе пропускания УПЧ с числом избирательных систем равным пяти

;

Исходя из рассчитанных коэффициентов усиления для отдельных каскада приемника рассчитаем ожидаемый коэффициент усиления линейной части приемника К₀ по формуле

Так как соблюдается условие К₀ ≥ К’_н, то выбор каскадов высокочастотной части приемника считаем законченным.

1.2.11 Структурная схема приемника

Рисунок 1.1 – Структурная схема приемника