Расчет системы частотной автоподстройки частоты (ЧАП)

3.8 Расчет системы частотной автоподстройки частоты (ЧАП)

Эта система приемного устройства на данный момент практически рассчитана. В систему ЧАП входят: частотный дискриминатор или частотный детектор, фильтр нижних частот ФНЧ, при необходимость усилитель постоянного тока и управляемый элемент. В качестве частотного детектора системы ЧАП будем использовать рассчитанный ранее частотный детектор. В качестве управляемого элемента (управителя частоты) в контуре гетеродина приемника используем соединение варикапов, см. принципиальную схему приведенную на рис3.5.

Исходя из особенностей дробного детектора и нашего управляемого элемента можно сказать, что для того чтобы система ЧАП работала, достаточно в схеме поставить ФНЧ.

Так как в ТЗ на систему ЧАП нам не заданны никакие требования, нам осталось рассчитать только ФНЧ. Он нужен чтобы отфильтровать постоянную составляющую, которая образуется при образовании расхождения между промежуточной частотой полученной и той на которую рассчитан приемник на выходе частотного дискриминатора. Эти расхождения могут возникнуть в результате: нестабильности частоты гетеродина (физически невозможно построить бесконечно стабильные генераторы), нестабильности частоты передатчика, если данная схема используется в автомобильном приемнике то из-за движения автомобиля (Доплеровский эффект)

Упрощенная структурная схема используемой в разрабатываемом приемнике ЧАП приведена на рис 3.8.

Рис3.8.

Полосу ФНЧ можно выбрать из следующего соображения. Нижняя частота спектра нашего сигнала f_н=31.5 Гц, нужно чтобы эта частота, как самая низкая из всех возможных не прошла с выхода ЧД на управляемый элемент, иначе, даже при правильной настройке гетеродина приемника, то есть когда ошибка настройки равна 0, контур гетеродина будет постоянно перестраиваться. Возьмем это значение частоты за граничную частоту ФНЧ по уровню –3дБ.

Рассчитаем ФНЧ принципиальная схема которого приведена на рис 3.9

Рис 3.9.

Дроссель в схеме стоит для предотвращения попадания ВЧ составляющей в ЧД.

Выберем R₁=10⁵ Ом, его значение нужно выбирать большим, для того чтобы ЧД шунтировался как можно меньше.

Исходя из выбранного R₁ находим емкость С₁

(3.118)

Выбираем С₁=3.3 мкФ.

Дроссель не рассчитываем, принимаем Др1=0.1 Гн.

3.9 Конструктивный расчет

Современные радиоприемные устройства выполняются на печатных платах, часто с применением поверхностного монтажа и бескорпусных элементов. Наиболее ответственными конструктивными элементами являются катушки индуктивности, так как от их исполнения напрямую зависит добротность контуров, а следовательно и полоса пропускания. Поэтому применяют специальные типы намотки, вжигание провода в каркас, покрытие хорошо проводящими материалами и многое другое. Далее сделан расчет цилиндрической экранированной катушки, применяемой во входной цепи, с однослойной сплошной намоткой.

Важную роль играет размещение элементов на плате и трассировка соединений. От этого зависит устойчивость работы, отсутствие паразитных излучений и самовозбуждения. Можно выполнить приемник в виде отдельных экранированных блоков. Кроме всего прочего такое построение облегчает ремонт.

Наиболее важным параметром приемника является надежность. Высокая надежность достигается применением качественных компонентов и качественной сборкой.

Расчет катушки индуктивности.

Определяем индуктивность катушки без экрана, принимая коэффициент, зависящий от соотношения размеров катушки h=0.6.

(4.1)

где L_э=10.1 нГн – индуктивность катушки стоящей в ВЦ,

D=3 мм – диаметр каркаса катушки,

D_э=2·D – диаметр экрана.

Выбираем для намотки провод ПЭВ-2, диаметром без изоляции d=1мм, для которого диаметр провода катушки d₀=1.11 мм, коэффициент неплотности намотки a=1.5.

Число витков на один сантиметр длинны намотки

(4.2)

Вспомогательный параметр

(4.3)

По графику приведенному в [5], находим отношение  

Длинна намотки

 (4.4)

Число витков намотки

 (4.5)

Длинна каркаса

(4.6)

Высота экрана

(4.7)

Заключение

Цель поставленная в задании достигнута. Разработанное радиоприемное устройство отвечает условиям задания и обеспечивает необходимую чувствительность и избирательность. В разработанном устройстве применена современная элементная база (перестройка частоты варикапами, использованы фильтры ПКФ, p-i-n диоды и так далее).