Радиоприёмные устройства

Исходные данные :

1. Диапазон волн - СВ : 525 - 1607 кГц

2. Чувствительность - В

3. Селективность по соседнему каналу -  дБ, что составляет 39,811 раза

4. Селективность по зеркальному каналу - дБ , что составляет 63,096 раза

5. Полоса пропускания приёмника  -  Гц

6. Неравномерность ослабления в полосе

пропускания приёмника - дБ, что составляет 1,884 раза

7. Коэффициенты действия АРУ - a = 900 раз

- b = 2 раза

1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы.

1.1. Определение необходимости использования УРЧ .

Так как у нас  дБ , то примем = 3 дБ , что составляет 1,413 раза

Так как у нас  >  , то нам не надо использовать УРЧ .

Тогда , примем :

Примем  =  = 6.688 раза

1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ .

Так как нам необходимо исп - ть УРЧ , то примем :  =  = 5.5 дБ , что сост. 1,884 раза

Возьмём фактор связи b =  

Тогда максимально допустимая добротность по полосе пропускания , допустимая для получения заданного  , может быть расчитана по формуле :

где  - число фильтров

где  = 10 кГц

Примем  = 2 , тогда :

 Т.е. получили  >  , тогда выберем как среднее ариф. между  и

1.3. Предварительное распределение усиления по трактам .

где - коэффициент усиления входной цепи

 - коэффициент усиления УРЧ

 - коэффициент усиления преобразователя частоты

 - коэффициент усиления УПЧ

Общий коэффициент усиления можно расчитать по формуле :

где  - коэффициент усиления одного каскада УПЧ

Если число контуров , то число фильтров с точки зрения усиления :

В итоге наших вычислений получили , что  >  . Примем  =  = 2 , но нам теперь необходимо добавить апериодический каскад , который только усиливает , с коэффициентом усиления  = 5 .. 10 , и не влияет на селективность .

2. Электрический расчёт каскадов приёмника .

2.1 Входная цепь .

Определим тип переменного конденсатора .

Найдём коэффициент перекрытия по частоте :

где  Ф , а  Ф , т.е.

Так как мы получили большую величину , чем нужно , то нам нужно укоротить  :

Откуда , выражая  , получаем :

В диапазоне СВ ёмкость  состоит из  - подстроечный конденсатор и  - паразитный конденсатор (  =  +  ) .

где  Ф - ёмкость монтажа

 Ф - входная ёмкость

 Ф - ёмкость катушек

Таким образом , получили  = 20,73 пФ

Определим индуктивность контура  :

Таким образом , получили  = 175,3 мкГн

Теперь найдём индуктивность связи  .

Для этого сначала необходимо определить  - максимальную резонансную частоту антенны :

где  = 50 пФ - минимальная паразитная ёмкость антенны

 = 10 мкГн - минимальная паразитная индуктивность антенны

Так как выражена через  , то вычислим коэффициент удлиннения :

где  - неравномерность коэффициента передачи ВЦ

Тогда искомая величина  равна :

То есть получили  = 2,658 мГн

Первые два варианта схем по разному влияют на . При перестройке от  к  при автотрансформаторной связи увеличивается затухание ( т.е.  уменьшается ) и уменьшается m при увеличении частоты , а при внутриёмкостной связи уменьшается затухание ( увеличивается ) , причём довольно резко ( в 27 раз ) . Необходимо скомпенсировать рост добротности с одновременным уменьшение m , для этого будем использовать комбинированную связь . Будем поддерживать  ) .

 Рассчитаем оптимальный вид связи между антенной и ВЦ ( комбинированная связь )

Потребуем , чтобы коэффициент включения m менялся так , чтобы  =  . Это возможно только при комбинированной связи .

где  = 1 кОм - входное сопротивление транзистора УРЧ .

Используя полученные значения  и  , вычислим :

Теперь найдём

1.)

2,)

3,)

( Так как  )

Расчитаем коэффициент передачи входной цепи .

где  

2.2. Расчёт УРЧ

Элементы контура  ,  , такие же как и во ВЦ . Здесь таже комбинированная связь , что и во ВЦ.

Найдём  :

где  = 13 пФ - суммарная паразитная ёмкость

Теперь расчитаем комбинированную связь контура с транзистором преобразователя :

По аналогии с расчётами выше имеет :

Оптимальное рассогласование

где  = 35 кОм

где r - характеристическое сопротивление контура

 = 0,25 А/В - максимальная крутизна выходной ВАХ .

 - входная проводимость

 - выходная проводимость

где - коэффициент устойчивости ,

 = 1,8 пФ - паразитная ёмкость коллекторного перехода

следовательно нам необходимо уменьшать до тех пор , пока  не будет равняться 0,6* , т.е.  .

Таким образом примем , тогда :

2.3. Преобразователь частоты

где  = 0,25 - максимальная крутизна преобразующего элемента

= 0,04 - минимальная крутизна преобразующего элемента

Крутизна преобразования равна :

Определим коэффициенты включения , необходимые для того , чтобы с учётом  и  была обеспечена заданная величина = 0.012

Получили , что  > , следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения  и  , так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6* , т.е. чтобы выполнялось неравенство .

Уменьшим коэффициенты включения  и в 1,5 раза :

2.4. Усилители промежуточной частоты

следовательно у нас будет один контур УПЧ , и он будет нерегулируемый . Значит его рабочую точку необходимо установить в положение

Где  - входное сопротивление детектора сигнала , оно равно половине сопротивления нагрузки (  ) , а сопротивление нагрузки , в свою очередь равно 0,4  , а  , следовательно получили , что  

коэффициент усиления

каскада УПЧ

Получили , что  > , следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения  и  , так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6* , т.е. чтобы выполнялось неравенство .

Уменьшим коэффициенты включения  и в 2 раза :

2.5. Детектор сигнала .

Обычно в качестве диода включают D9 , D18 , D20 . Выберем один из них , например D18 .

Его характеристики :

А/В - крутизна прямой ветви ВАХ

А/В - крутизна обратной ветви ВАХ

 Ф - паразитная ёмкость

Общую величину сопротивления нагрузки по постоянному току определяют из условия получения минимальных нелинейных искажений . Для этого сопротивление цепи по постоянному и переменному току должны быть примерно одинаковыми .

Допустим , что отклонение между ними составляет 20 % , т.е.  .

Если считать , что =2,5 МОм >> , то

 = { A } .

Для получения достаточного коэффициента передачи детектора обычно берут :

 = 0,2 и  = 0,8 { B } .

Совместное решение { A } и { B } дают результат : = 7500 Ом

  = 2000 Ом

 = 10000 Ом

Общую ёмкость нагрузки  определяют из условия получения минимальных искажений вследствии избыточной постоянной времени цепи нагрузки :

где  - верхняя частота модуляции = 3.8 кГц

Ёмкость нагрузки для улучшения фильтрации колебаний ПЧ обычно поровну делят м/у  и  , т.е.  = = 0,5

Коэффициент передачи диодного детектора при линейно ломанной апроксимации ВАХ определяется углом отсечки Q тока через диод (  ) :

радиан , что составляет

приблизительно 16 градусов