Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
32
Добавлен:
26.05.2014
Размер:
696.32 Кб
Скачать
  1. Обоснование выбора и расчет структурной схемы ВЧ тракта радиоприемного устройства.

    1. Обоснование выбора типа радиоприемного устройства.

Радиоприемники по схеме разделяются на:

— приемники прямого усиления;

— супергетеродинные приемники (СГП).

Приемник прямого усиления не может обеспечить хорошую избирательность и высокую чувствительность. СГП позволяют совместить высокую чувствительность с требуемой полосой пропускания.

Преимущества СГП:

а) большая избирательность по зеркальному каналу (σзерк. = 42дБ);

б) большая избирательность по соседнему каналу (σсоседн. = 66дБ).

Проектируемый связной приемник на транзисторах осуществляет прием станции, работающей в диапазоне частот (14,5–25,5)·103кГц.

Во входной цепи приемника выделяется полезный сигнал, и предварительно ослабляются сигналы других частот. Усилитель радиочастоты (УРЧ) усиливает поступающий со входной цепи сигнал и осуществляет дальнейшее ослабление сигналов мешающих станций.

В СГП сигнал высокой частоты (ВЧ) преобразуется в сигнал другой (промежуточной) частоты и на этой частоте усиливается до детектора (при этом форма кривой модулированного ВЧ-сигнала после преобразования должна оставаться неизменной). На промежуточной частоте (ПЧ) формируется необходимая полоса пропускания и происходит основное усиление сигнала, чем достигаются, соответственно, требуемые избирательность и чувствительность.

Структурная схема связного супергетеродинного радиоприемника.

А – антенна;

ВЦ – входная цепь;

УРЧ1, УРЧ2 – усилители радиочастоты;

ПЧ – преобразователь частоты;

Г – гетеродин;

С – смеситель;

УПЧ1 – усилитель промежуточной частоты (апериодический);

УПЧ2 – усилитель промежуточной частоты (широкополосный);

Д – детектор;

ОК – оконечный каскад (обычно УНЧ – усилитель низкой частоты).

Тракт РЧ состоит из антенны (А), входной цепи (ВЦ), и усилителей РЧ (УРЧ1, УРЧ2).

Тракт ПЧ состоит из преобразователя частоты (ПЧ) и усилителей промежуточной частоты (УПЧ1, УПЧ2).

Тракт ВЧ состоит из тракта РЧ и тракта ПЧ, т.е. от антенны (А) до детектора (Д).

Питание осуществляется от автономного источника напряжения (6В).

Избирательность по зеркальному каналу (σзерк. = 42дБ) обеспечивается трактом РЧ.

Избирательность по соседнему каналу (σсоседн. = 66дБ) обеспечивается трактом ПЧ.

Избирательность по по промежуточной частоте (σПЧ = 72дБ) обеспечивается трактом РЧ.

Т.к. требования по избирательности и чувствительности высоки, то приемник выполняется по супергетеродинной схеме.

    1. Выбор промежуточной частоты.

Исходные данные:

FВ = 4230 Гц.

Величина ПЧ выбирается исходя из следующих соображений:

а) fПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона.

б) fПЧ не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.

в) для обеспечения хорошей фильтрации fПЧ на выходе детектора должно быть выполнено следующее условие: fПЧ >10 fВ

( fПЧ >10 ·4230 = 42300 Гц).

С увеличением ПЧ:

а) увеличивается избирательность по зеркальному каналу;

б) увеличивается избирательность по соседнему каналу;

в) расширяется полоса пропускания;

г) уменьшается входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к увеличению шунтирования;

д) ухудшается устойчивость УПЧ;

е) уменьшается коэффициент усиления каскада за счет уменьшения резонансного сопротивления контуров;

ж) уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника.

С уменьшением fПЧ все вышеперечисленные параметры изменяются в противоположную сторону (на противоположные значения).

Принимаем значение fПЧ = 465 кГц.

fПЧ =

465 кГц

    1. Расчет полосы пропускания.

Исходные данные:

fc min = 14,5  103 кГц

fc max = 25,5  103 кГц

fпр.ч. = 465 кГц = 465 x 103 Гц

FВ = 4 230 Гц;

гет = 1 10-4;

пер = 0,8  10-5;

т.пр.ч = 15  10-5.

Диапазон рабочих частот – это полоса пропускания, в пределах которой может перестраиваться приемник.

Диапазон задается граничными частотами ( fc min = 14,5  103 кГц , fc max = 25,5  103 кГц) гет = 1 10-4; пер = 0,8 10-5; т.пр.ч = 1,5 10-5 — это есть максимально возможный уход частоты передатчика, гетеродина и тракта промежуточной частоты.

Для передатчиков, которые должны обеспечить поисковую и бесподстроечную связь, полоса пропускания расчитывается по формуле:

ПВЧ = 2 f + 2 К (fпер + fгет + fт.пр.ч)

[ Л1 с.36 ]

где: 2 f = 2 FВ = 2 4 230 = 8 460 Гц;

FВ – верхняя частота модуляции;

К – коэффициент совпадения ухода частоты, учитывающий соотношение от номинальных величин частот передатчика, гетеродина, тракта промежуточной частоты.

К = (0,3 – 0,7), принимаем К = 0,5.

fпер = пер fc min = 0,8 10-5 14,5  103  103 = 116 Гц;

fгет = гет( fc max + fпр.ч ) = 1 10-4  (25,5+0,465)  103 103 = 2596,5 Гц;

fт.пр.ч = т.пр.ч fпр.ч = 15 10-5 465 103 = 69,75 Гц;

ПВЧ = 8 460 + 2  0,5  (116 + 2596,5 + 69,75) = 11242,25 Гц  11 кГц;

ПВЧ =

11 кГц

    1. Распределение избирательностей и неравномерностей полосы пропускания между трактами радиочастоты (РЧ) и промежуточной частоты (ПЧ).

Исходные данные:

σзерк = 42 дБ;

σсос = 66 дБ;

σпр.ч = 72 дБ;

МВЧ = 6 дБ.

МВЧ – относительный уровень ослабления для полосы пропускания ВЧ-тракта приемника.

В приемнике супергетеродинного типа принимаются следующие распределения избирательностей по трактам приемника:

  1. избирательность по зеркальному каналу (σзерк = 42 дБ) обеспечивается трактом радиочастоты, который состоит из: А, ВЦ, УРЧ1 и УРЧ2;

  2. избирательность по соседнему каналу (сос = 66 дБ) обеспечивается трактом промежуточной частоты, который состоит из: ПЧ, УПЧ1 и УПЧ2;

  3. избирательность по промежуточной частоте (пр.ч = 72 дБ) обеспечивается трактом радиочастоты, который состоит из: А, ВЦ, УРЧ1 и УРЧ2.

Величина допустимых частотных искажений (МВЧ = 6 дБ) должна быть распределена по всем трактам радиоприемника:

МВЧ = МРЧ + МПЧ.

Принимаем МПЧ = 6 дБ, тогда:

МРЧ = МВЧ – МПЧ = 6 – 6 = 0 дБ.

МПЧ =

= 6 дБ

МРЧ =

= 0 дБ

    1. Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта РЧ.

Исходные данные:

fСmin = 14,5 103 кГц;

fСmax = 25,5 103 кГц;

σзерк = 42 дБ отн.ед. = 125,89 отн. ед.;

fпр.ч = 465 кГц.

fзер.min = fСmin + 2 fпр.ч = 14,5 103 кГц + 2 465 кГц = 15 430 кГц;

fзер.max = fСmax + 2 fпр.ч = 25,5 103 кГц + 2 465 кГц = 26 430 кГц.

      1. Расчет добротности для тракта радиочастоты по избирательности

[ Л1 с.76 ]

Таблица 1

QИ

n

1812

1

159

2

70

3

при n = 1:

при n = 2:

при n = 3:

      1. Расчет эквивалентной и конструктивной добротностей контуров

Значение эквивалентной и конструктивной добротностей выбирается из табл. 2.

Таблица 2

Диапазон

КВI

КВII

Связной

QЭ = QЭmax

40 – 60

50 – 80

70 – 95

QК

80 – 120

120 – 150

150 – 200

Должно выполнятся условие:

QИ < QЭ = QЭmax < QК

В соответствии с условием из табл. 2 выбираем:

QЭ = QЭmax = 90;

QК = 190;

QИ3 = 70 < QЭ = QЭmax = 90 < QК = 190

Условие выполняется при n = 3.

Максимально эквивалентная добротность соответствует добротности на высоких частотах диапазона, т.е. при fСmax = 25,5 103 кГц.

При перестройке на fСmin (fСmin = 14,5 103 кГц) QЭmin будет больше за счет меньшего шунтирования.

QЭ=QЭmax= = 90

QК =

190

QИ3= 70

nРЧ = 3

      1. Расчет эквивалентной добротности на минимальной частоте

,

[ Л1 с.81 ]

где: dК – конструктивное затухание контура (dК = 1/QК);

dЭmax – эквивалентное затухание контура на верхней частоте диапазона (dЭmax = 1/QЭmax);

RВХmax – входное сопротивление электронных приборов на максимальной частоте поддиапазона;

RВХmin – входное сопротивление электронных приборов на минимальной частоте поддиапазона.

Принимаем соотношение:

Подставляем полученные данные в формулу:

,

Отсюда:

.

Должно выполняться условие:

QЭmin > QЭmax

Условие выполняется при nРЧ = 3.

QЭmin = 116;

QЭmax = 90.

Расчет произведен правильно, следовательно, тракт радиочастоты состоит из 3-х каскадов (nРЧ = 3).

Структурная схема (блок-схема) тракта радиочастоты при nРЧ = 3

QЭmin = =116

1.5.4 Расчет избирательности по зеркальному каналу.

Исходные данные:

σзерк = 42 дБ отн.ед. = 125,89 отн. ед.;

fзер.max = 26 430 кГц;

fзер.min = 15 430 кГц;

QЭmax = 90;

QЭmin = 116;

nРЧ = 3;

fСmax = 25,5 103 кГц;

fСmin = 14,5 103 кГц;

[Л1 с.81]

≈ 3198 отн.ед.

[Л1 с.81]

≈ ≈ 279 отн.ед.

Должно выполняться условие σзерк. min = 3198 > σзерк. max = 279 > σзерк. = 125,89

Условие выполняется.

σзерк min=

= 3198 отн.ед.

σзерк max=

= 279 отн.ед.

1.5.5 Расчет избирательности по промежуточной частоте.

Исходные данные:

QЭmax = 90;

QЭmin = 116;

nРЧ = 3;

fпр.ч = 465 кГц;

σпр.ч = 72 дБ отн.ед. = 3981 отн.ед.;

fСmin = 14,5 103 кГц;

≈ 1,509109 отн.ед.

должно выполняться условие σпр. min = 1,509109 > σпр. = 3981

Условие выполняется.

σпр.ч.min =

1,509109 отн.ед.

    1. Расчет АЧХ тракта РЧ.

Исходные данные:

fСmax = 25,5 103 кГц;

fСmin = 14,5 103 кГц;

nРЧ = 3;

QЭmax = 90;

QЭmin = 116.

Амплитудно-частотная или резонансная характеристика тракта РЧ с резонансными контурами рассчитывается по формуле:

,

[ Л1 с.82 ]

где: y – ослабление;

f0 – резонансная частота, на которой рассчитывается АЧХ;

x – обобщенная расстройка, которая находится по формуле:

,

где: ;

n – количество резонансных контуров для тракта РЧ.

      1. Рассчитываем АЧХ на частоте f0 = fCmin = 14,5 103 кГц

Эквивалентная добротность резонансного контура на минимальной частоте QЭmin = 116. Полоса пропускания контура на минимальной частоте определяется по формуле:

.

Результаты расчета занесем в табл. 3.

Таблица 3

Пmin, кГц

П/10

П/8

П/4

П/2

П

2П

4П

7,44П

12,5

15,63

31,25

62,5

125

250

500

930

Δf, кГц

6,25

7,82

15,63

31,25

62,50

125,00

250,00

465,00

x

0,10

0,13

0,25

0,50

1,00

2,00

4,00

7,44

x2

0,01

0,02

0,06

0,25

1,00

4,00

16,00

55,35

1,02

1,02

1,10

1,40

2,83

11,18

70,09

423,04

0,99

0,98

0,91

0,72

0,35

0,09

0,01

0,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,01

1,02

1,03

y

0,99

0,98

0,91

0,72

0,36

0,09

0,01

0,00

Пmin =

=125кГц

      1. Рассчитываем АЧХ на частоте f0 = fСmax = 25,5 103 кГц.

Эквивалентная добротность резонансного контура на максимальной частоте равна QЭmax = 90.

Полоса пропускания контура на максимальной частоте определяется по формуле:

Результаты расчета занесем в табл. 4.

Таблица 4

Пmax, кГц

П/10

П/8

П/4

П/2

П

2П

3,29П

28,3

35,38

70,75

141,5

283

566

930

Δf, кГц

14,15

17,69

35,38

70,75

141,50

283,00

465,00

x

0,10

0,12

0,25

0,50

1,00

2,00

3,28

x2

0,01

0,02

0,06

0,25

1,00

3,99

10,77

1,02

1,02

1,09

1,40

2,82

11,15

40,40

0,99

0,98

0,91

0,72

0,35

0,09

0,02

1,00

1,00

1,00

1,00

1,01

1,01

1,02

y

0,99

0,98

0,91

0,72

0,36

0,09

0,03

Пmax =

=283кГц

    1. Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта ПЧ.

Исходные данные:

ПВЧ = 11 кГц;

σсос = 66 дБ;

Δfсос = 10 кГц;

МПЧ = σn = 6 дБ;

Определение эквивалентной добротности контуров производится, учитывая заданную избирательность по соседнему каналу (σсос = 66 дБ) и ослабление на краях полосы пропускания.

Все приемники амплитудно-модулированного сигнала используют фильтры сосредоточенной селекции (ФСС).

Обычно ФСС используют в качестве нагрузки преобразователя частоты, ФСС должен обеспечить всю избирательность по соседнему каналу (σсос = 66 дБ).

Необходимое усиление приемника обеспечивается усилителем промежуточной частоты (УПЧ1 – апериодический, УПЧ2 – широкополосный).

Расчет ФСС аналитическим методом сложен, поэтому производим расчет графическим методом.

      1. Расчет полосы пропускания ФСС

[ Л1 с.101 ]

ППЧ – полоса пропускания ПЧ-тракта;

ПВЧ – полоса пропускания ВЧ-тракта;

n – величина относительной расстройки полосы пропускания. n = (0,8 – 0,92), принимаем n = 0,85.

кГц.

      1. Определение необходимой добротности ФСС

[ Л1 с.101 ]

      1. Определение конструктивной добротности ПЧ

QКпч = (100 – 300),

Принимаем QКпч = 200.

ППЧ =

= 13 кГц

QН =

= 101

QКпч =

= 200

      1. Определение величины относительной расстройки

[ Л1 с.101 ]

.

      1. Расчет величины относительной расстройки для соседнего канала

[ Л1 с.101 ]

.

      1. Определение величины обобщенного затухания

.

Рис. 1. Обобщенные резонансные кривые трехэлементного П-образного звена фильтра сосредоточенной селекции (ФСС).

n =

= 0,85

сос =

= 1,54

β = 0,4

      1. Определение числа звеньев ФСС необходимых для обеспечения избирательности по соседнему каналу

.

1.7.8 Определение числа звеньев ФСС, обеспечивающих заданное ослабление

на краю полосы пропускания для одного звена

.

Должно выполняться условие:

nи= 8 =nп= 8

Условие выполняется.

1.7.9 Определение числа ФСС

Принимаем число ФСС nф = 1.

1.7.10 Определение ослабления на краях полосы пропускания звеньев ФСС.

;

;

Должно выполняться условие

Условие выполняется.

1.7.11 Определяем избирательность по соседнему каналу с учетом

количества звеньев ФСС

;

дБ;

Условие выполняется.

Расчет произведен правильно и окончательно принимаем:

  1. nф=1;

  2. Количество звеньев ФСС: nи = nп = 8;

  3. .

nи = 8

nп = 8

nф=1

σсос(расч) =

= 70 дБ

1.8 Расчет АЧХ тракта ПЧ.

Исходные данные:

β = 0,4;

ППЧ = 13кГц;

nи =nп= 8;

МПЧ = σn = 6 дБ;

σсос(расч) = 70 дБ;

σзад = 66 дБ;

Резонансная характеристика каскада с nфсс = 8 рассчитывается с помощью графика обобщенных кривых (для одного звена ФСС).

(*)

Для перевода величины α, которая находится на горизонтальной прямой, в частоту, воспользуемся формулой (*). На основании графических построений и верхней формулы строим таблицу для значений β = 0,4 и nфсс = 8 :

Таблица 5

точки

σ1, дБ

α

Δf, кГц

σn.фсс, дБ

1

0,5

0,69

4,49

4

2

1,0

0,81

5,27

8

3

1,5

0,92

5,98

12

4

2,0

1,00

6,50

16

5

2,5

1,04

6,76

20

6

3,0

1,10

7,15

24

7

3,5

1,16

7,54

28

8

4,0

1,20

7,80

32

9

4,5

1,25

8,13

36

10

5,0

1,30

8,45

40

11

5,5

1,36

8,84

44

12

6,0

1,41

9,17

48

13

6,5

1,48

9,62

52

14

7,0

1,55

10,08

56

15

7,5

1,63

10,60

60

16

8,0

1,72

11,18

64

17

8,5

1,92

12,48

68

18

9,0

1,99

12,94

70

1.9. Расчет общего коэффициента усиления ВЧ тракта и

определение числа его каскадов.

Исходные данные:

Uвх. дет. = 0,49 В;

EA = 4,6 мкВ = 4,6 10-6 В;

QЭmax = 90;

QЭmin = 116;

nРЧ = 3;

QК = 190;

fСmax = 25,5 103 кГц.

В ВЧ-тракте (от антенны до детектора) осуществляется усиление слабого сигнала поступающего на вход радиоприемного устройства.

Расчет общего усиления приемника при приеме на наружную (штыревую) антенну. Требуемое усиление рассчитывается по формуле:

,

[Л1, с.109]

где:

Uвх. дет. — заданная амплитуда на входе детектора (амплитуда входного напряжения детектора), (В);

EA — реальная чувствительность приемника, (мкВ).

Требуемое усиление необходимо увеличить с целью обеспечения запаса по усилению:

,

где = (0,5 ÷ 1,5).

Принимаем = 0,5.

Для обеспечения коэффициента усиления ВЧ-тракта необходимо использовать два каскада УРЧ (УРЧ1, УРЧ2), один преобразователь частоты и два каскада УПЧ (УПЧ1, УПЧ2).

Необходимое усиление ВЧ-тракта определяется как произведение отдельных коэффициентов усиления каждого узла. Этот общий коэффициент усиления определяется по формуле:

Во входной цепи нет усиления, только коэффициент передачи.

Коэффициенты КВЦ, КПЧ, КУПЧ1 и КУПЧ2 определяем из табл. 6.

= 37661

Таблица 6

КВЦ = 0,2 – 0,4

принимаем: КВЦ = 0,3

КПЧ = 7 – 12

принимаем: КПЧ = 10

КУПЧ1 = 10 – 30

принимаем: КУПЧ1 = 20

КУПЧ2 = 30 – 60

принимаем: КУПЧ2 = 40

Коэффициент КУРЧ определяем по формуле:

,

где: S – крутизна характеристики транзистора;

Сбк – емкость база-коллектор, находится из справочника;

ω – угловая частота, ω = 2π·fCmax = 2·3,14·25,5·103кГц = 160,14·106 кГц

Выбираем транзистор ГТ310А, с параметрами:

S = 30мА/В = 0,03А/В;

Сбк = 1,5пФ = 1,5·10-12Ф.

Исходные данные подставляем в формулу:

Условие выполняется.

Все исходные данные подставляем в формулу для нахождения общего усиления приемника (учитывая, что ):

Должно выполняться условие .

Условие выполняется, следовательно расчет произведен правильно.

Принимаем структурную схему с числом каскадов:

УРЧ – два каскада (УРЧ1, УРЧ2);

ПЧ – один каскад;

УПЧ – два каскада (УПЧ1, УПЧ2).

КВЦ=0,3

КПЧ=10

КУПЧ1=20

КУПЧ2=40

КУРЧ=5

=60000

1.10 Определение числа регулируемых каскадов АРУ.

Исходные данные:

nРЧ = 3

АРУ = 38/10 (дБ/дБ)

Действие АРУ характеризуется наибольшим изменением сигнала на выходе приемника при заданном изменении сигнала кривой на входе.

a = 38 дБ отн.ед. = 79,43 отн.ед. — изменение входного напряжения.

p = 10 дБ отн.ед. = 3,16 отн.ед. — изменение выходного напряжения.

При расчете АРУ определяется число регулируемых каскадов.

1) Находим требуемый коэффициент усиления приемника под действием АРУ

отн.ед.

2) Выбираем коэффициент усиления 2-го каскада

отн.ед.

Принимаем отн.ед.

Находим количество регулируемых каскадов

В транзисторных приемниках одновременно с изменением регулируемых каскадов меняется его проводимость (входная и выходная) поэтому для входа и выхода целесообразно в качестве регулируемых каскадов использовать УРЧ и УПЧ.

НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ в качестве регулируемых каскадов использовать преобразователь частоты, т.к. это приводит к большим нелинейным искажениям.

АРУ снимается с выхода детектора и заводится на 1-й каскад УРЧ и на 1-й каскад УПЧ, при условии = 2 и nРЧ = 3.

Структурная схема связного супергетеродинного приемника

при условии = 2 и nРЧ = 3.

=

25,14 отн.ед.

=

10

отн.ед.

=

= 2

1.11. Расчет реальной чувствительности.

Исходные данные:

fСmax = 25,5 103 кГц;

fСmin = 14,5 103 кГц;

ПВЧ = 11 кГц;

ППЧ = 13 кГц;

EA = 4,6 мкВ = 4,6 10-6 В;

Чувствительность приемника является мерой его пригодности для приема слабых сигналов и воспроизведения их с достаточной силой и приемлемым качеством.

Чувствительность качественно оценивается наименьшей э.д.с. (или наименьшей мощностью сигнала) на входе приемника, при которой на выходе обеспечивается нормальная мощность или напряжение.

Формула для расчета реальной чувствительности имеет вид:

,

где

,

[Л3, с.88]

где

— полоса пропускания входной цепи;

— полоса пропускания ПЧ-тракта;

— индуктивность антенного контура;

; принимаем

СЭmin – емкость входного контура, находится по формуле:

,

где Ссх – эквивалентная емкость схемы находится по формуле:

,

где:

— коэффициент поддиапазона;

СКmin, СКmax — соответственно, минимальная и максимальная емкости переменного конденсатора, которые берутся из табл. 7:

Таблица 7

СКmin

8 – 10 пФ

СКmax

100 – 150 пФ

Принимаем: СКmin = 9 пФ,

СКmax = 145 пФ.

Подставляем исходные данные в формулу:

;

.

Находим :

,

[Л3, с.88]

мкГн

мВ

, принимаем .

Условие выполняется.

Значение получилось меньше заданного, следовательно, приемник обладает большей чувствительностью.

= 11 кГц

= 13 кГц

=1,41 отн.ед.

= 100

отн.ед.

= 1,75

СКmin =

= 9 пФ

СКmax = =145 пФ

= 57 пФ

= 66 пФ

1.12. Структурная схема и основные величины.

Источником сигнала во входной цепи связного приемника является штыревая антенна.

Колебания (с частотой от fСmax = 25,5 103 кГц до fСmin = 14,5 103 кГц) подаются на двухкаскадный УРЧ (), который собран на транзисторах ГТ310А.

После УРЧ2 сигнал подается на преобразователь частоты (КПЧ = 12), который состоит из гетеродина, собранного на транзисторе ГТ310А, и смесителя.

Нагрузкой преобразователя частоты является 8-звенный ФСС (nи = nп = 8), который обеспечивает всю избирательность приемника по соседнему каналу ().

На выходе преобразователя частоты выделяются колебания с частотой, равной разности (или сумме) частот:

Эта разностная (или суммарная) частота называется промежуточной (fПЧ = 465 кГц). Сигнал с fПЧ = 465 кГц с выхода преобразователя частоты поступает на двухкаскадный усилитель промежуточной частоты (УПЧ1, УПЧ2).

1-й каскад (УПЧ1) — апериодический (КУПЧ1=20);

2-й каскад (УПЧ2) — широкополосный (КУПЧ2=40).

Общий коэффициент усиления является произведением коэффициентов усиления отдельных узлов.

Общий коэффициент усиления должен быть больше коэффициента усиления ВЧ-тракта с запасом (). Это условие выполняется при условии, что число контуров тракта РЧ равно 3 (nРЧ = 3).

Т.к. по заданию модуляция амплитудная, то применяется АМ-детектор. На выходе АМ-детектора получается НЧ-составляющая. Этот низкочастотный сигнал подается на оконечный каскад (на УНЧ). От высокочастотной составляющей избавляются, применяя ВЧ-фильтр (например, конденсатор).

Для наглядности заносим полученные данные в табл. 7.

Таблица 7

№ п/п

Параметры

Задание

Расчетные величины

1

Связной приемник

2

Диапазон принимаемых сигналов

fc min = 14,5  103 кГц

fc max = 25,5  103 кГц

ПВЧ = 11 кГц

QЭmax = 90

QЭmin = 116

3

Реальная чувствительность

EA = 4,6 мкВ

4

Отношение

Рсш

Кобщ = 60000

К`ВЧ = 37661

5

Избирательность по зеркальному каналу

σзерк = 42 дБ

отн.ед. = 125,89 отн. ед.

σзерк. min = 3198отн.ед. >σзерк. max = 279отн.ед.

>σзерк. = 125,89 отн.ед.

6

Избирательность по соседнему каналу

σсос = 66 дБ

σсос(расч) = 70 дБ

nфсс = 8

7

Избирательность по промежуточной частоте

σпр.ч = 72 дБ

отн.ед. = 3981 отн.ед.

σпр. min = 1,509109отн.ед.

> σпр. = 3981отн.ед.

8

Вид модуляции (амплитудная)

FВ = 4 230 Гц

FН = 195 Гц

fПЧ = 465 кГц

ПВЧ = 11 кГц

9

Автоматическая регулировка усиления

АРУ = 38/10 (дБ/дБ)

= 2

10

Относительный уровень ослабления

МВЧ = 6 дБ

МПЧ = 6 дБ

МРЧ = 0 дБ

11

Вид приемника с поиском и без подстройки

αпер = 0,8·10-5

αгет = 1·10-4

αт.пр.ч = 1,5·10-5

ПВЧ = 11кГц

12

Напряжение источника питания

Uпит = 9В

При выборе транзистора

ГТ–310А

13

Амплитуда входного напряжения детектора

Uвх.дет = 0,49В

II. Краткое описание принципиальной схемы ВЧ тракта

На основании структурной схемы и предварительного расчета связного приемника, проектируем электрическую принципиальную схему связного приемника.

Она состоит из:

Входная цепь (ВЦ);

Двух каскадов усилителей радиочастоты (УРЧ1 и УРЧ2);

Преобразователя частоты (ПЧ);

Двух каскадов усилителей промежуточной частоты (УПЧ1 и УПЧ2);

Детектора

Входная цепь создана по схеме штыревой антенны и обеспечивает связь

с усилительными каскадами УРЧ1 и УРЧ2, и обеспечивает предварительную фильтрацию полезного сигнала от различных помех.

ВЦ с антенной представляет собой колебательный контур и состоит из

конденсатора переменной емкости С1 и индуктивности L1. При помощи

конденсатора С1, колебательный контур настраивается на нужную частоту диапазона (fc min = 14,5 x 103 кГц - fc max = 25,5 x 103 кГц); ВЦ сигнал не усиливает, во ВЦ имеется коэффициент передачи Квц = 0,3.

Входной сигнал через С3 поступает на УРЧ1 (транзистор ГТ 310 А), и через С7 на УРЧ2 (транзистор ГТ 310 А), с параметрами: S=30мА/В, Сбк=1,5пФ, Курч1,2 = 5.

Резисторы R1 и R2 – являются базовыми делителями для транзистора VT1. Он необходим для выбора рабочих точек транзистора. В эмиттерной цепи каскада УРЧ1 стоит резистор R3. Через него осуществляется ООС по току. Конденсатор С4 – шунтирует ООС по переменному току. R4 и C6 – фильтры по питанию.

Резисторы R5 и R6 - являются базовыми делителями для транзистора VT2. В эмиттерной цепи каскада УРЧ2 стоит резистор R7. Конденсатор С8 – шунтирует ООС по переменному току. R8, C10 – фильтры по питанию. Нагрузкой для УРЧ1 является колебательный контур С5 , L2, а для УРЧ2 – С9, L3. С выхода УРЧ2 сигнал поступает на разделительную емкость С13, сигнал поступает на вход преобразователя частоты.

ПЧ состоит из смесителя и гетеродина.

Смеситель собран на транзисторе ГТ 310 А (VT4) по схеме с общим эмиттером.

Стабилизацию смесителя по постоянному току осуществляет базовый делитель на резисторах R11 и R13.

ПЧ выполнен с отдельным гетеродином на транзисторе ГТ 310 А (VT3) с общей базой.

Особенностью гетеродина является наличие положительной обратной связи по напряжению (ПОС по напряжению).

Выбор рабочей точки осуществляется резисторами R9 и R10.

Коэффициент усиления преобразователя частоты Кпч=10.

Изменение частоты гетеродина обеспечивается переменным конденсатором С17, механически связанным с конденсатором С1 во входной цепи, С5 в УРЧ1, С9 в УРЧ2.

Одноручная настройка этих конденсаторов позволяет получить во всем диапазоне частот подстроечную частоту гетеродина (fг) и частоту сигнала (fc). В результате получаем постоянную промежуточную частоту на выходе ПЧ (на входе УПЧ1).

fпч = 465 кГц

Часть напряжения с катушки L5 через С16 подается на эмиттер VT4.

Разделительный конденсатор С16 предотвращает протекание постоянного тока эмиттера в транзисторе ГТ 310 А (VT4).

Другая часть напряжения с катушки L5 попадает через конденсатор С14 на эмиттер транзистора ГТ 310 А (VT3).

В качестве нагрузки ПЧ используется ФСС, nфсс = 7, которая обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу (сос(расч) = 70 дБ, сос(зад) = 66 дБ).

Конденсаторы С20, С23, С25, С27, С29, С31, С33 – являются конденсаторами связи между контурами. С18, R16 – фильтр по напряжению.

Для согласования ФСС с ПЧ и УПЧ используем неполное включение контуров L6, С19 и С34, L13.

Для связи ПЧ с УПЧ ставится разделительный конденсатор С35.

УПЧ1 состоит из двух каскадов. Первый каскад – апериодический, собран на транзисторе ГТ 310 А (VT5), собранный по схеме с общим эмиттером (Купч1 = 20), второй каскад – широкополосный, собран на транзисторе ГТ 310 А (VT6), собранный по схеме с общим эмиттером (Купч2 = 40).

Резисторы R17, R18 – являются базовым делителем для УПЧ1, R21 стоит в коллекторной цепи и является нагрузкой транзистора ГТ 310 А (VT5). R22, С39 – фильтр по питанию. R23, R24 базовый делитель для транзистора ГТ 310 А (VT6).

Нагрузкой для УПЧ2 является трансформатор, который собран из двух колебательных контуров L14, С40 и L15, C42.

R26, С44 – фильтр по питанию для контуров.

R27, C43, R28, C45 – фильтры, которые осуществляют выделение высокочастотной составляющей сигнала.

Через емкость С46 сигнал поступает на вход УНЧ.

С выхода амплитудного диода VD1 снимается цепь АРУ и подается на вход УРЧ1 и вход первого каскада УПЧ1.

С15, R14, C36, R20 – фильтры по питанию АРУ.

Литература.

  1. Екимов Г.Д., Павлов К.П. — Проектирование радиоприемных устройств. — М.: Связь, 1970.

  2. Воробьева Е.В., Продоровский Ю.С., Мировицкий Д.И. — Основы радиоэлектроники и радиоэлектронных устройств. — М.: МИРЭА, 1993.

  3. Манаев Е.И. — Основы радиоэлектроники. — М.: Радио и связь, 1985.

  4. Баркан В.Ф., Жданов В.К — Радиоприемные устройства: Учебник для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Сов. радио, 1978. — 464 с.

  5. Горшелев В. Д. и др. — Основы проектирования радиоприемников. — Л.: Энергия, 1977. — 384 с.