5. РаСчет автоматической регулировки усиления (ару)
В качестве системы автоматической регулировки усиления (АРУ) выбираем задержанную АРУ «назад». В такой АРУ регулирующее напряжение создается и действует лишь в том случае, если входной сигнал превышает определенное значение (оно обычно выбирается равным чувствительности приемника и называется порогом срабатывания АРУ или номинальным напряжением АРУ). Так как необходимо создать напряжение, изменяющееся от 3.5 до 1.5 (В) при входном напряжении - от 1.5 до 1 (В), то необходимо использование дополнительный усилитель постоянного тока. Такая АРУ называться усиленной.
Так как последовательный диодный детектор имеет большее входное сопротивление, чем параллельный, то предпочтительней использовать последовательный детектор. Схема детектора АРУ вместе с усилителем АРУ представлена на рис.12.
Рис.14. Усилитель и детектор АРУ.
В качестве диода V17 необходимо выбрать диод с минимальным начальным участком характеристики. Подойдет диод BAT68 . Его характеристики представлены в табл.3 и на рис.13.
Постоянная времени детектора должна быть хотя бы несколько периодов высокочастотного колебания. Так как емкость нагрузки должна как минимум в 10 раз превышать емкость p-n перехода, то
Входное сопротивление детектора для случая приема сильных сигналов можно определить по формуле:
Так
как
,
то детектор не будет значительно влиять
на коэффициент усиления последнего
каскада УПЧ.
Коэффициент передачи детектора для случая приема сильных сигналов определяется по формуле:
;
,
где
- угол отсечки;
S – крутизна характеристики диода.
;
Так диод начинает открываться приблизительно с 0.5 (В), то постоянное напряжение на выходе детектора будет около 0.5 (В) при подаче на вход 1(В). Следовательно необходимо спроектировать усилитель постоянного тока таким образом, чтобы при изменении входного напряжения с 0.5 до 1 (В), напряжение на выходе схемы АРУ менялось от 3.5 до 1.5 (В). Если использовать транзистор BF998, то входное сопротивление такого усилителя будет достаточно большим, чтобы не уменьшать сопротивление нагрузки детектора.
Выведем уравнение для расчета цепи смещения. Для этого будем считать что в начальный момент времени транзистор закрыт и ток стока отсутствует:
С учетом этих начальных условий получаем:
Здесь
- крутизна проходной характеристики
усилителя;
- напряжение открывания транзистора.
Из
хар-к транзистора видно, что
.
При
на начальном участке характеристики
.
Пусть
,
,
чтобы ток стока не сильно влиял на
параметры схемы. В этом случае получим:
Постоянная
времени фильтра R55C44
должна быть больше самого низкочастотного
периода модулирующего сигнала. Поэтому:
Емкость С53 должна быть гораздо меньше R59 на рабочей частоте, поэтому
.
Потребляемый схемой ток:
6. Расчет частотного детектора (чд) и ограничителя
Наиболее эффективным способом частотного детектирования без использования дополнительных генераторов является частотное детектирование с преобразованием частотной модуляции в фазовую. Это достигается использование двух связанных колебательных контуров – в амплитудном ограничителе и в синхронном амплитудном детекторе. Использование амплитудного ограничителя является необходимым, так как напряжение на выходе синхронного амплитудного детектора зависит не только от фазы сигнала, но и от его амплитуды. Проще всего амплитудное ограничение производить при помощи избирательного усилителя. Схема ограничителя и детектора представлена на рис.14.
Рис.18. Частотный детектор и ограничитель.
Для
наступления режима ограничения
достаточно, чтобы рабочая точка была
задана следующим образом:
В результате расчета получаем следующее:
В этом случае напряжение на выходе ограничителя не будет превышать 2 (В).
Выходная проводимость транзистора будет равна:
Колебательные контура должны быть точно настроены на промежуточную частоту:
Ток, потребляемый ограничителем:
Зададимся
коэффициентом
,
где
- эквивалентная добротность каждого из
контуров. Чтобы
не была велика выберем
.
Этому соответствует детекторная
характеристика, представленная на
рис.15.
Рис.19. Детекторная характеристика при .
Чтобы
оставаться на линейном участке
характеристики, выберем
.
В этом случае эквивалентная добротность
должна быть равна следующей величине:
.
Так как максимальная девиация частоты составляет 75 (кГц), то получаем:
Коэффициент связи в этом случае должен быть равен:
Постоянная
времени нагрузки детектора не должна
быть чрезмерно большой, так как это
может вызвать нелинейные искажения
принимаемого сообщения. Если принять
индекс возникающей амплитудной модуляции
,
то нагрузку детектора можно вычислить
следующим образом:
Постоянная
времени цепей коррекции предъыскажений
С37R46 и C38R45
должна быть 50 (мкс). Выбираем
,
тогда
Разделительные конденсаторы С39 и С40 выбираются из условия:
Входное сопротивление синхронного амплитудного детектора будет равно:
.
Чтобы обеспечить требуемую эквивалентную добротность контура, его эквивалентное сопротивление должно быть равно:
.
Тогда коэффициент усиления транзистора будет равен:
.
Это означает, что транзистор будет устойчив.
Если
использовать колебательные контура с
добротностью
,
то можно определить шунтирующие
сопротивления:
Для точной настройки добротности можно включить дополнительные подстроечные резисторы.
Емкость
С33 должна быть достаточно большой, чтобы
иметь минимальное сопротивление на
рабочей частоте. Пускай
.
Определим коэффициент шума линейного тракта:
.
Так как УСЧ и УПЧ проектируются на полевых транзисторах, то
.
С учетом этого имеет:
