3.2.2. Расчет параметров колебательного контура и его связи с первым активным прибором.

Прежде всего, следует определить крайние частоты диапазона с учетом запаса по перекрытию:

f_мин = f_{мин ТЗ} (1 – ), (3.1)

f_макс = f_{макс ТЗ} (1 + ),

где  = 0,02...0,03 - коэффициент запаса.

После этого определяется коэффициент перекрытия диапазона

(3.2)

Затем необходимо проверить, обеспечит ли такое перекрытие выбранный конденсатор переменной емкости или варикап:

(3.3)

Если (3.3) не выполняется, необходимо заново провести выбор элементов настройки, либо разбить диапазон частот на поддиапазоны.

В диапазонах ДВ и СВ обычно применяется схема одноконтурной входной цепи без последовательного конденсатора (рис.2).

Рис.2

Здесь С₁ = С_п + С_доб + С_м + С_L, где С_п - емкость подстроечного конденсатора, С_доб - емкость добавочного конденсатора, который включается, если неравенство (3.3) выполняется с большим запасом.

При известных значениях С_{н макс} и С_{н мин} можно определить С₁:

(3.4)

тогда С_{к мин} = С₁ + С_{н мин}, С_{к макс} = С₁ + С_{н макс}.

По справочнику выбирается тип подстроечного конденсатора из условия

С_{п макс} – С_{п мин} = (0,2...0,3) С_{к мин}. (3.5)

Вычисляется среднее значение его емкости

(3.6)

Определяется емкость добавочного конденсатора

С_доб = С₁ – С_м – С_L – C_пер. (3.7)

Выбирается ближайший номинал С_доб из стандартного ряда емкостей (по справочнику конденсаторов).

Если для настройки используется варикап, для выбора элементов контура имеется дополнительная свобода, так как можно изменять значения С_{н мин} и С_{н макс} за счет выбора соответствующих значений управляющего напряжения на варикапе. Например, изменяя С_{н макс} при неизменном С_{н мин}, можно добиться, чтобы выполнялось соотношение

С₁ = С_{н мин} + С_пср + С_м + С_L.

При этом отпадает необходимость включения емкости С_доб. У такого решения есть дополнительные преимущества: во-первых, варикап работает в области более высоких запирающих напряжений, а значит, имеет более высокую собственную добротность, во-вторых, чем меньше С_{к мин}, тем выше характеристическое сопротивление контура , что при прочих равных условиях позволяет получить более высокую чувствительность приемника.

Далее определяют индуктивность контурной катушки

(3.8)

Перед тем, как приступить к расчету сопряжения контура магнитной антенны со входом первого активного прибора, следует определить минимальное значение полосы пропускания входной цепи на наименьшей частоте диапазона. При этом руководствуются величиной допустимой неравномерности АЧХ приемника, которая приходится на преселектор. В параграфе 2.1 указывалось, что на преселектор обычно отводят неравномерность 4...8 дБ в диапазоне ДВ и 1...3 дБ в диапазоне СВ. Если в приемнике отсутствует УРЧ, вся эта неравномерность может быть отнесена на входную цепь. Если же в приемнике имеется один каскад УРЧ, указанная величина неравномерности делится пополам между входной цепью и УРЧ, т.е. неравномерность, вносимая ВЦ, составляет 2...4 дБ в диапазоне ДВ и 0,5...1,5 дБ в диапазоне СВ.

Характеристика избирательности, вносимая одиночным контуром, имеет вид

(3.9)

Отсюда легко получить полосу пропускания контура, отсчитанную на заданном уровне :

(3.10)

где - полоса пропускания по уровню 0,707, или –3 дБ

Из (3.10) получаем

(3.11)

При этом полагаем П_ = П_пр0,5, а  = 10­ – 0,05 дБ, где П_пр - полоса пропускания приемника, определенная в ТЗ или в разделе 2 настоящего пособия,  дБ - полученная выше величина неравномерности, приходящаяся на контур входной цепи, выраженная в децибеллах.

В частности, если УРЧ отсутствует, можно приближенно принять:

П­_0,7 = (0,9...1,1)П_пр, для диапазона ДВ, (3.12)

П­_0,7 = (1,5...1,7)П_пр, для диапазона СВ.

После этого полагают П_0,7 = П_{ВЦ мин}, то есть полоса пропускания входной цепи на минимальной частоте диапазона. Отсюда значение добротности эквивалентного контура входной цепи

(3.13)

Сложность дальнейшего расчета связана с тем, что полученное из (3.13) значение Q_эмин лежит в обычно пределах 12...35, что в несколько раз меньше собственной (конструктивной) добротности контура Q_к = 80...100, поэтому необходимо обеспечить значительное ухудшение собственной добротности контура за счет подключения элементов схемы, а именно, входа первого активного прибора. Необходимое ухудшение добротности можно, конечно, обеспечить подключением параллельно контуру специального шунтирующего резистора, но этот путь нежелателен, так как приводит к потерям сигнала в резисторе и, как следствие, к ухудшению чувствительности. Поэтому требуемое значение Q_э должно быть обеспечено за счет выбора коэффициента включения входа первого активного прибора в контур ВЦ.

Для определенности рассмотрим случай, когда первым активным прибором является биполярный транзистор, работающий в каскаде УРЧ. Последовательность дальнейших расчетов следующая.

Определяют показатель связи контура со входом транзистора

(3.14)

Выбор величины этого показателя производят, исходя из некоторых условий, наиболее важным из которых следует считать два:

- с точки зрения минимума шумов первого каскада

(3.15)

где g_{r opt} - справочная величина проводимости источника сигнала, при которой транзистор имеет минимальный коэффициент шума. При отсутствии подходящего справочника, можно воспользоваться данными для распространенных типов транзисторов, приведенными в [ ];

- с точки зрения получения требуемой добротности эквивалентного контура и полосы пропускания

(3.16)

Условия (3.15) и (3.16) одновременно выполнить обычно не удается, так как на частотах диапазонов ДВ и СВ обычно А_1ш = 2...3, в то время, как А_1п < 1. Обычно считают, что шумы первого каскада близки к минимальным, если

0,5А_1ш < А₁  2А_1ш. (3.17)

Если при А₁ = А_1п условие (3.17) выполняется, следует принять это значение, то есть

А₁ = А_1п. (3.18)

Если же величина А_1п лежит за пределами неравенства (3.17), а это наиболее вероятно в диапазоне ДВ, следует более внимательно отнестись к определению параметров транзистора g₁₁ и g_{r opt}. Дело в том, что эти параметры приводятся в справочниках для определенного режима транзистора по постоянному току. Например, в [ ] все параметры соответствуют значениям тока коллектора I_ко = 1 мА и напряжению U_кэ = 5 В. Хорошо известно, что все характеристики транзистора зависят от тока коллектора и, в меньшей степени, от напряжения U_кэ.