
- •1. Анализ исходных данных и выбор структуры приемника
- •1.1 Структурная схема приемника
- •2. Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника
- •2.1 Входная цепь
- •2.2 Усилитель радиочастоты (урч)
- •2.3 Гетеродин
- •2.4 Смеситель
- •2.5 Фильтр сосредоточенной селекции
- •2.6 Усилитель промежуточной частоты
- •2.7 Детектор
2.3 Гетеродин
Гетеродин определяет качественные показатели преобразователя частоты. Как бы ни изменялась частота принимаемого сигнала в заданном диапазоне частот, гетеродин должен генерировать колебания, которые должны быть выше (при верхней настройке) или ниже (при нижней настройке) частоты принимаемого сигнала.
План выполнения работы по этапу
- выбор схемы гетеродина и его обоснование
- расчет параметров элементов
- подбор параметров индуктивностей и емкостей
- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
- определение передаточных характеристик гетеродина с применением функции Transfer Function
- анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20 до +60 на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции Temperature Sweep
- Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением функции Fourier Analysis
- расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина с применением функции Pole-Zero
Выбор схемы гетеродина и его обоснование
Гетеродины реализуются на основе генераторов гармонических колебаний, которые представляют собой устройства из частотно-избирательной цепи и активного элемента. По типу частотно-избирательной цепи они делятся на LC- и RC- генераторы.
Генераторы LC имеют сравнительно высокую стабильность частоты колебаний, устойчиво работают при значительных изменениях параметров транзисторов, обеспечивают получение колебаний, имеющих малый коэффициент гармоник. В генераторах LC-типа форма выходного напряжения весьма близка к гармонической. Это обусловлено достаточно хорошими фильтрующими свойствами колебательного контура.
Разрабатываемый гетеродин должен генерировать высокочастотные колебания в диапазоне от 2735 до 7035 кГц (нижняя подстройка). Выбран гетеродин - LC генератор с емкостной связью, так как приемник КВ-диапазона. Схема приведена на рисунке 2.3.1.
Рисунок 2.3.1 – LC-гетеродин КВ диапазона
Подбор параметров элементов c учетом варианта задания
Выберем значение переменной емкости C2= 39 пФ
Ck для данной схемы тогда можно рассчитать так: Ck ≈ C1 + C2
Примем постоянную составляющую емкости равной 10 пФ.
Отсюда для fг мин = 3200 - 465 = 2735 кГц
Lk = 1/(2*π*f0)2 *Ck = 1/(2*3,14*2,735*106)2*49*10-12 = 224*10-6 Гн
При Ck ≈ 39 + 0 имеем
f0
= 1/2π
= 1/2*3,14*
= 3,205*106 Гц = 3,2 МГц
При Ck ≈ 39 + 10 имеем
f0
= 1/2π
= 1/2*3,14*
= 7,468*106 Гц = 7,5 МГц
То есть при промежуточной частоте в 465 кГц приемник сможет настраиваться в диапазоне от 3,2 МГц до 7,5 МГц.
Определение режимов элементов схемы по постоянному току
с применением функции DC Operating Point
Результат анализа представлен в таблице 2.3.1.
Таблица 2.3.1 – результат анализа по постоянному току
Определение передаточных характеристик гетеродина
с применением функции Transfer Function
Передаточные характеристики гетеродина, определенные с помощью функции Transfer Function, показаны в таблице 2.3.2.
Таблица 2.3.2 – определение передаточных характеристике
Анализ влияния температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции Temperature Sweep
Влияние температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина показано на рисунке 2.3.2.
Рисунок 2.3.2 – Результат анализа влияния температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции «Temperature Sweep»
Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением
функции Fourier Analysis
Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина отражен на рисунке 2.3.3.
Рисунок 2.3.3 – Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением функции «Fourier Analysis»
Расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина с применением функции Pole-Zero
Результаты расчета карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина представлены в таблице 2.3.3.
Таблица 2.3.3 – анализ нулей и полюсов
Результаты анализа показывают, что схема обладает необходимой устойчивостью, так как все вещественные части полюсов имеют отрицательные значения.
Выводы по этапу:
Гетеродин генерирует опорные колебания в полосе частот 2735 – 7035 кГц, что при промежуточной частоте в 465 кГц дает диапазон принимаемых частот в 3,2 – 7,5 МГц.
Перестройка частоты осуществляется таким же конденсатором, что и во входной цепи и в усилителе радиочастоты. Разработанный гетеродин обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью к перепаду температур, стабильностью работы.