3.6 Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта радиочастоты

Определение эквивалентной дробности и числа контуров тракта РЧ производится исходя из необходимости одновременного обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу и допустимого ослабления на краях сквозной полосы пропускания, принятого для тракта РЧ.

В диапазонах ПВ, КВ и УКВ расчет достаточно провести для одного более высокочастотного поддиапазона.

Порядок расчета:

1. Задаемся ориентировочным числом одиночных контуров тракта РЧ (ВЦ и УРЧ), которые настраиваются на частоту принимаемого сигнала и обеспечивают избирательность по зеркальному, прямому (на частоте f_пр) и другим побочным каналам приема.

Рекомендуется начинать расчет с числа одиночных контуров n_c=1 (только во входной цепи), но не более n_c=3.

2. Определяем максимальную дробность контуров Q_П, при которой ослабление на краях полосы пропускания не превышает допустимого значения для худшего случая на частоте

, (35)

где - минимальная частота поддиапазона, кГц,

П - сквозная полоса пропускания радиотракта по п.3.2. ,кГц;

- ослабление на краях сквозной полосы пропускания , принятое для тракта РЧ в п.3.5. , раз.

3. Необходимая добротность контуров Q_И, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу для худшего случая на частоте

1. при использовании одноконтурной ВЦ с индуктивной или внутриемкостной связью с антенной

; (36)

2. при использовании одноконтурной ВЦ с внешнеемкостной связью с антенной

(37)

3. при использовании ВЦ с магнитной антенной (МА)

(38)

где - частота зеркального канала для верхней настройки гетеродина ;

- максимальная частота подиапазона;

- промежуточная частота;

- избирательность по зеркальному каналу из Т3, раз;

- число одиночных избирательных контуров.

При выборе способа связи ВЦ с электрической ненастроенной антенной (наружной или встроенной штыревой) предпочтение следует отдавать индуктивной связи, которая имеет по сравнению с внешнеемкостной связью следующие преимущества:

• больший по величине и более равномерный по поддиапазону коэффициент передачи ВЦ;

• меньшая расстройка, вносимая антенной;

• более высокая избирательность по зеркальному каналу.

Применение внешнеемкостной связи оправдано только в РП невысокого класса в поддиапазонах КВ и диапазонах УКВ с небольшим коэффициентом перекрытия ( ).

Внутриемкостная связь не уступает индуктивной по избирательности, но ограничивает коэффициент перекрытия по частоте при перестройке с помощью КПЕ (или варикапа) и существенно усложняет коммутацию поддиапазонов. Применяется реже внешнеемкостной, в основном при перестройке контуров РП индуктивностью (ферровариометром), например в автомобильных РП [13.14].

4. Наибольшее значение эквивалентной дробности контура, которую можно реализовать с учетом шунтирующего действия входных и выходных проводимостей транзисторов УРЧ и смесителя

(39)

где - коэффициент шунтирования контура транзисторами;

- конструктивная дробность контура.

Ориентировочные значения величин и для контуров тракта РЧ приведены в таблице 4.

Первоначально рекомендуется задаваться меньшими значениями коэффициента из приведенных в таблице 4. В дальнейшем при необходимости можно увеличить значение , но учитывать, что это ведет к снижению коэффициентов включения в контур и, как следствие, уменьшению коэффициентов передачи ВЦ и УРЧ.

Таблица 4

Диапазон	Значения конструктивной добротности для контуров тракта РЧ			Коэффициент шунтирования
	без сердечника	с ферритовым сердечником	МА с ферритовым сердечником	БТ	ПТ
ДВ СВ, ПВ КВ УКВ	20 – 40 30 – 100 50 – 150 70 – 200	80 – 120 100 – 150 100 – 200 (70 - 200)*	120 – 250 150 – 300 100 – 200 –	0,5 – 0,8 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8	0,9 – 1 0,9 – 1 0,8 – 0,9 0,5 – 0,8
* с ферритовым или немагнитным сердечником

5 В результате расчета добротностей по пп.2, 3, 4 необходимо выполнить два условия:

1) (40)

2) (41)

При не выполнении условия 1)нужно увеличить , перераспределив М_В в таблице 2 (п.3.5) в указанных пределах и пересчитать Q_П , если этой меры недостаточно – увеличить число контуров n_c или лучше применить во входной цепи двухконтурный полосовой фильтр [3].

При невыполнении условия 2) нужно взять большие значения для и из таблицы 4, если этой меры недостаточно – увеличить число контуров n_c.

При выполнении условий 1) и 2) выбираем эквивалентную дробность контуров на частоте равной или чуть большей , но не больше и .

6. Перестройка РП на более низкую частоту с помощью КПЕ или варикапа сопровождается увеличением эквивалентной емкости контура С_э и уменьшением его волнового сопротивления , что приводит к ослаблению шунтирующего действия транзисторов и увеличению эквивалентной дробности контура до значения на частоте .

определяем из следующих соотношений:

(42)

где - эквивалентное затухание контура на частоте ;

- эквивалентное затухание контура на частоте ;

- затухание, вносимое в контур на частоте ;

- затухание, вносимое в контур на частоте ;

- собственное затухание контура.

Полученное значение должно соответствовать условию

3) . (43)

При невыполнении условия 3) нужно последовательно произвести последующие действия с соответствующим пересчетом по пп. 1-6:

• уменьшить в п.5 до значения ;

• выбрать меньшее значение и большее значение из таблицы 4, при соблюдении условия 2);

• увеличить и , перераспределить М_В в таблице 2(п. 3.5) в указанных пределах;

• увеличить число контуров n_c.

Для растянутых поддиапазонов КВ и отдельных УКВ1 ,УКВ2 расчет по формулам (42) можно не производить, т.к. различие и будут незначительными из-за малого , и принять .

7. Определяем фактическое значение избирательности по зеркальному каналу тракта РЧ для худшего случая на частоте :

1. при использовании одноконтурной ВЦ с индуктивной или внутриемкостной связью с антенной

; (44)

2. при использовании одноконтурной ВЦ с внешнеемкостной связью с антенной

; (45)

3. при использовании ВЦ с МА

; (46)

8. Фактическое значение ослабления на краях сквозной полосы пропускания радиотракта, вносимое трактом РЧ для худшего случая на частоте

. (47)

9. Избирательность по прямому каналу тракта РЧ для худшего случая на крайней частоте поддиапазона ближайшей к в соответствии с порядком п.7

1. ; (48)

2. ; (49)

3. , (50)

где f – крайняя частота поддиапазона, ближайшая к f_пр­;

для диапазонов ДВ-КВ при :

, на ДВ,

, на СВ-КВ;

для диапазонов УКВ при

;

- эквивалентная добротность контура на крайней частоте поддиапазона f ( или ).

Полученное значение необходимо сравнить с требуемым по ТЗ и сделать вывод о необходимости введения в тракт РЧ заградительного фильтра (фильтра-пробки) на частоту для дополнительного ослабления прямого канала. Если РП имеет несколько поддиапазонов, то необходимо учесть, что на более низкочастотных поддиапазонах, расположенных ближе к , избирательность будет меньше, чем на более высокочастотном поддиапазоне.

В п.3.6 ПЗ необходимо:

• произвести расчет по пп. 1-9;

• произвести сравнительную оценку полученных значений с заданными в Т.3 и в п.3.5;

• сделать выводы о необходимости включения в тракт РЧ избирательных каскадов УРЧ и заградительного фильтра на частоту . Количество каскадов УРЧ .

Пример 5. Определить основные параметры избирательной системы тракта радиочастоты диапазона СВ переносного приемника.

Исходные данные:

• крайние частоты диапазона ;

• избирательность по зеркальному каналу ;

• сквозная полоса пропускания радиотракта ;

• ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта РЧ в п.3.5 ;

• промежуточная частота ;

• избирательность на промежуточной частоте ;

• входная цепь приемника содержит магнитную антенну.

Расчет:

1. Задаемся числом одиночных контуров тракта РЧ (только во входной цепи).

2. Определяем максимальную добротность контура , обеспечивающую заданное ослабление на краях полосы по формуле (35)

.

3. Необходимая добротность контура, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу при использовании ВЦ с МА по формуле (38)

,

где - частота зеркального канала для верхней настройки гетеродина.

4. Выбираем по таблице 4 для контура МА:

• коэффициент шунтирования контура транзистором ;

• конструктивную добротность контура ;

Определяем наибольшее реализуемое значение эквивалентной добротности контура по формуле (39)

.

5. В результате расчета добротностей выполняется два условия (40), (41):

1) ,

2) .

Принимаем на частоте f’_max Q_эmax = 54

6. Определяем на частоте f’_min Q_эmin по формулам (42)

где – эквивалентное затухание контура на частоте f’_min;

– затухание, вносимое в контур на частоте f’_max;

– затухание, вносимое в контур на частоте f’_min;

– эквивалентное затухание контура на частоте f’_max;

– собственное затухание контура.

Полученное значение Q_эmin удовлетворяет условию (43):

3) .

Округляем до Q_эmin = 96.

7. Определяем фактическое значение избирательности по зеркальному каналу тракта РЧ для худшего случая на частоте по формуле (46)

8. Фактическое значение ослабления на краях сквозной полосы пропускания радиотракта, вносимое трактом РЧ для худшего случая на частоте f’_min по формуле (47)

9. Избирательность по прямому каналу тракта РЧ для худшего случая на крайней частоте поддиапазона ближайшей к f_пр по формуле (50)

В результате расчета получили, что тракт РЧ должен содержать один контур, n_с = 1 (ВЦ с МА), с эквивалентной добротностью на крайних частотах диапазона Q_эmin = 96, Q_эmax = 54.

При этом тракт РЧ обеспечивает:

– избирательность по зеркальному каналу _З ≥ 34 дБ, что соответствует заданной в ТЗ (34 дБ);

– ослабление на краях сквозной полосы, вносимое трактом РЧ _{П ТРЧ} ≤ 5,1 дБ, что меньше принятого значения в п. 3.5 (6 дБ);

– избирательность по прямому каналу ≥ 25,9 дБ, что меньше требуемой в ТЗ (30 дБ). Для обеспечения требуемой избирательности по прямому каналу необходимо включить в тракт РЧ заградительный фильтр на частоту f_пр.