4.6. Расчёт требуемого усиления линейного тракта. Распределение усиления по каскадам

Коэффициент усиления линейного тракта приёмника (до детектора) определяют по формуле [2]:

К_ЛТ = , (4.32)

где U_{ВХ. Д} – напряжение сигнала на входе детектора;

К_З – коэффициент запаса;

Е_А – чувствительность приёмника, указанная в ТЗ.

Напряжение на входе диодного детектора U_{ВХ. Д} для обеспечения линейного детектирования должно составлять (0,5  1) В [1.2].

Коэффициент запаса К_З учитывает разброс параметров электронных приборов, неточность сопряжения контуров и так далее. Обычно принимают К_З = 2  3 [2].

Чувствительность приёмника в случае магнитной антенны Е_А= Еh_Д10^-3. В соответствии с [7] действующую высоту магнитной антенны можно принять, равной 10^-2 м.

Полученное значение коэффициента усиления К_ЛТ распре-деляем по каскадам:

К_ЛТ = К_ВЦ К_УРЧ К_ПЧ К_УПЧ,

где К_ВЦ, К_УРЧ, К_ПЧ, К_УПЧ – коэффициенты усиления входной цепи, усилителя радиочастоты, преобразователя и усилителя промежуточной частоты соответственно.

При предварительном расчёте можно задаться следующими коэффициентами передачи каскадов:

- входная цепь 2  5,

- апериодический УРЧ 5  10,

- резонансный УРЧ:

- в диапазоне ДВ и СВ 25  50,

- в диапазоне КВ 7  15,

- преобразователь частоты 10  20,

- апериодический УПЧ (один каскад) 5  10,

- одноконтурный резонансный УПЧ (один каскад) 30  50,

- ФСС 0,2  0,3.

Окончательный расчёт выполняют после выбора электронных приборов. В разделе “Описание работы принципиальной схемы проектируемого приёмника” на основании паспортных данных микросхем приводится окончательный расчёт количества каскадов УПЧ.

4.7. Проверка осуществимости ару

Целью расчета является определение необходимого числа регулируемых каскадов в проектируемом приемнике.

Число регулируемых каскадов N_АРУ зависит от требуемого изменения коэффициента усиления приемника под действием АРУ Л_Т, которое определяется выражением

Л_Т = ; (4.33)

где  – диапазон изменения входного сигнала;

 – диапазон изменения выходного напряжения.

В выражение (4.33) значения  и  следует подставлять в линейных единицах (в разах), а не в дБ (как приведено в ТЗ). Поэтому необходимо выполнить пересчет (см. формулу (4.18)).

Число регулируемых каскадов определяется, согласно [2], соотношением

, (4.34)

где Л₁ – изменение усиления на один регулируемый каскад Л₁  10.

Полученное в (4.34) число каскадов округляют в большую сторону.

5. Проектирование принципиальной электрической схемы радиоприемника

5.1 Выбор схемы входной цепи радиоприемника

Принципиальная схема преселектора должна соответствовать структурной схеме преселектора, которая была выбрана в соответствии с подразд. 4.5.1 настоящего пособия.

На рис. 5.1 показаны схемы входных цепей с различными связями с антенной.

Рис. 5.1

Наиболее распространена схема с трансформаторной связью (рис. 5.1,а), которая может работать в режиме удлинения или укорочения. Режим удлинения предпочтительней, так как при этом неравномерность зависимости невелика. В режиме большого удлинения схеме свойственно постоянство , но коэффициент передачи при этом несколько уменьшается. Для уменьшения влияния антенны на колебательный контур применяется слабая связь m = 0,3 … 0,6. В отдельных случаях удлинение реализуют за счет конденсатора (рис. 5.1,а).

Автотрансформаторную связь (рис. 5.1,б), обычно применяют при работе от штыревых антенн. В некоторых случаях возможно полное включение малогабаритных антенн в контур.

Проще других схема с внешнеемкостной связью (рис. 5.1,в,г). Обычно , что позволяет получить достаточно большой коэффициент передачи входной цепи. Её применение ограничивается значительной неравномерностью в диапазоне частот и поэтому она рекомендуется для приёмников невысокого качества или при малых коэффициентах перекрытия.

Схема с внутриемкостной связью показана на рис. 5.1,д, где ёмкость порядка тысячи пФ, ‒ резистор утечки. Используется при антеннах с малой ёмкостью, например, штыревых, для которых можно реализовать режим укорочения. В этом режиме обеспечивается постоянство коэффициента передачи в диапазоне рабочих частот. Для получения режима укорочения иногда применяют укорачивающий конденсатор .

На рис. 5.1,е показана схема с комбинированной связью. Благодаря совместному действию обоих видов связи достигается высокий коэффициент передачи при малой неравномерности , однако хуже ослабляется зеркальная помеха на высокочастотном конце диапазона.

В приемниках 0-й, 1-й и 2-й групп сложности применяют трансформаторную и автотрансформаторную связь контура ВЦ с антенной, а в моделях 3-й группы сложности – внешнеемкостную.

Для уменьшения влияния нагрузки, которое может привести к ухудшению избирательности и расстройке, применяют частичное включение транзистора в контур. Для уменьшения зависимости резонансного коэффициента передачи от частоты настройки следует выбрать связь с антенной и нагрузкой либо слабо зависящими от частоты, либо с противоположным характером зависимостей и

Широко применяют трансформаторное и автотрансформаторное включение нагрузки (рис. 5.2,а,б), которое отличается постоянством коэффициента включения Недостатком является возникновение дополнительного канала приёма за счет паразитного контура .

Схема с внутриемкостной связью (рис. 5.2,в) более помехоустойчива: нет паразитных резонансов, коэффициент передачи для побочных каналов убывает с ростом частоты. При высоких требованиях к постоянству параметров входной цепи выбирают комбинированную связь контура входной цепи с нагрузкой, рис. 5.2,г.

В радиовещательных приёмниках высокого класса и в профессиональной аппаратуре может применяться двухконтурный полосовой фильтр (рис. 5.3).

Рис. 5.2

Рис. 5.3

В схемах с комбинированной связью (рис. 5.3) между контурами с ростом частоты настройки уменьшается, что необходимо для обеспечения постоянства полосы пропускания в диапазоне частот.

В радиовещательных приёмниках широко применяют малогабаритные магнитные антенны. На рис. 5.4 приведены схемы входных цепей с магнитной антенной при различных способах подключения контура к нагрузке.

Рис. 5.4

Недостаток схемы входной цепи с трансформаторной (рис. 5.4,а) и автотрансформаторной (рис. 5.4,б) связью состоит в том, что катушка связи и ёмкость нагрузки образуют паразитный колебательный контур.

В схеме входной цепи с ёмкостной связью контура с нагрузкой (рис. 5.4,в) коэффициент передачи монотонно убывает с ростом частоты и, кроме того, схема свободна от паразитных резонансов.

В том случае, когда требуется обеспечить постоянство параметров входной цепи, связь контура с нагрузкой выбирается комбинированной (трансформаторно-ёмкостной), рис. 5.4,г.

Контур ВЦ можно перестраивать конденсатором переменной ёмкости (КПЕ) или варикапами (варикапной матрицей). Параметры некоторых КПЕ приведены в табл. П.2.1 прил. 2.

КПЕ с воздушным диэлектриком имеет лучшую температурную стабильность, КПЕ с твердым диэлектриком обладает меньшими габаритами и лучшей устойчивостью к механическим воздействиям.

При электронной перестройке изменение ёмкости контуров происходит путем изменения управляющего напряжения на варикапах, выполняющих функцию КПЕ. Изменение управляющего напряжения может происходить автоматически, либо вручную.

Достоинствами электронного способа настройки контуров варикапами является:

- отсутствие механических контактов в цепях контура;

- высокая устойчивость к механическим и климатическим воздействиям;

- возможность реализации дистанционного управления;

- простота реализации необходимого закона изменения частоты.

Варианты включения варикапов в контур с ручной настройкой показаны на рис. 5.5.

Рис. 5.5

Напряжение управления поступает от стабилизированного источника питания и с переменного делителя , через резистор управляет ёмкостью обратносмещенного варикапа. Резистор необходим для уменьшения шунтирующего действия делителя на колебательный контур. Сопротивление резистора должно быть значительно больше эквивалентного резонансного сопротивления контура. Для ослабления нелинейных эффектов применяют последовательно-встречное включение варикапов, однако при этом надо учитывать, что их результирующая ёмкость уменьшится в два раза.

В табл. П3.1 прил. 3 приведены рекомендации по применению некоторых типов варикапов.

Справочные данные некоторых типов варикапов приведены в табл. П.3.2 прил. 3.