2. Расчет приемника на уровне принципиальных схем

2.1 Расчет преселектора

В инфрадинном приемнике первая промежуточная частота выбирается выше самой верхней частоты диапазона принимаемых сигналов. При этом зеркальный канал отодвигается настолько далеко от основного, что легко подавляется самыми простыми фильтрами.

В качестве УРЧ использован широкополосный фильтр Саллена-Кея построенного путем последовательного каскадного соединения ФНЧ и ФВЧ.

Выполним настройку УРЧ в соответствии с используемым диапазоном частот. Необходимо добиться АЧХ, соответствующей техническому заданию, для заданного диапазона частот. На рисунке 2.3 изображена схема одного каскада УРЧ. АЧХ УРЧ представлена на рисунках 2.4

Расчет элементов и параметров схемы активного ФНЧ Саллена – Кея. Расчет производился в программе MathCad.

Рисунок 2.1 - ФНЧ Саллена – Кея

Δ = 1,077 МГц

- частота среза

Расчет элементов и параметров схемы активного ФВЧ Саллена – Кея. Расчет производился в программе MathCad.

Рисунок 2.2 - ФВЧ Саллена – Кея

- частота среза

Рисунок 2.3 – Схема одного каскада ШПФ Саллена – Кея

Результаты моделирования одноконтурного ШПФ приведены на рисунках 2.4-2.6.

Рисунок 2.4 – АЧХ ШПФ на центральной частоте Саллена-Кея

Рисунок 2.5 – АЧХ ШПФ на граничной частоте Саллена-Кея

Рисунок 2.6 - АЧХ ШПФ Саллена-Кея на зеркальной частоте

Таким образом, был спроектирован одноконтурный широкополосный фильтр УРЧ, обеспечивающий ослабление на первой зеркальной частоте на 13,2 дБ. Следовательно, таких контуров должно быть 3 для подавления первой зеркальной частоты на 30 дБ. В пределах заданной полосы частот ослабление не превышает 3 дБ.

2.2 Построение первого преобразователя частоты по схеме Хартли

Начальные данные для расчета:

Диапазон частот: СВ (0,525-1,602 МГц);

Промежуточная частота: f_пч = 10,7 МГц;

Центральная частота сигнала: f₀ = 1,0635 МГц;

Полоса пропускания контура: ∆f = 1,077 МГц

Первая зеркальная частота: МГц

Вычислим частоту гетеродина на заданной частоте сигнала и первой промежуточной частоте:

(2.1)

МГц;

Определим значения R и С фазовых фильтров первого порядка при R1 = 200 Ом (рисунок 1.4) на выходе гетеродина и смесителя с фазой вращения на 90о. По формуле (1.21) видно, что значения должно равняться 1 для вращения фазы на 90^о. При этом возьмем значение R = 100 Ом для двух случаев фазовых фильтров и определим значения С для fз и fпч:

Для фазового фильтра на выходе гетеродина:

(2.2)

Аналогично по формуле (2.2) определим значение С на выходе смесителя:

Подставим все известные и вычисленные значения в MS-модель приемника с фазокомпенсационным методом (метод Хартли) подавления зеркального канала (рисунки 2.7 и 2.8) и снимем характеристики по сигнальной (f₀) и зеркальной частотам (f_з), изменяя при этом положения ключа в схеме Хартли (рисунки 2.9-2.12).

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема Хартли.

Рисунок 2.8 – Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) с Q = 100.

Рисунок 2.9 – Осциллограммы на входе вычитателя на сигнальной частоте f₀

Рисунок 2.10 – Спектральная характеристика на сигнальной частоте f₀

Рисунок 2.11 – Осциллограммы на входе вычитателя на зеркальной частоте f_з

Рисунок 2.12 – Спектральная характеристика на зеркальной частоте f_з

По полученным характеристикам видим, что при сигнальной частоте f₀ осциллограмма сигналов находятся в противофазе и после вычитателя амплитуда сигнал увеличивается в 2 раза, а на зеркальной частоте f_з осциллограмма сигналов находятся в фазе и после вычитателя амплитуда сигнал резко снизится практически до 0. По спектральным характеристикам видно, что зеркальная частота подавляется на 53,6 дБ, что существенно улучшает изберательность приемника.