2. Електричний розрахунок каскадів

2.1 Розрахунок вхідної ланки

У даному приймачі переналаштування виконується керуючим електронним елементом – варикапом.

Розрахунок коефіцієнтів перекриття діапазонів по частоті та ємності:

;

a= 1,02…1,05- коефіцієнт запасу по перекриттю. Для діапазону КХ вибираємо а=1,02.

Визначаємо коефіцієнт перекриття діапазону по частоті та ємності:

;

Згідно вольт-фарадної характеристики на рисунку 2.1 мінімальна ємність варикапа ВВ201 фірми NXP становить 34 пФ[2].

Рисунок 2.1- Вольт-фарадна характеристика варикапа ВВ201

Розраховуємо ємність схеми вхідного кола за формулою:

С_сх=C_L+C_cep+C_M+p₂C_вх;

р= 0,3…0,5- коефіцієнт включення біполярного транзистора в контур, С_L=6 пФ для КХ діапазону, ємність монтажу С_М=8 пФ для діапазону КХ, ємність вхідної антени для діапазону КХ приймаємо С_вх=6,8 пФ.

С_сх=6+9+8+(0,3*6,8)=25 пФ.

Визначаємо максимальну ємність варикапа згідно формули:

С_Вmax=С_Вmin*К_С+С_сх(К_С-1);

С_Вmax=34*1,229+25(1,229-1)=48 пФ.

Виконаємо перерахунок затухань контурів у LC контурів на частоті від 3 до 30 МГц

; ; .

Розрахунок ведемо, згідно методики у [2]. Визначаємо еквіваленту ємність схеми вхідної ланки, при якій вибраний елемент переналаштування забезпечить заданий коефіцієнт перекриття діапазону.

Обираємо варикап NXP за значеннями ємності, наведеними нижче.

; 312Equation Section (Next)32232\* MERGEFORMAT (.)

C_max=99пФ пФ;

(пФ).

Рисунок 2.2 – Схема електрична принципова вхідної ланки

Для КХ – діапазону орієнтовне значення ємності схеми контурів вхідної ланки рівне 20-30. Якщо значення еквівалентної ємності схеми вхідної ланки більше за орієнтовне, то система буде фізично-реалізованою.

Використовуємо контури без розтягненого налаштування. Вхідна ланка буде виконуватися по схемі трансформаторно-ємнісного зв’язку із антеною, так як така схема забезпечує малу нерівномірність коефіцієнту передачі.

Визначаємо ємність конденсатора зв’язку із антеною за формулою 233

; 33233\* MERGEFORMAT (.)

У нашому випадку, та не задані, тож можемо знайти їх за формулою 234:

; 34234\* MERGEFORMAT (.)

Ємність антени залежить від її довжини. Умовно приймаємо довжину антени 1м і ємність 6,8 пФ.

пФ (пФ);

(пФ).

Визначимо індуктивність контуру за формулою 235:

; 35235\* MERGEFORMAT (.)

Для вхідної ланки:

_{Тепер розрахуємо індуктивність зв’язку вхідної ланки за формулою} 236_:

; 36236\* MERGEFORMAT (.)

Для вхідної ланки:

Визначаємо мінімальні та максимальні резонансні частоти антени за формулою 237 та 238:

; 37237\* MERGEFORMAT (.)

; 38238\* MERGEFORMAT (.)

Визначаємо ці частоти для вхідної ланки:

Визначимо допоміжні коефіцієнти за формулою 239 та 240:

; 39239\* MERGEFORMAT (.)

; 40240\* MERGEFORMAT (.)

Визначаємо коефіцієнт зв’язку із антеною, що забезпечує задане розлаштування контуру вхідної ланки при експлуатації за формулою 241:

; 41241\* MERGEFORMAT (.)

Для ВЛ:

.

Визначаємо коефіцієнт зв’язку із антеною, що забезпечує задане затухання контурів за формулою 242:

; 42242\* MERGEFORMAT (.)

;

Остаточно обираємо коефіцієнт зв’язку із антеною із наступного співвідношення:

.

Отже, для вхідної ланки коефіцієнт зв’язку рівний 0,15.

Обчислимо коефіцієнт включення контуру вхідної ланки до входу транзистора за формулою 243:

; 43243\* MERGEFORMAT (.)

; 44244\* MERGEFORMAT (.)

(Ом);

Розрахуємо коефіцієнт передачі вхідної ланки на нижній частоті за формулою 245:

; 45245\* MERGEFORMAT (.)

_{Підставляючи значення у формулу (2.14) отримаємо:}

_{Отримана нерівномірність цілком допустима.}

Далі переходимо до визначення підстроювального конденсатора.

Визначаємо половину поля компенсації конденсатора за формулою 246:

46246\* MERGEFORMAT (.)

Задамося конденсатором підстроювальним типу КТ4-21:

(пФ).

Ця ємність має відповідати умові 247

, 47247\* MERGEFORMAT (.)

де:

для КХ діапазону.

Умова 247 виконується.

Обчислимо ємність, що вноситься активним елементом у вхідну ланку за формулою 248:

,де 48248\* MERGEFORMAT (.)

- вхідна ємність транзистора першого каскаду;

- коефіцієнт включення входу транзистора.

Визначаємо додаткову ємність, що забезпечує перекриття по діапазону за формулою 249:

; 49249\* MERGEFORMAT (.)

; 50250\* MERGEFORMAT (.)

(пФ).

Обираємо ємність котушки індуктивності рівною 6 пФ і ємність монтажу рівну 8 пФ.

Перевіримо необхідність застосування урівнюючого конденсатора за 251

; 51251\* MERGEFORMAT (.)

Отже, обираємо конденсатор ємністю 4,7 пФ як найближчий за номінальним значенням.

Визначимо індуктивність котушки зв’язку із каскадом ПРЧ за формулою 252:

; 52252\* MERGEFORMAT (.)

Для вхідної ланки:

Визначимо мінімальну селективність по дзеркальному каналу за формулою

; 53253\* MERGEFORMAT (.)

2.2 Розрахунок підсилювача радіочастоти

Першим етапом розрахунку підсилювача радіочастоти є розрахунок режимозадаючих елементів. Обираємо живлення від одного джерела. Схема ПРЧ показана на рисунку 2.3. Розрахунок ведемо згідно [2].

Визначаємо зміну зворотного струму колектора за 254:

,де 54254\* MERGEFORMAT (.)

- зворотній струм колектора

(мА).

Знаходимо теплове зміщення бази за формулою 255:

,де 55255\* MERGEFORMAT (.)

(мВ/К).

(мВ/К).

Розрахуємо необхідну нестабільність колекторного струму 256:

; 56256\* MERGEFORMAT (.)

(мА).

Розраховуємо опори резисторів

; 57257\* MERGEFORMAT (.)

; 58258\* MERGEFORMAT (.)

Рисунок 2.3 – Схема електрична принципова підсилювача радіочастоти

; 59259\* MERGEFORMAT (.)

; 60260\* MERGEFORMAT (.)

(Ом);

(Ом);

(кОм);

(кОм).

Підрахуємо ємності конденсаторів за 261, 262 та 263

; 61261\* MERGEFORMAT (.)

; 62262\* MERGEFORMAT (.)

; 63263\* MERGEFORMAT (.)

(нФ);

(нФ);

Задаємося коефіцієнтом включення контуру до транзистора [2].

Визначаємо коефіцієнт включення наступного каскаду у контур за формулою 264:

; 64264\* MERGEFORMAT (.)

Обчислимо ще раз усі необхідні Y-параметри та g b параметри

;

;

;

;

;

;

;

Отримали наступні дані: ; ; ; ; ; ; .

Тепер обчислимо резонансний коефіцієнт підсилення на максимальній частоті за 265:

; 65265\* MERGEFORMAT (.)

У попередньому розрахунку ми прийняли коефіцієнт стійкого підсилення рівний 10. Згідно умови стійкості підсилення, коефіцієнт стійкого підсилення має бути більший за резонансний коефіцієнт підсилення. Отже, треба прийняти схемі із спільним емітером. Коефіцієнт стійкого підсилення визначимо за 266

; 66266\* MERGEFORMAT (.)

.

Умова стійкості підсилення виконується, отже залишаємо вибрану схему.

Розрахуємо підстроювальний конденсатор за формулою 267:

; 67267\* MERGEFORMAT (.)

Ємність підстроювального конденсатора рівна 8 (пФ).

; 68268\* MERGEFORMAT (.)

Обчислимо селективність по дзеркальному каналу, що створює ПРЧ за253

Просумуємо селективності у ПРЧ і вхідній ланці та отримаємо кінцеве значення селективності преселектора, рівне 64 дБ, що задовольняє технічному завданню.

Обрахуємо коефіцієнт шуму ПРЧ за 269:

; 69269\* MERGEFORMAT (.)

; 70270\* MERGEFORMAT (.)

. 71271\* MERGEFORMAT (.)

Отримали значення коефіцієнту шуму рівне 2.