1.7. Выбор активных приборов вч тракта и распределение усиления по каскадам

1.7.1. Определение требуемого усиления ВЧ тракта

Исходными величинами для расчета требуемого коэффициента усиления ВЧ тракта являются заданное в ТЗ значение чувствительности по напряжению UА0 [мкВ] и выбранное напряжение на входе детектора U_{ВХ Д}. С учетом производственного разброса параметров и старения элементов необходимо обеспечить

U_{ВХ Д }= 0,7 В

K_{0 ТРЕБ} > (2...3) U_{ВХ Д} / U_А0

K_{0 ТРЕБ} >3·0,7/22·10^-6=9,54*10⁴

Каскады ВЧ тракта (ВхУ, УРЧ, ПрЧ, ФСИ, УПЧ) должны в совокупности обеспечить усиление не менее K_{0 ТРЕБ} , то есть необходимо иметь:

K_{0 вх *} K_{0 пр *} K_{0 ф*} K_{0 урч *} K_{0 упч} ≥ K_{0 треб}

1.7.2. Оценка коэффициента передачи входного устройства

Значение K0вх существенно зависит от типа первого активного прибора (АП1). При использовании биполярного транзистора колебательный контур входного устройства подключается ко входу транзистора частично с коэффициентом включения приблизительно 0.1...0.3. Значения K0вх при использовании в качестве АП1 биполярного транзистора для СВ диапазона 0,07 – 0,3. Пускай K_{0 ВХ}=0,3

1.7.3. Выбор активного прибора УРЧ и оценка коэффициента передачи УРЧ

Конкретный тип транзистора УРЧ выбирают из следующих соображений:

1. В пределах диапазона рабочих частот модуль проводимости прямой передачи (y21) должен оставаться приблизительно постоянным.

2. Коэффициент шума транзистора должен быть по возможности малым.

3. Коэффициент устойчивого усиления на высшей рабочей частоте (K0 уст) и предельный коэффициент усиления (K0пред), рассчитанные по выражениям (17) и (18), желательно иметь как можно больше.

, (17)

, (18)

где y12 = ωС12 . (19)

возьмем транзистор КТ315:

С12= 5 пФ,

g11=0,9 мСм,

g22=8,2 мкСм,

у21=30 мСм,

Iк=1 мА.

Получим:

Задаем значением коэффициента усиления УРЧ.

1.7.4. Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты

Преобразователь частоты может быть выполнен как на дискретных транзисторах, так и на ИМС [2].

Лучшей из отечественных ИМС для построения преобразователя частоты является ИМС К174ПС1 (зарубежные аналоги TCA240 и U5010A).

Схема допускает построение преобразователя частоты либо с совмещенным гетеродином на транзисторах, входящих в ИМС, либо с внешним гетеродином.

При работе от отдельного гетеродина его напряжение подается между выводами 11 и 13 ИМС. При этом выводы 10 и 12 ИМС соединяют непосредственно, либо через небольшое сопротивление.

В зависимости от способа подключения согласующего контура (СК) к выходу ИМС реализуется либо балансная, либо кольцевая схема преобразователя частоты. В первом случае СК подключен несимметрично либо к выводу 2, либо к выводу 3 ИМС. Во втором случае СК подключен симметрично между выводами 2 и 3 ИМС (рис.4.1).

Несимметричное подключение СК к ИМС позволяет включить в свободный вывод еще один СК, настроенный на fпч АМ тракта. В первом случае снимаемое с этого контура напряжение можно подать на отдельный детектор АРУ для УРЧ. Второй вариант позволяет иметь один преобразователь частоты для всех диапазонов приемника.

Параметры ИМС приведены в приложении 6.

Примем коэффициент передачи преобразователя частоты K_{0 ПР} = 25.

1.7.5. Определение структуры тракта УПЧ

Оценим требуемое усиление тракта УПЧ:

K_{0 УПЧ ТРЕБ} = K_{0 ТРЕБ} / ( K_{0 ВХ} K_{0 УРЧ} K_{0 ПР} K_{0 Ф}).

K_{0 УПЧ ТРЕБ} =95400/0,3·4·25·0.409=7775

Реализуем тракт УПЧ на тех же транзисторах что и УРЧ, а именно на транзисторе КТ315.

В УПЧ могут быть использованы каскады, как с резистивной, так и с резонансной нагрузкой. При использовании в приемнике ФСИ резонансные каскады УПЧ реализуют с полосой пропускания, в несколько раз превышающей ∆F_ПР, и они не влияют на избирательные свойства УПЧ и приемника в целом.

По сравнению с каскадами с резистивной нагрузкой резонансные каскады позволяют получить большее усиление. Однако наличие катушек индуктивности приводит к усложнению процесса изготовления и настройки приемника, увеличению габаритов. Кроме того, из-за наличия проходной емкости транзистора (C12) в резонансных каскадах возможно существенное ухудшение устойчивости. Для снижения C12 уменьшают коэффициент включения контура в коллекторную цепь транзистора, однако при этом снижается коэффициент усиления.

Структура тракта УПЧ представлена на рис.1.2.

Рис. 1.2.

Определим число каскадов УПЧ, при котором коэффициент усиления тракта УПЧ в целом

Возьмем каскад с резонансной нагрузкой и 2 каскада с резистивной нагрузкой. Получим

K_{0 УПЧ} =10·10·80=8000 при n=3

Отсюда видно, что K_{0 УПЧ} больше чем K_{0 УПЧ ТРЕБ}.

Выбрав структуру тракта УПЧ и определив его усиление, уточним реализуемый коэффициент усиления высокочастотного тракта в целом:

K_{0 Р} = K_{0 ВХ *} K_{0 УРЧ *} K_{0 ПР *} K_{0 Ф *} K_{0 УПЧ}

K_{0 Р} =0.3·4·25·0.409·8000=98 160