4. Расчет преобазователя частоты

4.1. Варианты построения схем преобразователей частоты

Выполним ПрЧ на ИМС К174ПС1. Она позволяет реализовать разнообразные варианты построения ПрЧ, отличающиеся способом подключения нагрузки, видами связей  с предшествующим УРЧ и с цепями гетеродина, ИМС позволяет также выполнить ПрЧ с внешними  и   с совмещенным гетеродином.

На рис.4.1 приведен вариант подключения нагрузки к выходу ПрЧ. Нагрузкой ПрЧ является ФСИ, подключаемый через согласующий контур L_К, C_К. При симметричном подключении контура к выходу ИМС (рис.4.1) спектр выходного тока соответствует кольцевой схеме. В этом случае в ПрЧ обеспечивается ослабление помехи с частотой, равной промежуточной.

Рис. 4.1

Рис. 4.2.

ИМС позволяет использовать симметричное (рис.4.2) подключение входов ИМС к выходам УРЧ и гетеродина (при работе от внешнего гетеродина). Симметричная схема предпочтительна при трансформаторных связях.

4.2. Расчет подключения нагрузки к преобразователю частоты

Задачей расчета является определение параметров элементов согласующего контура (рис.4.1) и коэффициента его включения p_Ф во входную цепь ФСИ.

Исходными данными для расчета являются:

- значение промежуточной частоты приемника, f_ПЧ =465 кГц;

- полоса пропускания ФСИ, ΔF_Ф =6 кГц;

- входная проводимость ФСИ, g_{ВХ Ф} =0,33 мСм;

- конструктивная добротность катушки СК на f_ПЧ, Q_К =80;

- крутизна преобразования ИМС, y_{21 ПР} =10 мСм;

- выходная проводимость ИМС на f_ПЧ, g_ВЫХ =1,9 мкСм.

Полоса пропускания согласующего контура выбирается существенно больше, чем полоса пропускания ФСИ, чтобы избежать влияния согласующего контура на полосу пропускания тракта ПЧ. С другой стороны она не должна быть слишком большой, так как это приведет к снижению коэффициента усиления ПрЧ и к ухудшению избирательности при больших отстройках. Рекомендуется выбрать

ΔF_КЭ = (2.5...3.5) ΔF_Ф=1,8·10⁴ =18 кГц

Рассчитываем требуемое значение добротности эквивалентного контура

Q_КЭ = f_ПЧ / ΔF_КЭ=465/18=25,8

Задаем стандартное значение емкости конденсатора контура C₁=900 пФ. Рассчитаем емкость C_К контура с учетом емкости монтажа C_М = 2...5 пФ и выходной емкости ИМС

C_К = C₁ + C_М + C_ВЫХ=900+3+3=906 пФ

и индуктивность контура

L_К = 1 / (ω_ПЧ² C_К)=1/(2π·465·10³)²·906·10^-12=129,3 мкГн

Полагая конструктивную добротность контура Q_К = 130 и убедившись, что она не менее чем в 2.5...3 раза выше значения Q_КЭ, вычислим проводимости ненагруженного и нагруженного (эквивалентного) контура

g_К = 1 / (ω_ПЧ L_К Q_К)=1/2π·465·10³·129,3·10^-6·130= 20,36 мкСм

g_КЭ = 1 / ω_ПЧ L_К Q_КЭ =1/2π·465·10³·129,3·10^-6·25,83=102,5 мкСм

и сопротивление шунтирующего резистора

R_Ш = 1/ (0.5 g_КЭ - g_К - g_ВЫХ)=1/(0.5·129,3-20,36-1,9)10^-6=34,52 кОм

Определим коэффициент включения согласующего контура во входную цепь ФСИ, при котором обеспечивается согласование ФСИ на его входе:

.

Рассчитываем индуктивность катушки связи

L_Ф = L_{К *} p_Ф² / k²=129,3·10^-6·0,392² / 0,85² = 27,51 мкГн

где k - коэффициент магнитной связи, зависит от типа применяемых сердечников; для броневых сердечников, используемых при f_ПЧ=465 кГц, он может достигать значений 0.8...0.9 (k=0,85).

Определяем коэффициент усиления преобразователя частоты:

K_{0 ПР} = y_{21 ПР} p_Ф / g_КЭ =0,01·0,392/102,5·10^-6= 38,261

и сравним его со значением, которым задавались при расчете структурной схемы.

(K_{0 ПР}=25)

На расчетных частотах диапазона рассчитаем напряжение сигнала на входе УПЧ:

=0,504МГц 0,978 МГц 0,735 МГц

U_{ВХ УПЧ} = U_{А0 *} K_{0 ПРЕС} (f₀) _* K_{0 ПР *} K_{0 Ф} . (106)

U_{ВХ УПЧ} = 35·10^-6_* K_{0 ПРЕС} (f₀) _* 17,7 _* 0,409

Где K_{0 ПРЕС} (f₀) берется из таблицы 3.4.

Рассчитываем суммарное ослабление соседнего канала в преселекторе и ФСИ:

s_СК = s_{СК ПРЕС} + s_{СК ФСИ} = 50+ s_{СК ФСИ} (107)

где s_{СК ФСИ} = 50 дБ, а s_{СК ПРЕС} берется из таблицы 3.3

результаты расчет сведем в таблицу 4.1

Таблица 4.1.

f	U ВХ УПЧ, В	σск, дБ
	1,732	56,303
	1,5	115,231
	1,212	64,422

и сравним с требованием ТЗ (s_СК =42 дБ).

Данные значения удовлетворяют требованиям ТЗ.