4. Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты

Преобразователь частоты может быть выполнен как на дискретных транзисторах, так и на ИМС. В последнем случае открывается возможность реализации преимуществ компенсационных схем преобразователей частоты.

При использовании для преобразователя частоты дискретных транзисторов необходимо убедиться в выполнении условий, определяемых выражениями К_{0 уст} и К_{0 пред}, в которые следует подставлять параметры транзистора в режиме преобразования частоты.

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

При построении преобразователя частоты на ИМС К174ПС1 обычно не возникает проблем с получением нужного коэффициента усиления. На этапе эскизного расчета примем коэффициент передачи преобразователя частоты равным К_{0 пр} = 30.

5. Определение структуры тракта упч

Оцениваем требуемое усиление тракта УПЧ:

^К0 УПЧ треб ⁼ _К

0 вх

^К0 треб

× К_{0 УРЧ} × К

0 пр

_× К_{0 ф}

35000

= = 672.8

0.6 × 5 × 30 × 0,578

Применим вариант построение тракта УПЧ на основе ИМС малой степени интеграции. На ИМС У174ПС1 может быть выполнен дифференциальный усилительный каскад с резонансной нагрузкой и с возможностью регулировки коэффициента усиления системой АРУ. Благодаря малой проходной емкости, допустимо каскадирование резонансных каскадов на ИМС К174ПС1 без существенного ухудшения их устойчивости.

Пусть К_{01 УПЧ}=50, К0_{2 УПЧ}=50, тогда число каскадов=2 К_0УПЧ=50*50=2500

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

К_{0 р} = К_{0 вх} × К_{0 УРЧ} × К_{0 пр} × К_{0 ф} × К_{0 УПЧ} = 0.6 × 5 × 30 × 0,578 × 2500

= 130 × 10³.

Сделаем проверку выполнения ТЗ:

К_{0 р} = 130 × 10³, больше чем К_{0 треб} = 35 × 10³.

4. Проверка реализации требуемого отношения сигнал / шум на выходе приемника

Усиление УРЧ достаточно (К_{0 УРЧ} = 3) и в силу этого можно пренебречь вкладом шумов последующих каскадов в общий уровень шума приемника.

Определяем коэффициент шума первого активного прибора (АП1), учитывая, что минимальный коэффициент шума активного прибора равен К_{ш мин} = К_ш = 3 дБ, а проводимость генератора, при которой этот К_{ш мин} обеспечивается, равна 𝑔_{г опт} = 0,7 мСм:

К_{ш мин} = 10^{0,1×Кш мин[дБ]} = 10^0,1×3 = 1,995 раз,

𝑔_г = 2,5 × 𝑔₁₁ = 2,5 × 0.35 × 10⁻³ = 0.875 мСм,

К = 1 + 0,5⁽К

_{− 1) (} ^𝑔г ₊ ^𝑔г опт

_{( )} 0.875 ₊

ш АП1

ш мин

^𝑔г опт

𝑔_г

) = 1 + 0,5

1,995 − 1

(

0,7

^0,7 ) = 2,02.

0.875

Рассчитываем напряжение шума приемника, приведенное ко входу АП1:

^𝑈ш пр

= 1,25 × 10⁻¹⁰ × √ ¹

𝑔_г

× ∆𝐹_пр

^{× К}ш АП1

= 1,25 × 10⁻¹⁰ × ^{√ 1}

0.875 × 10⁻³

× 9900 × 2,02 = 0.598 мкВ

Определяем отношение сигнал / шум на входе приемника при уровне сигнала равном чувствительности:

𝜉 = 𝑈

× ^{К0 вх} = 40 × 10⁻⁶ × ^0.6

= 40.134,

вх А0

^𝑈ш пр

^{0.598×10−6}

ТЗ:

Вычисляем отношение сигнал / шум на выходе приемника:

𝜉_вых = 𝜉_вх × 𝑚 = 12.0429,

Теперь, сравним полученное значение ОСШ на выходе с требованиями

𝜉_{вых дБ} = 20 log 𝜉_вых = 20 × log 12.0429 ≈ 23дБ,

Получаем, что 𝜉_вых, полученное при расчёте меньше, чем γ_вых = 26дБ,

указанное в ТЗ.

Требования ТЗ выполнены, поэтому определяем U_{ш пр доп}, которое понадобится при дальнейших расчетах.

𝑈 = 𝑈 × ^{К0 вх} =40 × 10⁻⁶ × ^0.6 = 1.99 × 10⁻⁶ В

ш пр доп

А0 _𝜉тз

12.0429