курсач / материалы / Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. 1976г

После этого проверяют соотношение

при невыполнении которого заметно падает /Сд. После этого опре­ деляют коэффициент передачи Кя и входное сопротивление Явх д

Рис. 9.5. Кривые для определения входного сопротивления диодного детек­ тора радиоимпульсов.

по кривым, приведенным на рис. 9.2 и 9.5. Вычисляют длительность фронта видеоимпульсов

денным на рис. 9.6. При этом сопротивление нагрузки должно быть равно

где Ян определяется согласно (9.24) и (9.25). Индуктивность нагрузки должна составлять

(9.28)

где Qh — 0,6 во избежание появления больших выбросов напряже­ ния видеоимпульсов.

При определении Кя согласно рис. 9.2 нужно заменить Ян на Яя к. Для улучшения фильтрации напряжения промежуточной час­ тоты служит дроссель с Дф = 10...40 мкГ (рис. 9.4 и 9.6), настраи-

372

Для защиты приемника от длительной немодулированной помехи должно выполняться равенство

где тшах — максимальная длительность принимаемых импульсных сигналов.

Расчет пикового детектора

Для преобразования напряжения видеоимпульсов в напряжение постоянного тока служат пиковые детекторы, обычно параллельные (рис. 9.7). Исходными при их расчете являются:

терного повторителя;

— постоянные времени заряда та и разряда тр конденсатора на­ грузки детектора.

Порядок расчета следующий.

Выбирают диод с большим обратным сопротивлением. Определяют емкость нагрузки детектора

где R, — внутреннее сопротивление диода. Рассчитывают сопротивление нагрузки

Если по (9.33) получают Рн, сравнимое с сопротивлением утеч­ ки схемы, то на входе пикового детектора включают эмиттерный повторитель и определяют емкость нагрузки детектора

и сопротивление нагрузки

373

Определяют коэффициент передачи детектора

ехр(—t/t8)J[1—ехр(—т/тр)]/Гих

амплитудной модуляции высокочастотных сигналов. Такое преоб­ разование сигнала осуществляют при детектировании частотно-мо- дулированных сигналов и в процессе автоматической подстройки частоты при создании управляющих напряжений с помощью частот­ ных различителей. В первом случае ограничитель включают между усилителем промежуточной частоты и частотным детектором, во втором — перед частотным различителем системы АПЧ.

Рис. 9.8. Схемы ограничителей: а—диодного; б —на транзисторе.

В транзисторных приемниках ограничители выполняют на полу­ проводниковых диодах и транзисторах.

Достоинствами диодного ограничителя (рис. 9.8, а) можно счи­ тать довольно высокую эффективность ограничения (20—30 дБ), малую инерционность, сравнительную простоту и экономичность. К его недостаткам можно отнести отсутствие усилительных свойств и шунтирующее действие диодов на колебательный контур.

Ограничитель на транзисторе (рис. 9.8, б) не только ограничи­ вает, но и усиливает сигнал. Эффективность транзисторного ограни­ чителя также составляет 20—30 дБ. Недостатки его обусловлены специфичными свойствами транзисторов (разброс параметров, их температурная нестабильность и др.).

Исходными данными для расчета ограничителей являются:

—частота несущей сигнала /0;

—коэффициент паразитной амплитудной модуляции входного напряжения твх;

■— верхняя /тах и нижняя /т1п частоты модуляции;

374

■— эквивалентное сопротивление выходного контура /?а; '

— требуемые амплитуда ограниченного напряжения Uorp и эффективность его ограничения М = /ивх/твых.

Если к ограничителю не предъявляют особых требований, то при расчете принимают: твх = 0,3...0,5; /тах = 0,5 П (где П — полоса пропускания приемника); М = 20...40 дБ. Сопротивление R3 задают с учетом следующих соображений. Если выходной контур ограничителя является элементом преобразователя модуляции час­ тотного детектора, то исходное для расчета ограничителя сопротив­ ление /?в получают из расчета частотного детектора. Если же ограни­ читель предназначен для работы в качестве отдельного каскада, то сопротивление R3 находят исходя из соображений конструктивно осуществимой добротности контура, требуемой полосы пропуска­ ния каскада и минимально допустимой емкости контура.

Расчет диодного ограничителя

Обобщенные амплитудные характеристики ограничителя на дио­ дах (рис. 9.9) определяются соотношением

Спомощью характери­

стик, приведенных на рис. 9.9, определяют обобщенные параметры ограничителя X, Y и р, при которых обеспечивается эффективность ограничения М для заданного твх.

Требуемое эквивалентное сопротивление контура определяют по формуле

375

Требуемая амплитуда входного напряжения равна

Пример 9.1. Рассчитать диодный ограничитель (рис. 9.8, а). Исходные данныетвх = 0,3, М. 20 дБ, Uогр = 2 В, У21 =

=30 мСм, заданное эквивалентное сопротивление контура /?80 =

=5 кОм.

Расчет

1. Выбираем X — 8. При тБХ = 0,3 имеем АХ = 2,4. Из рис. 9.9 определяем У, А У при разных значениях р:

Для выполнения условия М 20 дБ выбираем р = 200. При этом обеспечивается М = — твхУ/Л.У = 0,3 • 1,1/0,03 = 11. В качестве диодов ограничителя могут быть применены точечные диоды, аналогичные используемым в AM детекторах. Выбираем их по крутизне 8д в зависимости от заранее рассчитанной величины эквивалентного сопротивления контура Ra0. Если значение /?я, рассчитанное по формуле (9.38), окажется больше заданного, то это означает, что требования к Догр или М при данном контуре и вы­ бранных диодах невыполнимо. Необходимо выбрать диоды с большей крутизной или применить дополнительный каскад ограничения.

2.Напряжение запирания диодов определяем по (9.39): (7зап =

=1,8 В. Эту величину устанавливаем, выбирая сопротивление ре­ зисторов соответствующих делителей.

3.Напряжение на входе последнего каскада УПЧ, изображен­ ного на рис. 9.8, а, согласно (9.40) равно

Пвх « 0,1 В.

4.Если необходимо увеличить коэффициент передачи ограни­ чителя, для уменьшения UBX, то следует уменьшить выбранную величину X до 3—4.

5.Определяем минимальную крутизну диода. Согласно (9,38) 8д = 40 мСм.

Расчет ограничителя на транзисторе

Обобщенная амплитудная характеристика (рис. 9.10) ограни­ чителя на транзисторе (рис. 9.8, б), работающего в режиме симмет­ ричного ограничения за счет отсечки и насыщения коллекторного тока, описывается выражением

376

тер, соответствующее среднему значению величины импульсов коллекторного тока; /к и — амплитуда импульса коллекторного

По обобщенной амплитудной характеристике (рис. 9.10) выбирают м инимально возможное значение X и находят соответствующее ей значение Y, при котором изменение амплитуды входного напряжения от (1 — твх) X до (1 + твх)Х вызывает изменение амплитуды вы­ ходного напряжения Y не больше, чем на допустимую величину АУ/У — 2 твк/М. С помощью найденного значения У определяют амплитуду импульсов коллекторного тока по формуле

В режиме ограничения амплитуда импульса коллекторного тока равна постоянной составляющей коллекторного тока /ки = /к<

По найденному начальному току базы и входным характеристи­ кам транзистора находят необходимое постоянное напряжение Пвэ- В заключение рассчитывают требуемую амплитуду входного

напряжения

Пример 9.2. Рассчитать ограничитель на транзисторе (рис, 9,8, б).

377

обеспечивается требуемая величина М. Поэтому необходимо увели­

=10-7100 = 10-6 А.

3.По входным характеристикам транзистора определяем напря­

4. Определяем входное напряжение (9.46): (7ВХ = 0,6 В,

Расчет симметричного ограничителя

Для симметричного ограничения можно использовать транзис­ торные ограничители, выполненные по каскодной схеме, в которой каждый транзистор ограничивает только свою (верхнюю или ниж­ нюю) полуволну напряжения за счет отсечки коллекторного тока. В ограничителе, изображенном на рис. 9.12, транзисторы включены

Рис. 9.12. Схема симметричного ограничителя на транзисюрах.

по схеме ОК — ОБ. Транзистор Т1 ограничивает отрицательную полуволну напряжения. Чтобы ограниченное таким образом сину­ соидальное напряжение передать без искажений на 2-й каскад, необходимо использовать транзисторы с высокой граничной часто­ той, 2-й каскад ограничивает положительную полуволну напряже­ ния. Резистор /?к2— нагрузка, с которой снимается выходное на­ пряжение. Для выделения полезного спектра сигнала может быть использован резонансный контур. С помощью резистора RKi доби- , ваются симметрии схемы.

378

Резистор Rg общ определяет положение начальных рабочих точек и уровень входного напряжения, соответствующий началу ограничения. Рассчитать значение его сопротивления можно сле­ дующим образом. Используя статические характеристики транзи­

Исходные данные', частота несущей /0 = Ю МГц; полоса частот, занимаемая спектром сигнала, П = 4 МГц, (/вых = 0,2 В.

Расчет

1.Определяем верхнюю граничную частоту ограничителя /в

+П/2 = 12 МГц.

Рис. 9.13. К выбору режима работы симметричного ограничителя.

Для работы в этом диапазоне частот пригодны транзисторы с гра­

= 1 кОм. Отсюда /Э1 « /к i = 1 мА; /э 2 « /к 2 = 1 мА.

3. Для выбранного типа транзисторов в каскодной схеме ОК — ОБ в диапазоне частот 5—15 МГц можно считать |У211 » 15 мОм,

ауровень эффективного ограничения начинается с 0вх ж 60 мВ

[7].Учитывая это, получаем Rk2 = UBUX/(UBX\ У21\) = 220 Ом. Для симметрии схемы принимаем RK1 = RKi = 220 Ом.

8.3. ДЕТЕКТОРЫ ЧМ СИГНАЛА

Для детектирования ЧМ сигналов используют дискриминатор и детектор отношений, представленные на рис. 9.14.

Дискриминатор собран на двух диодах Д1 и Д2. В качестве на­ грузки по постоянному току служат одинаковые резисторы R1 и R2, шунтированные конденсаторами С1 и С2. Колебательные кон­ туры фазовращающего трансформатора настроены на промежуточ­ ную частоту. Напряжение сигнала промежуточной частоты, полу-

379

му подавлению амплитудной модуляции, иногда вводят резисторы небольших сопротивлений, корректирующие разброс параметров диодов.

Частотный детектор может быть выполнен и на ИС. Частотный детектор, схема которого приведена на рис. 9.15, состоит из фазовра­ щающего трансформатора и ИС К2ДС242. Последняя включает в себя кроме диодов и элементов нагрузки детектора также фильтр низкой частоты для коррекции предыскажений, используемых в радиовеща­ нии с ЧМ.

Чтобы определить элементы фазовращающего трансформатора (см. рис. 9.14, б), необходимо найти реакцию детекторной цепи на 1-й и 2-й контуры. Можно показать, что для идентичных диодов

Рис. 9.15. Частотный детектор в ЧМ приемнике с использованием интегралы ной микросхемы К2ДС242,

цепь каждого из них можно считать отдельным детектором (рис. 9.16). Таким образом, входное сопротивление детектирующей цепи в точ­ ках I, 4 и 1, 5 на рис. 9.14, а также коэффициент передачи по постоян­ ному току Кд можно определить как для амплитудного детектора (рис. 9.16). Сказанное справедливо и для дискриминатора, у которо­ го цепи диодов также независимы.

Катушка L3 передает реакцию цепей диодов в 1-й контур. Учи­ тывая, что напряжения t72/2 и U3 сдвинуты друг относительно дру­ га на 90°, можно представить распределение нагрузки для фазовра­ щающего трансформатора со стороны детекторной цепи, как показа­ но на рис. 9.17, где/?вх — входное сопротивление цепи диода в схеме на рис. 9.16.

Для одинаковых контуров в соответствии с распределением нагрузок, показанном на рис. 9.17, индуктивность катушки L3 определяется как

L3 = Z^/4 *?„, . (9.45)

где &св — коэффициент связи между катушками L1 и L2.

В частотных детекторах не применяют дополнительного смеще­ ния, диоды выбирают с малым обратным током, режим их работы

381