3 Электрический расчет принципиальной схемы и симуляция работы в средеMultisimблоков приёмника
3.1 Преселектор и усилитель высокой частоты рвп
Рисунок 3.1 – Структурная схема инфрадинного приемника с технологией программно-определяемого радиоприема (SoftwareDefinedRadio,SDR)
Для реализации преселектора, осуществляющего пропуск заданного диапазона и подавление первой зеркальной частоты, образующейся при получении первой промежуточной частоты, как разность частоты сигнала с частотой гетеродина. К преселектору предъявляются требования описанные в ГОСТ для заданной группы сложности и назначения радиотехнического средства.
По заданным параметрам рассчитаем необходимое ослабление контуром преселектора первой зеркальной частоты:
-
частота сигнала,
-
первая промежуточная частота,
-
полоса пропускания контура,
Определим первую зеркальную частоту:
(3.1)
Определим добротность контура преселектора по формуле:
(3.2)
Практический
с добротностью
ППФ сделать трудно. Следовательно мы
возмём
Относительная расстройка контура на зеркальной частоте:
(3.3)
Обобщенная расстройка контура:
(3.4)
Теперь найдем ослабление одноконтурным преселектором зеркальной частоты:
(3.5)
здесь
- количество контуров,
Теперь нам удастся ослабить первую зеркальную частоту с6 контурами.
В качестве фильтра преселектора целесообразно использовать широкополосный фильтр Саллена- Кея.
Широкополосный полосно-пропускающий фильтр сделан в виде комбинации ФВЧ и ФНЧ, соединенных последовательно. При этом ФВЧ в схеме стоит первым, что обеспечивает снижение генерируемых в нем шумов ФНЧ.
Для расчета элементов фильтра нам понадобятся:
-
частота среза ФВЧ,
-
частота среза ФНЧ.
Рассчитаем номиналы резисторов ФНЧ:
Рисунок 3.2– Схема фильтра нижних частот
Здесь
(3.6)
(3.7)
Рассчитаем номиналы резисторов ФВЧ:
Рисунок 3.3– Схема фильтра верхних частот
Здесь
(3.8)
(3.9)
Теперь подставив значения параметров, смоделируем фильтр Саллена- Кея в программной средеMultisim.
Рисунок 3.4 – Модель фильтра Саллена- Кея на программной среде Multisim
В качестве используемого операционного усилителя был выбран AD8001AN.
Для того, чтобы оценить правильность работы по расчетам и убедиться в правильности моделирования, откроем Плоттер Боде.
Рисунок 3.6 – Усиление на центральной частоте сигнала
По Плоттеру Боде видим, что на частоте сигнала 17,637 МГц мощность равна 0,06 дБ, то есть сигнал на заданной частоте передается без ослабления.
Теперь отведем маркер на частоту зеркального канала. По техническому заданию, подавление первой зеркальной частоты должно быть не менее 12дБ.
Рисунок 3.7 – Подавление первой зеркальной частоты
По Плоттеру Боде видим, что на зеркальной частоте 35,1 МГц ослабление равно минус 19,235 дБ, то есть подавление зеркальной частоты достигнуто с запасом 7дБ.
3.2 Первый преобразователь частоты, фильтр усилителя первой промежуточной частоты
(3.10)
На выходе первого преобразователя частоты частота второго зеркального канала fз2преобразуется в частотуfг1 –fз2=f З ПР, которая должна быть подавлена в тракте первой промежуточной частоты фильтром Ф2 (рис. 2.2), который для этого, в основном, и предназначен. Фильтр Ф3 предназначен для подавления помех по соседнему каналу приема.
Будем рассчитывать необходимое ослабление второй зеркальной частоты.
Теперь частотой сигнала стала первая промежуточная частота:
-
частота сигнала,
-
вторая промежуточная частота,
-
полоса пропускания контура,
Определим вторую зеркальную частоту:
(3.11)
Определим добротность контура по формуле:
(3.12)
Относительная расстройка контура на этой зеркальной частоте:
(3.13)
Обобщенная расстройка контура:
(3.14)
Теперь найдем ослабление второй зеркальной частоты одним контуром:
(3.15)
здесь
- количество контуров,
Отсюда видим, что добиться необходимого ослабления второй зеркальной частоты одним контуром не удается. Поэтому увеличиваем количество контуров до тех пор, пока не добьёмся желаемого результата.
Увеличим количество контуров до
Теперь нам удастся ослабить вторую зеркальную частоту с 3 контурами.
В качестве фильтра усилителя промежуточной частоты используем узкополосный фильтр Саллена- Кея.
Рассчитаем элементы фильтра по заданным величинам:
-
частота сигнала.
Рисунок 3.8– Узкополосный фильтр Саллена- Кея
Здесь:
Рассчитаем номиналы резисторовR:
(3.16)
(3.17)
Теперь подставив эти значения параметров, смоделируем фильтр Саллена- Кея в программной средеMultisim.
В качестве используемого операционного усилителя выбираем типCLC440A8B.
Рисунок 3.9 – Модель узкополосного фильтра Саллена- Кея на программной среде Multisim
Так как мы рассчитали, что одного контура недостаточно, то мы ставим столько контуров, сколько необходимо для подавления второй зеркальной частоты. По расчету у нас получилось3контуров.
Рисунок 3.10– Модель узкополосного фильтра Саллена- Кея с 3 контурами
Рисунок 3.11– Мощность коэффициента передачи на частоте сигнала
По Плоттеру Боде видим, что на частоте сигнала 24,975 МГц мощность равна 86,108 дБ, то есть сигнал на заданной частоте передается без ослабления.
Теперь отведем маркер на частоту зеркального канала. По техническому заданию, подавление второй зеркальной частоты должно быть не менее 12 дБ.
Рисунок 3.12– Ослабление второй зеркальной частоты
По Плоттеру Боде видим, что на зеркальной частоте 25,61 МГц мощность равна 72,45 дБ.
159,969 –145,215 =14,754 дБ, то есть необходимое подавление зеркальной частоты достигнуто.