2.2 Выбор элементной базы проектируемого приемника

Будем исходить из того, что проектируется серийный радиовещательный приемник, стоимость которого должна быть минимальной при выполнении всех требований ТЗ. В этом случае экономически целесообразно принять следующие условия.

Конструктивная добротность контуров должна быть не более:

- для преселектора в диапазоне длинных волн (ДВ) – 50,

- для преселектора в диапазоне средних волн (СВ) – 100,

- для преселектора в диапазоне коротких волн (КВ) – 150,

- для усилителя промежуточной частоты (УПЧ) – 150,

- для фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) – 300.

Для осуществления избирательности по соседнему каналу в УПЧ следует сначала взять более дешевые фильтры с одиночными колебательными контурами (не более 4).

Если при этом не удается выполнить требования, к избирательности, не превышая допустимые частотные искажения, то применяют фильтры с парами связанных контуров (не более 4 фильтров) с параметром связи β = 1. Затем, при необходимости, надо постепенно увеличивать β, (но не более чем до 2,5).

Если и это не дает желаемых результатов, то применяют ФСС с числом связанных контуров m в каждом фильтре не более 8.

Требуемый коэффициент усиления приемника до детектора

K_т = k U_{д вх} /( E_а), (2.2)

где k – производственный запас усиления 1,5...2 раза,

U_{д вх} – амплитуда напряжения на входе детектора (2...5) В,

E_а – ЭДС в антенне (заданная чувствительность), В.

Для преобразователя частоты и УРЧ (если он требуется по расчету) выбираются одинаковые высокочастотные транзисторы, а для каскадов УПЧ эти транзисторы могут оказаться слишком высокочастотными, в этом случае для УПЧ выбирают менее высокочастотные транзисторы.

Транзисторы следует выбирать с граничной частотой f_s превышающей максимальную рабочую частоту каскада, для которого выбирается транзистор не более чем в 100 раз, но не менее чем в 3 раза

0.01 f_max/f_s 0.3, (2.3) (2.3)

где f_max = f_{max ТЗ} для преобразователя частоты и УРЧ,

f_max = f_пр, для УПЧ.

Рабочий ток транзисторов (кроме оконечных каскадов УЗЧ) выбирают в пределах 0.5 ... 5 мА (обычно 1 мА).

Транзисторы типа КТ-315 и КТ-361 (с любыми буквами в конце) не выбирать.

Оконечные каскады должны быть двухтактные бестрансформаторные с парами транзисторов КТ814, КТ815 или КТ816, КТ817 или КТ818, КТ819 в зависимости от требуемой выходной мощности.

2.3 Частотные искажения преселектора приемника

Для начала расчета принимаются максимально допустимые частотные искажения преселектора (входной цепи и УРЧ) δ_{п прес} = 1 дБ в диапазонах КВ и СВ, а в диапазоне ДВ – δ_{п прес} = 3 дБ. В дальнейшем, при завершении расчета преселектора δ_{п пресс}, определяется окончательно и в дальнейших расчетах используется это вычисленное значение.

2.4 Выбор числа поддиапазонов и их границ

Определяют коэффициент перекрытия диапазона

К_д = f_max / f_min.

Если К_д К_пдТЗ, то заданный диапазон f_max … f_min разбиваю на поддиапазоны. Определяют действительный коэффициент перекрытия поддиапазона K_пд, подбирая число поддиапазонов n так, чтобы выполнялось условие

К_пд < К_{пд ТЗ}

К_пд = . (2.4)

Заданный диапазон приемника разбивается на поддиапазоны, и определяются крайние частоты поддиапазонов:

f ^*_{min N} = f_min(К_пд)^(N-1), f ^*_{max N} = f_min(К_пд)^N , (2.5)

где N - номер поддиапазона.

Для обеспечения запаса по перекрытию поддиапазонов необходимо раздвинуть крайние частоты поддиапазонов на 2%:

f_{min N} = 0,98 f^*_{min N}; f_{max N} = 1,02 f^*_{max N}, (2.6)

Следует нарисовать получившуюся шкалу приемника (упрощенно) в виде линий, расположенных одна под другой, с указанием крайних частот и названий поддиапазонов.

Далее расчет ведется только для того поддиапазона, номер которого указан для окончательного расчета в ТЗ (п.4).

2.5 Определение добротности и числа контуров

преселектора

В начале этого расчета выписываются крайние частоты заданного поддиапазона f_min и f_max (опуская индексы N) и эти частоты используются далее в расчетах.

Находится частота зеркального канала f_{з max} и вспомогательный коэффициент а:

f_{з max} = f_max+ 2f_пр;

а = f_{з max} / f_max.

2.5.1 Определяется, можно ли обеспечить подавление зеркального канала (избирательность по зеркальному каналу) с помощью одного колебательного контура входной цепи.

Для этого минимальная эквивалентная добротность контура, обеспечивающая эту избирательность,

Q_min = δ_з /(а²-1), (2.7)

где δ_з – избирательность по зеркальному каналу

в относительных единицах (в разах).

Максимальная эквивалентная добротность ограничивается двумя факторами

Q_{max П} = (f_min /П) , (2.8)

Q_{max к} = Q_к, (2.9)

где δ_{п прес} – допустимые частотные искажения входной цепи,

относительных единицах (в разах),

– коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением транзистора 0.5 ... 0.8,

для согласования желательно выбирать = 0.5,

Q_к – конструктивная добротность контура (возможные значения конструктивной добротности контуров для различных случаев оговорены в п. 2.2).

Для рассчитанных добротностей Q_min и Q_max, (где Q_max – меньшее из Q_{max п} и Q_{max к}) должно выполняться условие

(Q_max - Q_min)/(Q_max + Q_min) > 0.05. (2.10)

Выполнение этого условия означает, что требования к точности выполнения добротности не превышают 5% и стоимость изготовления катушки приемлема, иначе стоимость катушки будет неоправданно большой.

По этой же формуле следует проверять возможность изготовления катушки и при расчетах катушек контуров УПЧ.

Будем считать, что при перестройке контура емкостью его добротность в пределах поддиапазона не изменятся.

2.5.2 Если условие (2.10) не выполняется, значит обеспечить подавление зеркального канала с помощью одного контура входной цепи невозможно. В этом случае вид структурной схемы зависит от заданного диапазона частот.

- для диапазона КВ в структурную схему приемника включают УРЧ. При этом заданное подавление зеркального канала (в децибелах) делят пополам на два одиночных контура, один из которых будет работать во входной цепи, а другой в УРЧ. Оба контура одинаковые, поэтому от каждого из них требуется подавление в 2 раза меньше:

δ_з = δ_{з тз} /2, дБ (2.11)

и каждый из них рассчитывают по формулам (2.7)...(2.10);

- для диапазонов ДВ и СВ вместо одиночного контура во входной цепи применяют двухконтурный полосовой фильтр (с параметром связи β = 1), при этом УРЧ в структурной схеме приемника не будет. В этом случае добротность контуров рассчитывают по формулам:

Q_min = /(а²-1), (2.12)

Q_max = Q_к.

Возможность изготовления катушек следует проверять по формуле 2.10.

6. Расчет результирующих характеристик преселектора с одиночными контурами

2.6.1 Расчет величины подавления зеркального канала на верхней частоте поддиапазона f_max

δ_з = 20 lg(Q_min (а²-1)), дБ. (2.13)

2.6.2 Расчет величины подавления соседнего канала на верхней частоте поддиапазона f_max

δ_с = 20 lg( ), дБ (2.14)

где X_с = 2Δf_с Q_min/f_max.

2.6.3 Расчет величины частотных искажений на нижней частоте поддиапазона f_min

δ_п = 20 lg( ), дБ (2.15)

где X_П = П Q_max/f_min.

2.6.4 Расчет величины подавления мешающего канала промежуточной частоты f_пр

δ_пр = 20 lg(Q_min |1-(f_пр/f_бл)²|), дБ (2.16)

где f_бл – частота поддиапазона, ближайшая к промежуточной (для ДВ f_бл = f_max, для СВ и КВ f_бл = f_min).

5. Полученные окончательно δ_з и δ_пр должны соответствовать ТЗ, а δ_п не должна быть больше, чем указано в п.2.3 (δ_{п пресс}).

Если преселектор содержит два одиночных контура (один во входной цепи, другой в УРЧ) в соответствии с п.2.5.2, то полученные значения δ_з , δ_пр ,δ_п ,δ_с надо умножить на 2.

2.6.6 Если избирательность по мешающему каналу промежуточной частоты δ_пр < δ_{пр ТЗ} , то в структурную схему преселектора включается фильтра-пробки (ФП) обеспечивающий недостающее подавление мешающему каналу промежуточной частоты равное δ_{пр ФП} = δ_{пр ТЗ} - δ_пр. Обычно ФП включается между антенной и входной цепью.

6. Расчет результирующих характеристик преселектора с двухконтурным фильтром

2.7.1 Расчет величины подавления зеркального канала на верхней частоте поддиапазона f_max

δ_з = 20 lg[0.5 (Q_min (а²-1))²], дБ. (2.17)

2.7.2 Расчет величины подавления соседнего канала на верхней частоте поддиапазона f_max

δ_с = 20 lg(0.5 ), дБ, (2.18)

где X_с = 2Δf_с Q_min/f_max.

2.7.3 Расчет величины частотных искажений на нижней частоте поддиапазона f_min

δ_п = 20 lg((0.5 ), дБ, (2.19)

где X_П = П Q_max/f_min.

2.7.4 Расчет величины подавления мешающего канала промежуточной частоты f_пр

δ_пр = 20 lg[0.5(Q_min |(f_пр/f_бл)²-1|)²], дБ, (2.20)

где f_бл – частота поддиапазона, ближайшая к промежуточной (для ДВ f_бл = f_max, для СВ и КВ f_бл = f_min).

2.7.5 Полученные δ_з и δ_пр должны соответствовать ТЗ, а δ_п не должна быть больше, чем указано в п.2.3 (δ_{п пресс}).

2.7.6 Если избирательность по мешающему каналу промежуточной частоты δ_пр < δ_{пр ТЗ} , то в структурную схему преселектора включается фильтра-пробки (ФП) обеспечивающий подавление мешающему каналу промежуточной частоты равное δ_{пр ФП} = δ_{пр ТЗ} - δ_пр. Обычно ФП включается между антенной и входной цепью.

2.8 Оформление результатов расчета контуров преселектора

Нарисовать структурную схему преселектора в виде прямоугольников, один из которых входная цепь, другой УРЧ, если он требуется по расчету и фильтр-пробка так же, если он требуется по расчету. Выписать результирующие характеристики, полученные в п.п.2.6 или в п.п.2.7. Рядом (в скобках) также выписать характеристики из ТЗ. Если полученные характеристики лучше заданных характеристик (или равны им), то расчет произведен правильно.

В дальнейшем эту структурную схему и эти характеристики следует использовать при построении структурной схемы всего приемника, которая приводится в конце предварительного расчета.

3 Определение числа резонансных фильтров УПЧ и их добротности

1. Определение исходных величин для расчета УПЧ

Сначала определяется избирательность по соседнему каналу, которую должны обеспечить фильтры УПЧ (все δ в дБ)

δ_{с упч} = δ_{с ТЗ} - δ_{с пресс}. (дБ) (3.1)

Аналогично определяют величину допустимых частотных искажений в УПЧ

δ_{п упч} = δ_{п ТЗ} - δ_{п пресс.} (дБ) (3.2)

Задаются ориентировочно числом резонансных фильтров – n (не более 4).

Определяют избирательность, которую должен обеспечить каждый из фильтров – δ_с1 (дБ) и допустимые частотные искажения δ_п1 (дБ):

δ_с1 = δ_{с упч}/n, дБ (3.3)

δ_п1 = δ_{п упч}/n. дБ (3.4)