3.6.1 Расчет результирующих характеристик

фильтров УПЧ

Для двух значений добротности Q_и и Q_п рассчитывается избирательность по соседнему каналу δ_с1 для расстройки Δf_с и частотные искажения δ_п1 на краях полосы пропускания для расстройки Δf = F_мод. Расчет ведется для одного фильтра, а затем полученное значение умножается на количество фильтров n для того, чтобы сравнить с исходными значениями δ_{с упч}(дБ) и δ_{п упч}(дБ) (формулы 3.1 и 3.2).

Не путать число фильтров n и число связанных контуров в каждом фильтре m.

Для одиночных контуров, рассчитанных в п.3.3, расчет ведется по формуле:

δ_(Δf) = 20 lg . дБ (3.14)

Для двухконтурных фильтров, рассчитанных в п.3.4, расчет ведут по формуле:

δ_(Δf) = 20 lg , дБ (3.15)

где X = 2ΔfQ/f_пр.

Для ФСС, рассчитанного в п.3.5, расчет ведется по формулам (3.17) или (3.18) в зависимости от значения обобщенной расстройки α

α = QβΔf/f_пр, (3.16)

для 0 α 1

δ_(Δf) = mA^м , (дБ) (3.17)

для 1<α 3

δ_(Δf) = m [ ln(α/0,8)]/ln(1,086 + 0,037β). (дБ) (3.18)

3.7 Расчет и построение резонансных кривых

Рассчитываются и строятся две кривые, показывающие зависимость величины ослабления сигналов от расстройки δ_(Δf)(дБ) при Δf = 0, 1 , 3, 5, 7, 9, 11 и Δf = F_мод кГц, для двух значений добротности Q_и и Q_п (перевернутые резонансные кривые).

Расчет точек этих кривых проводится по тем же формулам, по которым рассчитывались частотные искажения и избирательность по соседнему каналу (3.14)…(3.18).

Обе кривые строятся на одном графике, на котором отмечаются все рассчитанные точки и точки соответствующие требуемым и полученным значениям δ_{с упч} (дБ) и δ_{п упч}(дБ).

Делаются выводы о правильности полученных результатов.

4 Выбор высокочастотных транзисторов и расчет их параметров

4.1 Выбор транзисторов по справочникам

Выбор транзисторов для различных каскадов производят исходя из соображений изложенных в п_. 2.2_.

Сначала пользуясь справочниками [7, 8] ориентировочно выбирается маломощный высокочастотный транзистор с учетом требований ТЗ. Затем находятся следующие параметры выбранного транзистора

• – коэффициент, определяемый технологией

изготовления транзистора,

= 1 для сплавных транзисторов,

= 2 для сплавно-диффузионных,

= 3 для мезатранзисторов,

= 5...10 для планарных, эпитаксиально-планарных и других,

• _к – постоянная времени цепи обратной связи,

• С_к – ёмкость коллекторного перехода,

• h_21э – статический коэффициент передачи тока в схеме

с общим эмиттером

h_21э = (h_{21э max} + h_{21э min})/2.

• f_т – граничная частота коэффициента передачи тока в

схеме с общим эмиттером,

если в справочнике не приводится граничная частота передачи тока, но есть модуль коэффициента передачи тока |h_21э| на высокой частоте f_вч, то граничную частоту можно найти, перемножив эти значения модуля и частоты

• f_т = |h_21э| f_вч,

– температурный потенциал U_т ,

для германиевого транзистора U_т = 0,026 В,

для кремниевого транзистора U_т = 0,032 В.

Рабочий ток коллектора транзисторов выбирается в пределах

I_к = 0,5 ... 5 мА (обычно 1 мА).

Выписав указанные выше параметры, рассчитывают еще четыре параметра – r_б, r_э, h_11б и f_s по формулам

r_б = _кC_к/ _к, r_э = U_т/I_к, h_11б = (r_б/h_21э)+ r_э, (4.1)

f_s = f_тh_11б/r_б. (4.2)

Рассчитывают коэффициент по которому определяется правильность выбора транзистора

= f_max/f_s ,

где f_max – наибольшая рабочая частота каскада.

Для УПЧ f_max = f_пр, для преобразователя частоты и

УРЧ (если он есть) f_max = f_maxТЗ .

Если условие (4.3) выполняется, то транзистор выбран правильно

0.01≤ ≤0.3, (4.3)

Если < 0.01, то транзистор выбран слишком высокочастотный и будет использован не по назначению, что экономически не выгодно. Если > 0.3, то транзистор выбран слишком низкочастотный. И в том и в другом случае необходимо выбрать другой транзистор. Можно попробовать изменить ток коллектора (в пределах 0,5 ... 5 мА).

4.2 Расчет параметров транзисторов

Выбрав транзистор, вычисляют крутизну его вольт - амперной характеристики S в рабочем режиме (при выбранном токе I_к), входное и выходное сопротивление, входную и выходную емкость [6]:

S = 1/(h_11б ), A/B, (4.4)

R_вх = h_11бh_21э(1+ ²)/(1+ ²h_21эh_11б/r_б), Ом, (4.5)

R_вых = h_11б(1 + ²)/(2πf_{max к}), Ом, (4.6)

С_вх = (h_21э f_max/f_т - )/[2πf_maxh_21эh_11б(1+ ²)], Ф, (4.7)

С_вых = С_к + _к/(h_11б(1+ ²)), Ф. (4.8)

Примечание: С_к в Ф, _к в сек., f_т и f_max в Гц.

Максимальный коэффициент устойчивого усиления

К_уст = 0,5 . (4.9)

5 Определение числа каскадов высокочастотного тракта

5.1 Выбор типа детектора

Если последний каскад УПЧ резонансный, то применяется схема последовательного детектора, так как ее входное сопротивление больше чем у схемы параллельного детектора. Если последний каскад УПЧ не резонансный (апериодический), то применяется схема параллельного детектора. Сопротивление нагрузки детектора (R_н) выбирается равным удвоенному входному сопротивлению транзистора УПЧ.

Амплитуда напряжения на выходе детектора

U_{д вых} = 0.3 U_{д вх} К_д, В, (5.1)

где U_{д вх} амплитуда напряжения на входе детектора, 2…5 В,

К_д – коэффициент передачи детектора, 0.6…0.8.

5.2 Определение требуемого усиления до детектора

При приеме на наружную антенну требуемое усиление до детектора

К_т = 20lg (U_{д вх}/(1.4 Е_а)), дБ (5.2)

где U_{д вх} – амплитуда напряжения на входе детектора, В,

Е_а – заданная чувствительность, В.

3. Определение коэффициентов усиления отдельных

каскадов приемника

Задаются ориентировочно коэффициентом передачи входной цепи К´_вц [1 c.113-116] для диапазона ДВ К´_вц = 2, для диапазона СВ К´_вц =4, для диапазона КВ К´_вц = 6.

Коэффициент передачи входной цепи К_вц от антенны к входу первого транзистора с учетом – коэффициента включения транзистора в контур m₂ = 0.05…0.1

К_вц = m₂ К´_вц , (5.3)

Коэффициент усиления усилителей радиочастоты и промежуточной частоты в основном ограничивается устойчивостью работы усилителя (4.9).

При предварительном расчете усиление каскадов УПЧ и УРЧ можно принять (с учетом запаса) равным:

К_УПЧ = 0.8 К_{уст УПЧ}, К_УРЧ = 0.8 К_{уст УРЧ}, (5.4)

где К_уст – коэффициент устойчивого усиления, рассчитанный по (4.9) для соответствующего транзистора.

Если УРЧ отсутствует, то принимают К_УРЧ = 0 дБ.

Учитывая, что крутизна преобразования транзистора в 3...4 раза меньше крутизны усиления, принимают для преобразователя частоты коэффициент преобразования

К_пр = 0.5 К_{уст пр}. (5.5)

Если в каскаде преобразования частоты или в УПЧ включен ФСС, то коэффициент усиления (преобразования) этого каскада надо умножить на коэффициент передачи ФСС, который рассчитывается по формуле

К_ФСС = 0.5(1- 0.5β)/m, (5.6)

где β – обобщенное затухание (см. п. 3.5);

m – число контуров в одном ФСС (см. п. 3.5).