Раздел 8. Измерение электрических параметров радиоприемников

Методика измерения основных электрических параметров радиоприёмников.

Назначение эквивалента антенны. Устранение погрешностей, возникающих за счет действия внешних помех.

Методика измерения основных электрических параметров радиоприемников: чувствительности, частотной избирательности и других параметров подробно изла- гается в описаниях, предлагаемых студентам для выполнения ЛПР.

Самостоятельная осмысленная работа студентов в процессе измерений электри-

ческих параметров радиоприемников и выводы, получаемые при измерениях, позво- ляют получить достаточное представление о методах и точности измерений в радио- приемной аппаратуре.

Студенты должны уметь правильно подключить всю необходимую измеритель- ную аппаратуру к радиоприемнику и правильно оценить результаты измерений, по- рядок получаемых в результате измерений электрических величин.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1

Задача 1.

Начертить и рассчитать схему преселектора (одноконтурные перестраиваемые входная цепь и УРЧ) блока УКВ транзисторного переносного радиовещательного приемника с ЧМ 1-й группы сложности для следующих условий:

-диапазон частот f omin - fomax = 65,8 - 74,0 МГц;

-реальная чувствительность Е_А= 10 мкВ/м;

-действующая высота антенны h_g= 0,5 м;

-отношение сигнал/шум на выходе УПЧ у- 12 дБ;

-избирательность по зеркальному каналу σз = 42 дБ;

-промежуточная частота f np = 10,7 МГц;

-индуктивность контуров L_K = 0,3 мкГн;

- диапазон воспроизводимых частот f _H - fв = 125-10000 Гц;

- связь контура входной цепи с антенной трансформаторная, с транзисто-

ром УРЧ - автотрансформаторная;

-тип антенны - штыревая телескопическая ненастроенная (Ra = 75 Ом;

La = I мкГн; С_А - 7 пФ);

-тип транзисторов в УРЧ и ПЧ - КИ368 (включение ОЭ).

Задача 2.

Начертите схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ тракта AM бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, и рассчитывать его смесительную часть для следующих условий:

-диапазон частот f оmin - f_oma= 48,5 - 285,5 кГц (ДВ);

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δ f_c =±9 кГц) σ_с = 40дБ.

-частотные искажения в полосе пропускания σ_п = 3 дб

-промежуточная частота f_np= 465 кГц;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B = 125-4000 Гц;

-тип ИС в ПЧ К237ХК1, в УПЧ - 237ХК2 (входное сопротивление ИС

Rвх= 500 Ом).

Задача 3.

Начертить схему дробного частотного детектора и временные графики напря- жений, действующих на его входе и выходе при минимальных нелинейных иска- жениях.

РПУ на 3/0

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2

Задача 1.

Начертить и рассчитать схему перестраиваемой входной цепи с магнитной антенной и преобразователя частоты с отдельным гетеродином тракта сигнала транзисторного радиовещательного переносного приемника 1-й групп сложности для следующих условий:

-диапазон - ДВ (148,5 - 283,5 кГц);

- действующая высота антенны hg = 0,1 м;

-избирательность по зеркальному каналу σз =50 дБ;

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при частотной расст-

ройке на Δf ± 9кГц) σс = 55 дБ;

-общие частотные искажения в полосе пропускания (входной цепи и ПФ преобра-

зователя частоты σп = 6 дБ;

-минимальная эквивалентная емкость контура входной цепи Сэmin = 200 пФ;

-диапазон воспроизводимых частот f_H-f_B = 125 - 4000 гЦ;

-тип полосового фильтра в преобразователе частоты ПЧ - пъезокерамический

фильтр;

-тип транзистора в ПрЧ - КТЗ15 (включение - ОЭ).

3 а д а ч а 2 .

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ в тракте второй промежуточной частоты профессионального приёмника радиосвязи в декаметровом диапазоне волн с однополосной модуляцией рассчитать его смеси- тельную часть для следующих условий:

-диапазон частот f ощт - fomax = 6-8 МГц;

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δf_с-±10 кГц) σ_С=60дБ;

-частотные искажения в полосе пропускания σп = 5дБ,

-вторая промежуточная частота fnp2 =500 кГц;

-диапазон воспроизводимых частот fn - f_B = 300-3400 Гц;

-тип транзисторов в ПрЧ₂ - КПЗ03, в УПЧ2 - ИС 237 серии (входное сопротивле-

ние ИС R_BX= 500 Ом.).

3 а д а ч а 3.

Начертить и объяснить структурную схему балансного частотного детектора со связанными контурами и временные графики напряжений, действующих на его входе и выходе при минимальных нелинейных искажениях.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3

Задача I.

Начертить и рассчитать схему преселекгора (перестраиваемые одноконтурные входная цепь и УРЧ), блока УКВ транзисторного переносного радиовещательного приемника 2-й группы сложности для следующих условий:

-диапазон частот fomin - fomax = 65,8 - 74 МГц;

-реальная чувствительно ЕА<10мкВ/м;

-действующая высота антенны h_g = 0,5;

-отношение сигнал/шум на выходе УПЧ У +12 дБ;

-избирательность по зеркальному каналу σ₃ = 32 дБ;

-промежуточная частота f_np = 10,7 МГц;

-индуктивность контуров L_K - 0,5 мкГн;

- диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B + 250 - 7100 Гц;

-связь контура входной цепи с антенной внешне емкостная, с транзистором УРЧ - автотрансформаторная;

-тип антенны - штыревая телескопическая ненастроенная ( Ra = 75 Ом;

Сд = 10 пФ);

-тип транзисторов УРЧ и ПрЧ - КТ 368 (включение - ОЭ).

3 а д а ч а I.

Начертить схему преобразователя частоты с отдельным гетеродином и ПФ тракта AM бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, и рассчитать его смесительную часть для следующих условий:

-диапазон частот fomin - f_omax = 526,5-1606,5 кГц(СВ);

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δfс = ±9кГц) σ_с =46дБ

-частотные искажения в полосе пропускания σ_п = 3дБ,

- промежуточная частота fпр = 465 кГц;

-диапазон воспроизводимых частот f_H- f_B = 125-40000Гц;

-тип ИС в ПрЧ -237XKI, в УПЧ -237ХК2 (входное сопротивление ИС

R_BX =1000 Ом).

Задача3.

Начертить и кратко объяснить структурную схему радиотракта супергетеро- динного приемника с AM и режимной автоматической регулировкой усиления АРУ обратного действия.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 4

3 а д а ч а I.

Начертить и рассчитать схему преселектора (перестраиваемые одноконтурные входная цепь и УРЧ) профессионального радиоприемника декаметрового диапа- зона волн с однополосной амплитудной модуляцией для следующих условий:

-диапазон частот f_omin - f_omax - 6-8 МГц;

-реальная чувствительность Еа = I мкВ;

-отношение сигнал/шум на выходе УПЧ У- 15 дБ;

-избирательность по зеркальному каналу σз= 60 дБ;

-первая промежуточная частота f_{np 1} = 1,222 МГц;

-минимальная эквивалентная емкость контуров Cэmin ⁼ 20 пФ;

-спектр воспроизводимых частот fн - fв = 300-3400 Гц;

-связь контура входной цепи с антенной - индуктивная, с транзистором УРЧ - трансформаторная (или прямая при m2 = I);

-тип антенны - внешняя симметричная настроенная (RА = Рф =75 ОМ);

-тип транзисторов в УРЧ и ПрЧ - КПЗ 03 (включение - ОИ).

Задача 2.

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ тракта ЧМ бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, и рассчитать его смесительную часть для следующих условий:

-диапазон частот f_omin- f0max =65,8-74 МГц (УКВ);

-ширина полосы пропускания ПФ по уровню σn₁ = 6дБ, II1= 240 кГц;

- ширина полосы пропускания ПФ по уровню σ_п2 = 26дБ П₂=660 кГц;

-частотные искажения в полосе пропускания σп = 1 дБ;,

-промежуточная частота f_np=10,7 МГц;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B=63-12500 Гц;

-максимальная девиация частоты Δf _шах = 50кГц;

-тип ИС в ПрЧ - К237ХК5, в тракте УПЧ -237УП5 (входное сопротивление

ИС R_BX=300 Ом).

Задача 3.

Начертить схему диодного амплитудного детектора и временные графики напряжений, действующих на его входе и выходе при минимальных частотных искажениях.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 5

Задача I.

Начертить и рассчитать схему преселектора (одноконтурные входная цепь и УРЧ) транзисторного приемника радиостанции радиотелефонной связи с ЧМ для следующих условий:

-диапазон частот - f_D = 58 МГц (фиксированная частота);

-реальная чувствительность Е_А=2 мкВ;

-отношение сигнал/шум на выходе УПЧ У = 12 дБ;

-избирательность по зеркальному каналу σ₃ = 70 дБ;

-промежуточная частота f_np = 10,7 МГц (однократное преобразование частоты);

-индуктивность контуров L_K = 0,5 мкГн;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - fв= 300 -3400 Гц;

- связь контура входной цепи с антенной индуктивная, с транзистором УРЧ - емкостной делитель (или прямая связь при m2 = I);

-тип внешней антенны - настроенная, четвертьволновый вибратор штырь

(Ra - 75 Ом);

-тип транзистора УРЧ и ПрЧ - КП350 (включение - ОИ).

Задача2.

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ тракта AM бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, и рассчитать его смесительную часть для следующих условий:

-диапазон частот f 0min-fomax =l 1,7 - 11,975 МГц;

-односигнальная избирательность по соседнему каналу при расстройке

Δ c = ±9кГц σс = 26дБ

-частотные искажения в полосе пропускания σп = 26дБ,

- промежуточная частота f_np=465 кГц;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B= 125-4300 Гц;

-тип ИС в ПрЧ - К237ХК1, в тракте УПЧ-К237ХК2 (входное сопротивление

Rвх =1000 Ом).

Задача3.

Начертить схему амплитудного ограничителя АО и балансного частотного детектора и временные графики напряжений, действующих на входе и выхо-

де АО.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 6

Задач а I.

Начертить и рассчитать схему преселектора (перестраиваемые одноконтурные входная цепь и УРЧ) тракта AM сигнала транзисторного радиовещательного пере- носного приемника 1-1 группы сложности для следующих условий:

-диапазон частот f_omin - fomax = 15,1 - 15,45 МГц;

-реальная чувствительность Е_А = 0,125 мВ/м;

-действующая высота антенны h_g = 0,8 м;

-избирательность по зеркальному каналу σ₃ = 16 дБ; -промежуточная частота f_np = 465 кГц;

-минимальная эквивалентная емкость контуров Сэт =30 пФ;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B = 80-4000 Гц;

-связь контура входной цепи с внешней антенной - внешнеемкостная, с транзи- стором УРЧ - трансформаторная;

-тип антенны - штыревая телескопическая ненастроенная (Ra = 20 Ом, СА = 10 пФ);

-тип транзисторов в УРЧ и ПрЧ - КТ339 (включение - ОЭ).

Задача 2.

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ приемника радиостанции радиотелефонной связи с ЧМ и рассчитать его смесите- льную часть для следующих условий:

-диапазон частот fпр = 100 МГц (фиксированная частота);

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δf_c =±25 кГц) σ _с =70дб;

-частотные искажения в полосе пропускания σ_п = 1 дБ,

-промежуточная частота f_np=10,7 МГц;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B=300-3400 Гц;

-тип транзисторов в ПрЧ-КП350, в УПЧ - ИС 237 серии (входное сопротивление

ИС R_BX=430 Ом).

Задача 3.

Начертить схему диодного амплитудного детектора и временной график напряжения на его выходе при больших нелинейных искажений, вносимых детектором.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 7

Задача I.

Начертить и рассчитать схему перестраиваемой входной цепи с магнитной антенной и преобразователем частоты с отдельным гетеродином тракта AM сигналов транзисторного радиовещательного приемника 1-й группы сложности для следующих условий:

- диапазон волн - СВ (526,5 - 1606,5 кГц);

- реальная чувствительность ЕА = 0,5 мВ/м;

-действующая высота антенны h_g = 0,01 м;

-избирательность по зеркальному каналу σз = 36 дБ;

-односторонняя избирательность по соседнему каналу (при частотной рас-

строке на ± 10 кГц σ_с = 42 дБ;

-общие частотные искажения в полосе пропускания (входной цепи и ПФ пре-

образователя частоты) σп = 6 дБ;

-минимальная эквивалентная емкость контура входной цепи Cэmin = 150 пФ;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - f_B + 125-4000 Гц;

-тип транзистора в ПрЧ- КТ315 (включение с ОЭ).

Задача 2 .

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ о отдельным гетеродином и ПФ приемника радиостанции ра­диотелефонной связи с ЧМ и рассчитать его сме- сительную часть для следующих условий:

-диапазон частот fo = 58 МГц (фиксированная частота);

-одноканальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δfс =±25 кГц) σс = 50дБ;

-частотные искажения в полосе пропускания σn = I дБ;

-промежуточная частота fпр = 10,7мГц;

- диапазон воспроизводимых частот f_H - fв = 300-3400гЦ;

-тип транзисторов в ПрЧ - КП308, в УПЧ - ЙС 237 серии (входное сопротивление ИС Rвх = 1000 Ом).

Задача 3 .

Начертить и кратко объяснить структурную схему радиотракта супергете- родинного приемника и АРУ с регулируемыми высокочастотными делителями.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 8

Задача I.

Начертить и рассчитать схему преселектора (перестраиваемые одноконтур- рные входная цепь и УРЧ) тракта AM и сигнала транзисторного ридиовещатель- ного переносного приемника 1-1 группы сложности для следующих условий:

-диапазон fomin-fomax = 17,7 - 17,9 МГц;

-реальная чувствительность Е_А =0,125 мВ/м;

-действующая высота антенны hg = 0,5 м;

- избирательность по зеркальному каналу σ₃ = 16 дБ;

-промежуточная частота f_np = 465 кГц;

-минимальная эквивалентная емкость контуров С_Эmin = 20 пФ;

-связь контура входной цепи с внешней антенной – внешне емкостная, с транзис-

тором УРЧ - трансформаторная;

-тип антенны штыревая телескопическая (R_A = 20 Ом; СА =10 пФ);

-тип транзисторов в УРЧ и ПрЧ - КТ315 (включение - ОЭ).

Задача 2.

Начертить схему преобразователя частоты ПпЧ с отдельным гетеродином в тракте второй промежуточной частоты профессионального приёмника радио-

связи в декаметровом диапазоне волн с однополосной модуляцией и рассчитать

его смесительную часть для следующих условий:

-диапазон частот f_omin- fоmax = 15-20 МГц;

- односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δfс = ±10кГц ) σ_с = 80дБ;

- частотные искажения в полосе пропускания σ_п = 3дБ;

- вторая промежуточная частота fпр2 = 500 кГц;

- диапазон воспроизводимых частот fн - fв = 300-3400 Гц;

- гип транзисторов в ПрЧ₂ -КП350, в УПЧ₂-ИС 237 серии (входное сопротивление ИС R_Bx= 1000 Ом).

Задача3

Начертить структурную схему радиотракта приемника с двойным преобразо- ванием частоты и объяснить, где надо включить и почему полоcовой фильтр, соз- дающий избирательность по соседнему каналу.

РПУ на З/О

контрольное задание 9

3 а д а ч а I.

Начертить и рассчитать схему преселектора (перестраиваемые одноконтурные входная цепь и УРЧ) транзисторного приёмника радиостанции телефонной связи с ЧМ для следующих условий:

-диапазон частот - f₀ = 46 МГ (фиксированная частота);

-реальная чувствительность Ед = I мкВ;

-отношение сигнал/шум на выходе УПЧ уз = 12 дБ;

-избирательность по зеркальному каналу 60 дБ;

-промежуточная частота f_np - 10,7 МГц (однократное преобразование частоты); -эквивалентная емкость контуров С_э = 20 пФ;

-диапазон воспроизводимых частот fn - 1в = 300-3400 Гц;

-связь контура входной цепи с антенной индуктивная транзистором УРЧ

С - емкостной делитель (или прямая связь при m 2 =1);

-тип внешней антенны - настроенная, четвертьволновый вибратор штырь

Ra = 75оМ)

-тип транзистора УРЧ и ПрЧ - КТ368 (включение - ОЭ).

Задача 2.

Начертить схему преобразователя частоты ПрЧ с отдельным гетеродином и ПФ тракта AM бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, и рассчитать его смесительную часть для дующих условий:

- диапазон част f₀mm-fomax= 17,7 - 17,9 МГц;

-односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δfc = ±9кГц) σс = 35дБ;

-частотные искажения в полосе пропускания σп = 3 дБ;

-промежуточная частота f_np=465 кГц;

-диапазон воспроизводимых частот fa - f_B = 250-35000 Гц;

-тип ИС в ПрЧ - 224 серии, в УПЧ - 224 серии.

3 а д а ч а 3 .

Начертить и кратко объяснить структурную схему радиотракта приемника с ЧМ и автоматической подстройкой частоты гетеродина АПЧ.

РПУ на З/О

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 10

З а д а ч а 1.

Начертить и рассчитать схему преселектора (перестраиваемые одноконтурные

входная цепь и УРЧ) профессионального радиоприемника декаметрового диапазона

волн с однополосной амплитудной модуляцией для следующих условий:

- диапазон частот f_omm - f_omax=l,5 - 2 МГц;

- реальная чувствительность Е_А = 0,5 мкВ;

- отношение сигнал/шум y = 15 дБ;

- избирательность по зеркальному каналу σз = 80 дБ;

- первая промежуточная частота f_np1 = 42,8 МГц (двойное преобразование частоты);

- минимальная эквивалентная емкость контуров Сэmin = 50 пФ;

- спектр воспроизводимых частот f_H- f_B = 300-3400 Гц;

- cвязь контура входной цепи с антенной - индуктивная, с транзистором УРЧ –

автотрансформаторная (или прямая при m₂ = I);

- тип антенны - внешняя симметричная настроенная (RА = ρф = 75оМ);

- тип транзисторов в УРЧ и ПрЧ - КП303;

- включение транзисторов - ОИ.

З а д а ч а 2.

Начертить схему преобразователя частоты с отдельным гетеродином тракта

ЧМ бытового радиовещательного приемника, созданного на основе ИС, рассчи-

тать его смесительную часть для следующих условий:

- диапазон частот Јomin-fomax- 65,8 - 74 МГц (УКВ);

- односигнальная избирательность по соседнему каналу (при расстройке

Δfс = ± 200кГц) σ_с = 10дБ;

- частотные искажения в полосе пропускания σп = 3дБ;

- промежуточная частота f_np=10,7 МГц;

- тип резонансной системы - двухконтурный полосовой фильтр;

- связь между контурами критическая ( β = 1);

- эквивалентная емкость контуров С_э= 20 пФ;

-диапазон воспроизводимых частот f_H - fв = 63-12500 Гц;

-тип ИС в ПрЧ - К237ХК5, в тракте КПЧ - 237УН5 (входное сопротивление

ИС Rвх = 300 оМ).

Задача 3.

Начертить структурную схему радиотракта приемника с AM и режимной

автоматической регулировкой усиления АРУ обратного действия с задержкой.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ

КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Для выполнения контрольного задания необходимо изучить I, 2 и 3 разделы, а также раздел программы предмета «Радиоприемные устройства».

Для правильного решения задач, необходимо знать принципы построения, схе- мотехнику и физические процессы, происходящие в трактах радио- и промежуточ- ной частот супергетеродинных приемников радиосвязи и радиовещания, а также их основные электрические параметры и влияние на них различных функциональных узлов радиоприемников.

При решении задач необходимо уметь составить схемы преселектора (входная цепь и УРЧ) и преобразователя частоты ПЧ совместно с полосовым фильтром ПФ, а также рассчитать их основные электрические параметры. Кроме того, надо уметь правильно выбрать по заданным данным интегральную схему для рассчитываемого узла и привести схему ее включения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

(ВХОДНАЯ ЦЕПЬ И УРЧ) РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ С ЧМ

Блок УКВ радиовещательных приемников обычно является конструктивно от- дельным блоком, размещаемым на шасси радиоприемника так, что его вход мак- симально приближен к зажимам присоединения внешней антенны, а выход - ко входу тракта промежуточной частоты.

В состав структурной схемы блока УКВ входят следующие элементы: приемная антенна, входная цепь, усилит усилитель радиочастоты УПЧ преобразователь час- тоты ПрЧ.

Приемная антенна обычно является внешней (только в недорогих стационар- рных приемниках применяют внутреннюю встроенную антенну). В переносных радиоприемниках используют внешнюю штыревую телескопическую антенну.

В УКВ блоках высококачественных радиовещательных приемников входные цепи делают перестраиваемыми, так как это обеспечивает повышение селективно- сти тракта радиосигнала по зеркальному каналу и каналу на промежуточной часто- те. Для перестройки контуров входной цепи, УРЧ и гетеродина могут использова- ться конденсаторы переменной емкости КПЕ, переменные индуктивности или ём- костные диоды - варикапы.

Блок УКВ в значительной мере определяет реальную чувствительность радио- оприемника, его частотную избирательность по зеркальному каналу, каналу пря- мого прохождения и другим побочным каналам приема..

В блоке УКВ происходит преобразование частот принимаемых радиосигналов в радиосигналы промежуточных частот без нарушения закона модуляции.

Принципиальные схемы входных цепей к УРЧ блока УКВ радиовещательных приемников приведены в [4, параграф 9.2, рис 9.16 и 9.5] и в [8, параграф 5.2, рис. 7 и рис. 9].

С целью снижения коэффициента шума радиоприемников и повышения реальной чувствительности в каскадах УРЧ и ПрЧ применяют малошумящие полевые и бипо- лярные транзисторы.

Входная цепь блока УКВ служит для согласования блока с антенной и выпол-

ня ется избирательной и перестраивается совместно с контуром гетеродина, чтобы защитить вход УРЧ от сильных посторонних помех. Кроме того, входная цепь ос- лабляет сигналы зеркальных радиостанция (вносит избирательность по зеркально-

му каналу) и сигналы радиостанций, несущие частоты которых близки к промежу- точной частоте радиоприемника (вносит избирательность по каналу прямого про- хождения).

Усилитель радиочастоты блока УКВ обычно выполняется резонансным. Кроме усиления принимаемого сигнала, он осуществляет частотную избирательность по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения так же, как и входная цепь.

Благодаря этому на вход смеси теля проходит в основном только полезный сигнал

принимаемой радиостанции.

Гетеродин должен генерировать напряжение, форма которого должна быть близ-

ка к синусоидальной, что уменьшает количество и эффективность паразитных кана- лов приема. Стабильность частоты колебаний гетеродина определяет стабильность настройки всего радиоприемника.

Смеситель УКВ блока является каскадом, определяющим устойчивость радио- приемника к паразитным каналам приема. Режим работы усилительного элемента смесителя должен выбираться так, чтобы он являлся идеальным перемножителем гармонических напряжений сигнала U_c и гетеродина U_r.

В настоящее время специально для блоков УКВ выпускаются ИС типа 174ПС1, в которой смеситель (перемножитель напряжений принимаемого сигнала и гетероди- на) выполнен по балансной схеме. На основе ИС типа К175ПС1 создан унифициро- ванный блок УКВ, в котором резонансный УРЧ выполнен на малошумящих бипо- лярных транзисторах типа КТ368, а смеситель - на ИС К174ПС1. Перестройка кон- туров входной цепи, УРЧ и гетеродина производится с помощью варикапных матриц типа KBC-IIIA. В блоке УКВ предусмотрена также автоматическая подстройка час- тоты гетеродина АПЧ с помощью варикапа типа КВ109А. Такой унифицированный блок УКВ имеет коэффициент шума N< 13 дБ; избирательность по зеркальному ка- налу не хуже σ₃= 50 дБ, а по промежуточной частоте σпр = 60 дБ, т.е. сравнительно высокие электрические параметры, и может применяться даже в стационарных ради- оприемниках 1-й группы сложности, а в переносных - тем более. Перестройка конту- ров входной цепи, УРЧ и гетеродина производится с помощью варикапных матриц типа KBC-IIIA. В блоке УКВ предусмотрена также автоматическая подстройка час- тоты гетеродина АПЧ с помощью варикапа типа КВ109А. Такой унифицированный блок УКВ имеет коэффициент шума N< 13 дБ; избирательность по зеркальному кана- лу не хуже σ₃= 50 дБ, а по про- межуточной частоте σпр = 60 дБ, т.е. сравнительно высокие электрические параметры, и может применяться даже в стационарных ради- оприемниках 1-й группы сложности, а в переносных - тем более.

Порядок расчета

Варианты 1-1,3-1

1 Рассчитывают эквивалентную добротность контуров Q₃ входной цепи и УРЧ (контуры имеют одинаковые параметры), исходя из заданной избирательности по зеркальному каналу. Расчет эквивалентной добротности контуров производят по [4, параграф 2.4]: при индуктивной связи контура с антенной расчет производят по фо- рмуле (2.68), при емкостной - по формуле (2.69).

В расчетную формулу подставляют коэффициент селективности по зеркальному каналу в относительных единицах σ₃,отн., принимая число контуров Пс = 2, и про- изводят расчет Q₃ для f_omax диапазона, на которой селективность меньше.

2 Выписывают из табл. 4[8] (Приложение) ВЧ параметры транзистора.

3 Рассчитывают минимальную эквивалентную емкость контуров по формуле

2 53-10 ³

Сэmin =------------_ [4, параграф 3.3]

f omax Lк

и характеристическое сопротивление контуров

f_omax

ρк = ώomax Lк или ρк = -------------

ώomax Сэmin

4 Выбирают конструктивную добротность контуров в соответствии с табл. 2[8], учитывая, что коэффициент шунтирования нагруженных контуров определяется отношением ψ = Qэ1Qк.

5 Расссчитывают коэффициент включения m₂ транзистора УРЧ во входной контур по формуле (2.112) [4, параграф 2.5 с 110].

или по формуле (19) [8], параграф 5.1

6 Вычисляют резонансный коэффициент передачи напряжения входной цепи Ковц для fomax

При индуктивной связи с антенной К_овц рассчитывают исходя из режима удли- нения антенны (fA<fomin) по формуле:

Koвц = αQ₃m2,

где α – коэффициент, зависящий от параметров связи с антенной;

Q3 – эквивалентная добротность контура входной цепи;

m2 – коэффициент включения входной цепи транзистора УРЧ во входной контур.

Приняв режим удлинения антенны (коэффициент удлинения К_удл= 1,3-14) и коэффициент связи контура с антенной Кс_В= 0,12-0,14, рассчитаем индуктивность катушки связи по формуле

(L_a и Са – параметры антенны), а также собственную частоту

и коэффициент α по формуле:

Кс α =

где f₀ – несущая частота сигнала, для которой производят расчет Ко_ВЦ,

К_{удл –} коэффициент удлинения антенны который можно принять равным

К_уда =1,3-1,4.

При емкостной связи с антенной (вариант 3) резонансный коэффициент передачи напряжения входной цепи рассчитывают по формуле:

(см. [4], параграф 9.2, пример расчета 9.1 и [8], параграф 5.2. формула (26).

7 Рассчитывают собственное резонансное сопротивление контура УРЧ R_oc= p_kQ₃ для f_omax и коэффициенты включения m1 и ш2 транзисторов УРЧ и ПрЧ в контур УРЧ по формулам (34) [8], принимая входное сопротивление ПрЧ равным

R_Bxnч= (1,5-2) R_Bxnp.

8 Вычисляют резонансный Кoурч и устойчивый К_у урч_, коэффициенты усиле-

ния УРЧ по формулам [7, параграф 5.2] или [8, параграф .5 и параграф 5.4] и про- веряют условие устойчивости каскада УРЧ Коурч ≤ Ку урч. Если это условие не

выполняется, уменьшают величину коэффициента включения m1 до значения mу, при котором выполняется условие устойчивости.

9 Вычисляют амплитуду напряжения сигнала на входе ПрЧ по формуле:

Umax. Пч = Е hg √ 2 Ковц Коурч

где Е - мкВ/м - напряженность электромагнитного поля в месте установки приём- ной антенны, определяемая реальной чувствительностью радиоприемника;

h_g – действующая высота штыревой антенны.

10. Рассчитывают минимальную величину ЭДС в антенне ЕА min, определяю-

щую реальную чувствительность радиоприемника, ограниченную его собствен-

ными шумами, по формуле:

где У - коэффициент, определяющий отношение сигнал/шум на выходе линейной части радиотракта (на выходе УПЧ);

Nш пp - коэффициент шума приемника, отн. ед.;

Ra Ом – входное сопротивление антенны;

Δfпэф - эффективная полоса частот сигнала, примерно равная полосе пропуска- ния радиоприемника П, МГц (см. [8], параграф 2)...

Коэффициент шума радиоприемника с достаточной точностью равен:

N_m пр,дБ ≈ N_ш вц, дБ +Nш урч дБ + N_mпч дБ

Величина N_mnp должна превышать N_{m пр} = 10 дБ (10 раз).

Пересчет в децибелы по мощности производят по формуле:

Nmnp,дБ = 10lg Nшnp. отн.

Можно принять коэффициент шума входной цепи N_m вц =4 дБ (коэффициент передачи водной цепи по мощности должен составлять при этом Ко_ВЦ= 1/2,5 = 0,4).

Коэффициент шума смесителя не превышает Nш см = 2 дБ, коэффициент шума УРЧ может быть принят равным коэффициенту шума транзистора. Для транзисто- ров коэффициент шума равен Nштр = 2-4 дБ (1,6-2,5 раза) в зависимости от типа транзистора и режима его работы.

Рассчитанная величина Ед должна быть меньше или равна заданной реальной чувствительности Е_А (Е_А ≤ Е_А).

Если это условие не выполняется, то реальная чувствительность радиоприёмника должна быть меньше заданной условием задачи и может быть увеличена либо за счет снижения Nш _пр, либо за счет сокращения его ширины полосы пропускания, что нежелательно, так как при этом возникают частотные искажения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

(ВХОДНАЯ ЦЕПЬ И УРЧ) РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ С AM

Варианты 2-1,7-1

При приеме AM сигналов радиовещательных станций основной задачей является возможность приема большого числа радиостанций с приемлемым качеством воспро- изведения звука при минимуме внешних помех. Высококачественное неискаженное воспроизведение звука практические недостижимо при приеме AM сигналов из-за ограниченного диапазона воспроизводимых частот. В соответствии с ГОСТ 5651-82 радиоприемники нулевой группы сложности должны воспроизводить диапазон частот 80-4000 Гц, 1-й группы сложности - 125-4000 гЦ, 2-й – 250-3500 гЦ,

3-й - 315-3150 гЦ.

Обеспечение высокой избирательности и помехоустойчивости радиоприёмников с AM в условиях большой загруженности эфира в этих диапазонах связано со значи- тельными трудностями.

Внешняя приемная антенна применяется только в стационарных радиоприёмни- ках, переносные приемники обычно работают в диапазонах ДВ и СВ с встроенной магнитной антенной. В диапазонах ДВ и СВ при приеме на внутреннюю магнит- ную антенну (МА) вся необходимая селективность по зеркальному каналу σз, дБ, может быть обеспечена одноконтурной или двухконтурной входной цепью и при- менение резонансного УРЧ необязательно. Поэтому первым каскадом радиоприём- ника часто является смеситель преобразователя частоты ПЧ, нагруженный на вход- ную цепь полосового фильтра ПФ.

ПФ создает необходимую избирательность радиоприемника по соседнему каналу σз, дБ, и формирует его полосу пропускания П кГц, определяемую шириной спектра частот, принимаемых AM радиосигналов при допустимых частотных искажениях σз, дБ.

При расчете преселекторов радиоприемников диапазонов ДВ при работе от МА следует помнить, что одноконтурная входная цепь имеет значительную неравно- мерность (частотные искажения) σп = 3-6 дБ в полосе пропускания, что ограничи- вает увеличение эквивалентной добротности контура с целью увеличения избира- тельности по зеркальному каналу.

Так как в условии задач вариантов 2-1,7-1 задан общий коэффициент частотных искажений σп, вносимых трактом преселектора и преобразователем частоты с по- лосовым фильтром, то для расчетов добротности контура входной цепи и выбора типа фильтра смесителя в ПрЧ ее надо распределить между трактами радио- и про- межуточной частоты примерно так:

диапазон ДВ σп вц = 3дБ; σп см =3дБ;

диапазон СВ σп вц = 2дБ; σп см = 4дБ.

Целесообразно сначала выбрать подходящий тип пъезокерамического фильтра по заданным селективности по соседнему каналу σс дБ, и полосе пропускания приём- ника П, кГц . Затем надо определить σп дБ, фильтра по данным и рассчитать частотные искажения входной цепи по формуле, дБ

σп вц дБ = σп – σп см дБ

Включение полосового фильтра и расчет параметров ПрЧ приведены в Методические указания по расчету ПрЧ, помещены в методических указаниях к выполнению задания варианты 3 -2 и 4-2.

Порядок расчета

Варианты 2-1 и 7-1

1 Вычисляют полосу пропускания приемника.

2 Распределяют общие частотные искажения σ_п,дБ, между входной цепью и полосовым фильтром ПрЧ.

3 Выписывают ВЧ параметры транзистора смесительного каскада.

4 Рассчитывают эквивалентные параметры преобразования S_np, Rвx п_Р, Квых.п_Р, учитывая линейный без отсечки по току и крутизне режим работы ПЧ, и S_np.

5 Рассчитывают эквивалентную добротность контура входной цепи Qэ, исходя из требуемых селективности по зеркальному каналу σз, ДБ и коэффициента частот- ных искажений σп, дБ, в полосе пропускания П, кГц, вычисленных в пп.1,2 расчё- тов,

6 Вычисляют коэффициент включения m₂ в контур входной цепи - подставляя в формулу Rвх. пр.

7 Выбирают исходя из требуемых по задания селективности по соседнему каналу σс, дБ и вычисленных в пп.1,2 полосы пропускания П, кГц и коэффициента частотных искажений σп, дБ, тип пьезокерамического фильтра и выписывают его параметры.

8 Задавшись конструктивной Qк = 40-50 и Q₃ = 6-8 эквивалентной добротно- сти согласующего контура L1C1 и индуктивностью контура L1 = 25-50 мкГн, рассчитывают его сопротивление Рк и коэффициент включения m2 коллекторной цепи транзистора смесительного каскада в контур по формуле:

где R_вхф- входное сопротивление, ПФ;

9 Вычисляют резонансный Копч и устойчивый Купч коэффициенты усиления ПЧ и проверяют условие устойчивости Копч ≤ Купч. Если оно не выполняется, уменьшают величину коэффициента включения m1 до величины, при которой Копч ≤ Купч. Коэффициент включения m1 принимают в расчете равным I, а коэффициент передачи полосового фильтра Кф, отн. ед., рассчитывают по величине его затухания dвн, отн.ед.

Следует учесть, что затухание ПФ в полосе пропускания приведено в табл. 1,2 и 3 не в отн. ед., а в децибелах. Поэтому надо перевести dвн, дБ в d_Bн отн. ед.

10. Вычисляют амплитуду напряжения сигнала на выходе смесительного каска-

када ПрЧ по формуле, мВ

Um пч = Еh √2 Ковц Ко_ПЧ,

где Е, мВ/м - напряженность электромагнитного поля в месте установки приемной антенны, определяемая реальной чувствительностью радиоприемника;

h_g – действующая высота магнитной антенны.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

РАДИОПРИЕМНИКОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОРОТКОВОЛОТОВОЙ

РАДИОСВЯЗИ

ВАРИАНТЫ 4-1,10-1

Современные радиоприёмные устройства профессиональной коротковолновой связи отведен диапазон частот 1,5-30 МГц. Реальная чувствительность составляет Ед= 0,5-1 мкВ при коэффициенте шума радиоприемника Nш пр = 7-10дБ.

Односигнальная избирательность по зеркальному и соседнему каналам, каналу прямого прохождения (на промежуточной частоте) и по комбинационным каналам приема не хуже σ₃ =80дБ; динамический диапазон Д = 100-120 дБ; стабильность частоты настройки; время настройки порядка t_{H ≈} 0,1с

Такие высокие электрические могут быть реализованы за счет использования принципа многократного преобразования частоты принимаемых полезных сигналов (двойное, тройное) широкого использования интегральной схемотехники, устране- ния механических узлов, применения автоматической электронной настройки, цифровой обработки сигналов и др.

В приемниках профессиональной радиосвязи на KB прием производится от внешней настроенной симметричной антенны, расположенной на некотором рас- стоянии от входа приемника. Несимметричный вход приемника соединяется с симметрирующим устройством антенны с помощью несимметричного коакси- ального фидера с волновым сопротивлением р_ф =50 или р_ф= 75 Ом.

В структурной схеме профессиональных радиоприемников декаметрового ди- апазона можно выделить следующие функциональные блоки: главный тракт при- ема ГТП, синтезатор частот СЧ, блок управления БУ и выходные устройства ВУ.

Функции ГТП: осуществление предварительной избирательности, усиление и преобразование частоты принимаемого радиосигнала. Преселектор ГТП состоит из входного устройства (входной цепи), аттенюатора AT и усилителя радиочастоты УРЧ.

Схема такой входной цепи. При составлении схемы преселектора (входной цепи и УРЧ) надо учитывать то, что приемник работает в диапазоне частот и контуры должны перестраиваться.

Перестраиваемые контуры преселектора должны создавать высокую избиратель- ность по зеркальному каналу σз, дБ, по первой промежуточной частоте f_np1.

Для выполнения этого требования УРЧ выполняют резонансным, а величина пер- вой промежуточной частоты f_np1 выбирается достаточно высокой. В современных профессиональных РПУ f_np1 выбирается выше граничной частоты диапазона

(f_np1 = 35-40 МГц).

Усилители радиочастоты профессиональных РПУ УРЧ должны иметь малый коэф-

фициент шума К_шурч,дБ и высокую линейность амплитудной характеристики. Для

уменьшения К_шурч в УРЧ применяют малошумящие полевые ПТ и биполярные БТ

транзисторы. Для уменьшения нелинейного эффекта лучше применять модные

полевые транзисторы, чем маломощные. За счет квадратичной формы проходной

характеристики транзисторов Iот = y(Uз+t ) уменьшаются нелинейные эффекты в

в тракте радиочастоты приемника.

Однако УРЧ на БТ имеют более высокий коэффициент усиления по напряже-

нию. Поэтому для получения низкого коэффициента шума целесообразно исполь-

зовать малошумящие мощные БТ. Транзисторы включают по схеме с ОЭ или ОИ.

Порядок расчета

Варианты 4-1, 10-1

Расссчитывают эквивалентную добротность контуров входной цепи и УРЧ, ис- ходя из заданной избирательности по зеркальному каналу σз, дБ, для числа контуров Пс = 2 и максимальной частоте заданного под- диапазона fo.

2 Выбирают конструктивную добротность контуров Q_k и рассчитывают их конструктивное затухание

5. 

   Рассчитывают характеристическое сопротивление по формуле для максималь-

ной частоты рассчитываемого поддиапаозна (f₀ = f_omax).

4 Выписывают ВЧ параметры транзисторов.

5 Вычисляют эквивалентное затухание контура входной цепи dэ = I/Q₃ и затуха-

ния, вносимое в этот контур входной цепью транзистора УРЧ d_BHтр, исходя из условия согласования по входу ( RА = р_ф = R вх пр).

6 Рассчитьвают коэффициент включения транзистора УРЧ во входной контур с

учетом согласования сопротивления Ra р_ф и R_BXn_P по формуле:

7 Вычисляют резонансный коэффициент передачи напряжения входной цепи К_0Вц (на резонансной частоте контура fo, равной несущей частоте принимаемого сигнала) при условии приема на настроенную антенну и согласовании сопротивлений антенны Ra, фидера р_ф и входного сопротивления радиоприемника R_Bxnp~R_Bx.Tp

8 Рассчитывают коэффициенты включения m1 и ш2 транзисторов УРЧ и ПрЧ в контур УРЧ из условия обеспечения требуемых селективности по зеркальному кана- лу σ₃,дБ, и другим каналам приема и устойчивости работы УРЧ по формулам

где Roc = p_kQ_k - собственное резонансное сопротивление контура; Rbx.cm = (1,5- 2) R_Bx.тp - входное сопротивление смесительного каскада ПрЧ.

9 Вычисляют резонансный коэффициент усиления напряжения УРЧ по формуле:

Коруч = Sст p_kQ₃m_lm₂

10 Рассчитывают коэффициент устойчивого усиления УРЧ. Устойчивый коэффи- циент усиления резонансного каскада УРЧ на полевом транзисторе определяется по формуле:

где f₀ - частота принимаемого сигнала, МГц;

S_{C т -} крутизна тока стока, мА/В;

Сс-з - емкость стоп - затвор, пФ.

11 Проверяют условие устойчивости работы УРЧ, при выполнении которого его резонансный коэффициент усиления Ку ур_Ч должен быть меньше устойчивого К_у УРЧ (К₀ру_Ч ≤ К_УУр_Ч). Если это условие не выполняется, снижают величину коэффи- циента включения m1 до такой величины, чтобы условие устойчивости было обеспе- чено.

12 Вычисляют амплитуду напряжения сигнала на входе ПрЧ по формуле:

Umсм = ЕА √ 2 Квц Kовц Ко урч

где ЕА, мкВ - минимальная ЭДС в антенне, определяемая реальной чувствитель- ностью радиоприёмника.

Проверяют обеспечение заданной реальной чувствительности радиоприёмника. Для этого рассчитывают минимальную ЭДС в

антенне E_Amin по формуле:

где Nnпp – коэффициент шума приемника, отн.ед.

Величина Nш пр не должна превышать Nш пр = 10 дБ (10 раз) - перерасчет в децибелы по мощности производят по формуле:

Nш пр дБ = lgNш пр OTH.

Если принять коэффициент шума входной цепи N_mBu = 4 дБ, то коэффициент передачи входной цепи по мощности должен составлять при ЭТОМ

Коэффициент шума смесителя не превышает обычно Nn_CM= 2дБ. Коэффициент шума УРЧ может быть принят равным коэффициенту шума транзистора, указанному в справочных данных для определенного режима. Для полевых транзисторов коэф- фициент шума равен М_шлра,_п= 2-4 дБ (1,6-2,5 раза).

Рассчитанная величина ЕА min должна быть меньше или равна заданной реаль- ной чувствительности Е_А(Е_{А min} ≤ Е_А). Если это условие не выполняется, то надо указать пути повышения реальной чувствительности радиоприемника за счет изменения его параметров.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

(ВХОДНАЯ ЦЕПЬ И УРЧ) РАДИОПРИЕМНИКОВ РАДИОСТАНЦИЙ С

УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Варианты 5-1,9-1

Радиостанция с угловой модуляцией (ЧМ или ФМ) предназначены для органи- зации телефонной связи в стационарных и подвижных службах различных ведом-

ств и отраслей народного хозяйства в диапазоне УКВ на фиксированных частотах

от 30 до 470 МГц.

Минимально допустимый разнос частот между соседними каналами составляет

Δf_c = ±25кГц, что позволяет увеличить число рабочих каналов.

Электрические параметры радиостанций с угловой модуляцией сравнительно высокие (ГОСТ 12252-77).

Реальная чувствительность ЕА при отношении сигнал/шум у = 12дБ составляет в диапазонах частот 40 и 160 МГц: Е_А = 1,2 мкВ (симплексный режим),

Е_А = 1,7 мкВ (дуплексный режим). Избирательность приемника по зеркальному каналу σз, дБ _и другим побочным каналам приема должна быть не менее σ₃ = 70дБ, избирательность по соседнему каналу σ_с,.дБ = 60дБ (при разносе частот между со- седними каналами ±Δf = 25кГц). Стабильность частоты настройки должны быть не хуже 10 * 10-⁵.

Приемники радиостанций строятся по супергетеродинному типу с однократным или двойным преобразованием частоты принимаемых радиосигналов. Первая про- межуточная частота f_np1(при двойном преобразовании частоты) выбирается обычно равной f_{np 1} = 10,7 МГц, вторая f_np2 = 100 кГц. При однократном преобразовании час- тоты промежуточная частота обычно выбирается равной f_lip1 = 10,7 МГц.

Входная цепь и резонансный УРЧ настраиваются на несущую частоту прини-

маемого радиосигнала f₀ (фиксированная настройка). При работе на нескольких фиксированных частотах могут переключаться индуктивности контуров Lк (или контуры).

В УРЧ применяются полевые малошумящие транзистора (см. методические ука- зания к вариантам 4-1,10-1) с включением по схеме ОИ и малошумящие БТ с ОЭ. Смесители ПЧ выполняются обычно также, как и УРЧ, на полевых транзисто- рах. ВЧ сигнал подается обычно на затвор транзистора, а напряжение гетеродина - на исток.

Принципиальная схема не перестраиваемой входной цепи при приеме на наст- роенную антенну.

Схема резонансного УРЧ на полевых транзисторах. Необходимо видоизменить эту схему, исключив из контура варикапы - элементы настройки, поскольку не должен перестраиваться (настройка фиксированная).

Порядок расчета

Варианты 5-1.9-1

Порядок и методика расчетов преселекторов радиоприемников радиостанций с угловой модуляцией при работе от настроенной антенны такие же, как и преселек- торов радиоприемников профессиональной радиосвязи декаметрового диапазона (варианты 4,10). Особенность расчетов варианта 9-1 состоит в том, что тип транзи- стора в УРЧ - малошумящий биполярный БТ, а не полевой, поэтому при расчете таких параметров УРЧ, как резонансный К_{() урч} и устойчивый коэффициенты усиле- ния, в формулы следует подставлять крутизну характеристики коллекторного тока биполярного транзистора Sk, мА/В и емкость его коллекторного перехода С_к, пФ, которые приведены в Приложении.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕСЕЛЕКТОРОВ

ДИАПАОЗНА KB БЫТОВЫХ РАДИОПРИЕМНИКОВ

Варианты 6-1,8-1

Для радиовещания на коротких волнах (диапазон KB) выделены участки в диа- пазоне частот 3,95-26,1 МГц. Особенности приема AM сигналов радиовещательных станций отмечены в методических указаниях к вариантам 2-1,7-1.

В радиовещательных приемниках (автомобильных и переносного типа) широко применяется прием в диапазоне KB на телескопическую, штыревую несимметрич- ную ненастроенную антенну.

Связь контура входной цепи со штыревой антенной может быть индуктивной (трансформаторной) или емкостной. При емкостной связи штыревая антенна при-

присоединяется к контуру входной цепи через конденсатор связи С_св малой ёмкости С_св= 1-5 пФ [4, рис. 9.1]. При этом вносимые в контур со стороны антенны ёмкость и активная проводимость малы, и влиянием антенны на параметры входного контура можно пренебречь.

Влияние электрической цепи антенны учитывается только при определении ре- зонансного коэффициента передачи по напряжению входной цепи К_овц.

Эквивалентом штыревой антенны является ее емкость С а и сопротивление Ra, не превышающие величины С_А= 5-13 пФ,R_A= 10-1-5 Ом.

В переносных приемниках штыревая антенна применяется без заземления и по- тому при определении эквивалентной емкости антенны С_Аэ необходимо учитывать емкость корпуса приемника относительно земли С_КОр_П., на превышающую величину 7-20 пФ.

При этом емкость Сд, действующая параллельно емкости переменного конденса- тора контура, определяется как емкость, вносимая в контур со стороны антенны.

Избирательность по зеркальному каналу в диапазоне KB при промежуточной ча- стоте f_np = 465 кГц трудно получить высокой без включения резонансного УРЧ, так, например, на несущей частоте f₀ - 12МГц один контур входной цепи с эквивалентной добротностью Q₃ = 50 (достаточно высокой) не может обеспечить избирательность выше σз =18 дБ..

Для современных бытовых радиоприемников с AM создан ряд аналоговых ИС 237 и 174 и 175 серии средней и высокой степени интеграции. Эти ИС предназначены для радиовещательных приемников 3-1 и 2-й групп сложности. Применение этих ИС для радиоприемников с высокими электрическими параметрами ограничено требовани- ями минимального коэффициента шума.

Порядок расчета

Варианты 6-1,8-1

Порядок и методика расчетов преселекторов радиоприемников при работе от вне- шней штыревой ненастроенной антенны и емкостной связью с антенной в целом такие же, как и для вариантов 1-1,3-1.

Особенность расчетов состоит в следующем.

1 В п. 3 не надо рассчитывать эквивалентную минимальную емкость C_3mi_n контуров входной цепи и УРЧ, так как она задана условием задачи.

2 В п. 6 расчет резонансного коэффициента передачи напряжения входной цепи производят по формуле:

где СА¹ – емкость, вносимая в контур со стороны штыревой антенны, ПФ; Сэ min –

минимальная эквивалентная емкость контура входной цепи.

3 п. 10 расчетов исключают, поскольку коэффициент шума радиоприемника

Nш пр , дБ, условием задачи не задан и не может быть определен, так как коэффи-

циент шума указанных транзисторов УРЧ (КТ315 и КТ339) не нормирован.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ (ВОПРОСЫ 2) КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Для выполнения контрольного задания (вопросов 2) необходимо изучить кроме разделов 1, 2, 3 и 7 программы предмета «Радиоприемные устройства», разделы 4 и 5.

Для правильного решения задач учащиеся должны знать: назначение частоты ПЧ, а также назначение и принципы построения тракта промежуточной частоты, УПЧ супергетеродинных приёмников радиосвязи и радиовещания.

Студенты должны уметь составить принципиальные схемы преобразовательной частоты ПрЧ с полосовым фильтром ПФ, амплитудного (АД), а также структурные схемы радиоприемников супергетеродинного типа AM и ЧМ сигналов с автомати- ческими системами регулировки усиления и подстройки частоты гетеродина АПЧ.

Студенты должны уметь произвести выбор ИС и ПФ для построения схемы ПрЧ по заданным параметрам, составить схему ПрЧ на базе выбранной ИС и рассчитать параметры его смесительной части.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ С AM

Варианты 1-2, 3-2, 5-2, 9-2

В смесительном каскаде ПЧ осуществляется перемножение напряжений частот принимаемого сигнала f₀ и гетеродина f_r, также входящего в состав ПрЧ. В современ-

ных радиовещательных приемниках тракт промежуточной частоты состоит из двух элементов: полосового фильтра ПФ, создающего ослабление сигналов соседних ра- останций и формирующего полосу пропускания приемника П, кГц, и усилителя про- межуточной частоты УПЧ, обеспечивающего усиление промежуточного принимае- мого полезного сигнала до необходимого уровня.

Полосовой фильтр расположен обычно на входе тракта УПЧ для ослабления ме- шающих сигналов и усиления полезного сигнала промежуточной частоты без помех.

Для приема AM колебаний ранее, были разработаны аналоговые ИС 1-го поколе- ния 224 серии с малой степенью интеграции и 2-го поколения 237 серии с большей степенью интеграции. В настоящее время для приемников AM колебаний создан ряд новых аналоговых ИС со средней и большой степенью интеграции. Например, для радиовещательных приемников 2-й и 3- й групп сложности создана ИС 174ХА2,ко- торая включает в себя резисторный УРЧ, смеситель и гетеродин, а также систему АРУ. Резонансные цепи ПрЧ и гетеродина являются внешними цепями, подключае- мыми к ИС.

Созданы также ИС для бытовых радиоприемников более высоких групп сложно- сти, например, ИС 174ХА10 и др.

Принципиальные схемы преобразователей частоты транзисторных радиоприём- ников AM сигналов и физические процессы в них. Расчеты смесительных каскадов приведены. Примеры построения отдельных каскадов на базе ИС 224 и 237 серий.

Порядок расчета

1 Вычисляют ширину полосы пропускания П кГц

2 Выписывают параметры ИС и значение крутизны преобразования

S_np, мА/В. Если в указанных таблицах не приведено значение крутизны преобразова- ния S_np смесительной части ПЧ, то производят ее расчет по формуле S_np ≈ l/2 Sко, где S_K0, мА/В – крутизна характеристики выходного тока транзистора смесительного каскада ИС, транзисторы КТТ-5 и КТ307).Расчет величины S_K0, А/В, производят по формуле

где Чэ, Ом - сопротивление эмиттерного перехода транзистора, рассчитьваемое по формуле:

где I_эо - ток эммиттера, выбираемый Iэо = 1-2 мА для режима работы транзистотора смесительного каскада без отсечки по току и крутизне.

1. Выбирают, исходя из заданных избирательности по соседнему каналу ( σ _СдБ и

частотных искажений в полосе пропускания σп дБ (неравномерность усиления в по- лосе пропускания) подходящий тип полосового фильтра ПФ и выписывают его па- раметры.

Рассчитывают эквивалентную добротность Q₃ согласующего контура L1 C1.

Q3=fпp/Пo,7

задавшись его полосой пропускания По,7= (4-5) П, т.е. в 4-5 раз шире полосы про- пускания приемника П, кГц.

5 Задавшись индуктивностью согласующего контура Li= 25-50 мкГн, вычисляют его характеристическое сопротивление

6 Вычисляют резонансный Копч и устойчивый Куп_Ч коэффициенты усиления ПрЧ по формулам

и проверяют условие устойчивости Копч ≤ Купч, если оно не выполняется, либо

уменьшают добротность Q, контура, либо коэффициент включения т₂ полосового фильтра в согласующий контур. Коэффициент включения m1 коллекторной цепи транзистора смесительного каскада в контур обычно принимают m1= I. Коэффици- ент передачи полосового фильтра Кф, отн. ед., рассчитывают по величине его зату- хания:

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ЧАСТОТЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ РАДИОСВЯЗИ

В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Варианты 2-2, 8-2

Преобразователи частоты на биполярных транзисторах не нашли применения в профессиональных РПУ, особенно в тракте первой промежуточной частоты. Широко

применяются ПЧ на полевых малошумящих транзисторах с большим входным сопро-

тивлением, в том числе балансных ПЧ.

Так как тракт 2-й промежуточной частоты является трактом основной избиратель- ности, то нагрузкой второго ПрЧ обычно служит полосовой фильтр ПФ, создающий требуемую избирательность по соседнему каналу σ_с,дБ, и формирующий полосу пропускания радиоприемника П, кГц.

Принципиальные схемы преобразователей частоты транзисторных радиоприёмни- ков AM - сигналов и физические процессы в них. Принпиальные схемы ПрЧ.. Расчеты сме ительных каскадов. Наилучшая форма резонансной характеристики ПрЧ, близкая к прямоугольной, и, следовательно, большая селективность по соседнему каналу, могут быть получены при использовании в качестве нагрузки в смесительном каскаде ФСС, пьезокерамических фильтров ПКФ, электромеханических фильтров ЭМФ и так называемых фильтров на поверхностных акустических волнах ПАВ.

В качестве усилителей 2-й промежуточной частоты УПЧ2 применяются в основном ИС.

Порядок расчета

Порядок расчета транзисторных ПрЧ (ПТ и БТ) и необходимые расчетные форму- лы. Кроме того, за основу порядка расчета можно при- нять рекомендации и порядок, приведенные к вариантам задач 1-2,3-2,5-2,9-2, следу- ет однако иметь в виду, что параметры ПТ, в том числе и крутизна характеристики тока стока S_CT, мА/В, приведены, поэтому производить ее расчет не следует. Расчет крутизны преобразования Snp, мА/В ПЧ с ПТ производят по такой же формуле

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ЧАСТОТЫ ТРАКТА ЧМ (БЛОКА УКВ) БЫТОВЫХ

РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ

Варианты 4-2,10-2

Блок УКВ, как правило, является конструктивно самостоятельным устройством, размещаемым на шасси радиоприемника. Состав структурной схемы блока УКВ и особенности построения отдельных его цепей и каскадов рассмотрены в методиче- ских указаниях к расчету преселекторов (контрольное задание варианты 1-1, 2-1). Принципиальные схемы ПрЧ, созданные на базе ИС 237 серии, приведены.

Порядок расчета ПрЧ блока УКВ радиовещательных приемников, построенных на ИС, является таким же, как и для расчетов ПрЧ, приведенных к вариантам 1-2, 3-2, 5-5, 9-2 контрольного задания.

Однако в варианте 10-2 по условию задачи нагрузкой ПрЧ является 2-х контурный полосовой фильтр, создающий избирательность по соседнему каналу σ_с = 10дБ. Поэтому в п. 3 расчетов этого варианта задания надо рассчитать параметры 2-х контурного ПФ с критической связью между связанными контурами.

В п. 3 расчетов 4-2 варианта задания ПФ надо выбирать в соответствии с табл. Приложение.

Расчёт параметров 2-х контурного полосового фильтра

Расчет параметров 2-х контурного полосового фильтра, задаваясь первоначально значением фактора связи β4 = I. Для допустимого коэффициента частотных искажений σп, отложенного на вертикальной оси графика рис. 2.22, находят точку на кривой для β = 1. Из найденной точки опусопускают перпендикуляр на горизонтально ось графика и отсчитывают значение обобщенной расстройки Xп, по которому вычисляют добротность контуров Qn , соответствующую допустимой величине σп, дБ, из формулы:

Таким же способом для β = I определяют по графику, значение обобщенной расстройки Хс соответствующее требуемой величине избирательности по соседнему каналу σс, дБ, и вычисляют добротность контуров Qи из формулы:

Величину эквивалентной добротности контуров Qэ определяют из условия

Qи ≤ Qэ ≤ Qп. Eсли это условие не выполняется, увеличивают связь между кон- турами до значений β = 1,5-2 и производят расчет Qэ заново.

По заданной величине эквивалентной емкости контуров рассчитывают характе-

ристическое сопротивление контуров по формуле:

Расчет резонансного коэффициента передачи ПрЧ, рассчитывают по формуле

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ЧАСТОТЫ ПРИЕМНИКОВ РАДИОСТАНЦИЙ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ

СВЯЗИ С ЧМ

Варианты 6-2,7-2

Радиостанции современной аппаратуры подвижной радиосвязи в диапазоне MB полностью выполняются на транзисторах и ИС по структурным схемам супергете- родинных приемников как с однократным, так и с двойным преобразованием часто- ты. Для уменьшения уровня собственных шумов радиоприемников и соответствен- но его коэффициента Nшnp каскады УРЧ, ПрЧ1, ПрЧ₂ и даже первые каскады УПЧ в тракте второй промежуточной частоты УПЧ 2 при двойном преобразовании частоты выполняют на малошумящих полевых транзисторах.

Принципиальные схемы ПрЧ на полевых транзисторах.

Порядок расчета

Порядок расчета транзисторных ПрЧ (ГТГ и БТ) и необходимые расчетные форму- лы.

За основу порядка расчета можно принять рекомендации и порядок, приведенные к вариантам задач 1-2, 3-2, 5-2, 9-2, а также к вариантам задач 2-2, 8-2.

ПРИЛОЖЕНИЯ