- •1 Расчёт полосы пропускания линейного тракта
- •2 Расчёт допустимого коэффициента шума
- •3 Распределение частотных искажений
- •4 Выбор средств обеспечения избирательности приёмника
- •5 Предварительный расчёт входной цепи
- •6 Выбор средств обеспечения усиления приёмника и эффективности ару
- •7 Описание и составление структурной схемы радиоприёмника
- •Сайт http://www.Qrz.Ru/schemes/contribute/constr/r311/ - функциональная и принципиальная схемы супергетеродинного приемника
- •Сайт http://ru/wikipedia.Org/wiki/%d1%f3%ef%f0%e3%f2%e5% ee%e4%e8%ed%ed%fb%e9_%f0%e0%e4%e8ee%ef%f0%e8%b8%ec%ed%e8%ea -Структурная схема
- •Исходные данные
1 Расчёт полосы пропускания линейного тракта
Рассчитываем ширину полосы пропускания линейного тракта приёмника двухполюсного АМ радиовещательного сигнала: диапазон принимаемых частот от f 0 мin = 9,5 МГц до f 0 мах = 9,8 МГц; промежуточная частота fпр 0 = 465 МГц; диапазон воспроизводимых звуковых частот от Fмн = 125 кГц до Fмв =4000 кГц
Определяем ширину спектра радиочастот по формуле 1:
Пс =2Fмв Пс = 2 · 4000 = 8000 кГц (1)
Определяем максимальную частоту гетеродина по формуле 2:
fr max = f 0 мах + fпр 0 =9,8 + 465 = 474,8 МГц (2)
Определяем абсолютную нестабильность частоты гетеродина по формуле 3:
fг = Fг fr max =0,00025 · 474,8 =0,52025=0,52 кГц (3)
Определяем запас полосы пропускания по формуле 4:
Пнс = 2fг =2 · 0,52 = 1,04 кГц (4)
Ширина полосы пропускания линейного тракта по формуле 5:
П =ПС + ПНС=6+ 1,04 = 7,04 кГц (5)
Коэффициент расширения полосы пропускания по формуле 6:
Кр = П/ПС=7,04/8 = 0,88 (6)
Рассчитанная полоса пропускания существенно ухудшит чувствительность и избирательность приёмника. Целесообразно ввести автоматическую подстройку частоты гетеродина или вручную подстраивать приёмник на частоту принимаемого сигнала. Из соображений минимальной стоимости приёмника выбираем ручную настройку. Тогда
П = ПС = 6,3 кГц
2 Расчёт допустимого коэффициента шума
Рассчитываем допустимый коэффициент шума приёмника АМ сигналов диапазона КВ: антенна штыревая hд = 5 м, чувствительность Е = 0,25 мВ/м; диапазон воспроизводимых звуковых частот от Fмн = 0,1 кГц до Fмв = 4,0 кГц; ширина полосы пропускания линейного тракта П = 6,3 кГц
Определяем шумовую полосу линейного тракта по формуле 7:
ПШ = 0,25 · 8 = 2 кГц (7)
Требуемое отношение сигнал/шум на входе приёмника,
где = 10; Кп = ; m = 11 определяем по формуле 8:
вх =10 ·4( = 37,2 (8)
Действующая высота штыревой антенны
hд=5/2 = 2,5
Допустимая величина коэффициента шума определяется по формуле 9:
Nд (9)
3 Распределение частотных искажений
Распределить частотные искажения АМ сигнала КВ диапазона с суммарным ослаблением на краях полосы пропускания линейного тракта S 16 дБ
Поскольку в КВ диапазоне вклад преселектора в частотные искажения незначителен, задаёмся допустимым ослаблением на края полосы пропускания преселектора Ппр = 1,5 дБ. Допустимое ослабление на краях полосы пропускания тракта промежуточной частоты Пупч = 14,5 дБ.
Условие выполняется 1,5 + 14,5 = 16 дБ
4 Выбор средств обеспечения избирательности приёмника
Требуется обеспечить избирательность радиовещательного приёмника КВ диапазона. Антенна внешняя; диапазон принимаемых частот от от f 0 мin = 9,5 МГц до f 0 мах = 9,8 МГц; промежуточная частота fпр 0 = 465 МГц; избирательность по соседнему каналу ск 34 дБ; избирательность по зеркальному каналу зк 10 дБ; полоса пропускания линейного тракта П = 8 кГц; суммарное ослабление на краях полосы пропускания S 16 дБ
Распределим S между преселектором и трактом промежуточной частоты: Ппр = 1,5 дБ и Пупч = 14,5 дБ.
Переводим ослабление на краях полосы пропускания в линейные единицы по формуле 10:
Пупч = (10)
Выбираем схему преселектора с одноконтурной входной цепью, нагруженной на интегральный УРЧ на биполярном транзисторе
Рассчитываем коэффициент , определяемый допустимым ослаблением на краях полосы пропускания преселектора по формуле 11:
п= = =1,11 (11)
Определяем затухание контура, обеспечивающее заданное ослабление на краях полосы пропускания по формуле 12:
(12)
Выбираем конструктивную добротность контура конструктивное затухание контура по таблице 1.
Диапазон |
Конструктивная добротность контура (Qк) |
Коэффициент шунтирования контура транзистором УРЧ (a) |
|||
с электричес-кой антенной |
с магнитной антенной |
полевым |
биполярным |
||
ДВ
СВ
КВ
УКВ |
20-50
40-100
60-150
100-200 |
80-120
90-140
140-190
100-200 |
1
1,1
1,2
1,3 |
1,25-1,5
1,5-2
2-2,5
2,5-3 |
Таблица 1. Конструктивные добротности контуров
Эквивалентная конструктивная добротность определяется по формуле 13:
Qэк =Qк /d = 130/2 =65 (13)
Эквивалентная конструктивное затухание определяется по формуле 14:
dэк = 1/Qэк = 1/65 = 0,0153 (14)
В соответствии с условием dэ dэк выбираем эквивалентное затухание на нижней частоте диапазона: dэ = dэк = 0,0153.
Частота зеркального канала на верхней частоте настройки определяется по формуле 15:
fзк = 12,1 + 2 · 465 = 942,1 МГц (15)
Обобщённая расстройка зеркального канала определяется по формуле 16:
(16)
Избирательность по соседнему каналу одноконтурного пресселектора определяется по формуле 17:
зк = 20 lg =16,9 дБ (17)
При индуктивной связи контура ВЦ с антенной в режиме удлинения дополнительное ослабление помех по зеркальному каналу определяется по формуле 18:
зки =20 lg (13,03/12,1) = 0,64 дБ (18)
Общее ослабление помехи по зеркальному каналу определяется по формуле 19:
(19)
В которой значение меньше заданного.
Выбираем преселектор с двумя одиночными контурами
Затухание контура можно уменьшить за счёт использования в УРЧ каскада на полевом транзисторе. В этом случае эквивалентная конструктивная добротность контура определяется по формуле 20:
Qэк = 130/1,2 =108,5 (20)
Эквивалентное конструктивное затухание определяется по формуле 21:
dэк = 1/108,5 = 0,0092 (21)
Обобщенная растройка зеркального канала определяется по формуле 22:
(22)
Избирательность по соседнему каналу определяется формулой 23:
зк =20 lg = 24,3 дБ (23)
В которой значение меньше заданного.
В ыбираем преселектор с двумя одиночными контурами:
коэффициент , определяемый допустимым ослаблением на краях полосы пропускания преселектора по формуле 24:
п = = 0,244 (24)
Затухание контура, обеспечивающее заданное ослабление на краях полосы пропускания по формуле 25:
dэП = 6,3/11700 · 0,244 =0,0026 (25)
т. е. существенно меньше эквивалентного конструктивного затухания. При трансформаторной связи резонансного УРЧ на биполярном транзисторе со входом микросхемы избирательность по зеркальному каналу формулой 26:
зк = 2 · 20 lg =33,9 дБ (26)
Для удешевления приёмника выбираем внешне ёмкостную связь контура ВЦ с антенной.
Ухудшение избирательности по зеркальному каналу при этом определяется формулой 27:
зке = - 20 lg (13,03/12,1)= —0,3 дБ (27)
Общее ослабление помехи по зеркальному каналу определяется
формулой 28:
дБ (28)
Что с запасом обеспечивает заданное.
Таким образом, требуемая избирательность по зеркальному каналу может быть обеспечена преселектором, включающим в себя одноконтурную входную цепь и резонансный УРЧ на биполярном транзисторе.
Реальная ширина полосы пропускания преселектора на нижней частоте диапазона при этом определится формулой 29:
ППР = dЭНf0min = 0,0153 · 11,7 = 0,179 МГц (29)
Из соображений минимальной стоимости выбираем УПЧ с сосредоточенной избирательностью.
В качестве ФСИ выбираем пьезокерамический фильтр ФП1П -0,43, который обеспечивает избирательность по соседнему каналу при растройки не менее 50 дБ, ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ от 4,8 до 6,8 кГц.
Таблица 2. Основные параметры пьезокерамических фильтров.
Параметры |
Тип фильтра |
||||||
ФП1П-022 |
ФПП1П-023 |
ФП1П-024 |
ФП1П-025 |
ФП1П-041 |
ФП1П-043 |
ФП1П-044 |
|
Средняя полоса пропускания |
465±2 |
465±2 |
465±2 |
465±2 |
465±2 |
465±2 |
465±2 |
Ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ, кГц |
12,5-2+2 |
9,5-1,5+2 |
9,5-1,5+2 |
9,5-1,5+2 |
5,8±1 |
5,8±1 |
5,8±1 |
Избирательность при расстройке ±9кГц, не менее |
26 |
40 |
35 |
30 |
55 |
50 |
46 |
Затухание в полосе пропускания, дБ, не менее |
9,5 |
9,5 |
9,5 |
9,5 |
9,5 |
9,5 |
9,5
|
Выбираем наихудший случай:
Определяем крутизну ската кривой избирательности ПКФ на её линейном участке по формуле 30:
S (30)
S= (50 -6)/(9 – 4,8/2)= 6,6 дБ/кГц
Ослабление сигнала на краях полосы пропускания ПКФ определяем формулой 31:
50 -6,6· (9 – 6,3/2)= 9,3 дБ (31)
Избирательность по соседнему каналу для растроек fс = 5 кГц определяем формулой 32:
скУПЧ 23,16 дБ (32)
Недостающая избирательность по соседнему каналу определяем по формуле 33:
скУПЧ = 16,84 дБ (33)
Она может быть обеспечена двумя последовательно включёнными ПКФ, разделёнными усилительным каскадом и LC - контуром
В качестве второго ПКФ выбираем ФП1П – 024, который обеспечивает избирательность по соседнему каналу при растройке не менее 35 дБ, ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ от 8,0 до 11,5 кГц. Выбираем наихудший случай :
Определяем крутизну ската кривой избирательности ПКФ на её линейном участке формулой 34:
S /кГц (34)
Ослабление сигнала на краях полосы пропускания ПКФ определяем по формуле 35:
(35)
Поскольку неравномерность затухания в полосе пропускания ПКФ не менее 2 дБ определение по формуле 1.52 является некорректным. Принимаем .
Избирательность по соседнему каналу ПКФ ФП1П – 024 для растроек найдем по формуле 36:
ск ПКФ (36)
Суммарное ослабление помехи по соседнему каналу, вносимое двумя ПКФ определяется формулой 37:
ск ПКФ (37)
Суммарное ослабление сигнала на краях полосы пропускания, вносимое двумя ПКФ найдем по формуле 38:
(38)
Недостающую избирательность по соседнему каналу можно обеспечить LC – контуром в тракте промежуточной частоты
Допустимое ослабление сигнала на краях полосы пропускания контура определяется формулой 39:
(39)
В линейных единицах определится формулой 4:
(40)
Допустимая добротность контура находится формулой 41:
Qэп (41)
Обобщённая растройка контура по соседнему каналу на промежуточной частоте найдем по формуле 42:
(42)
Избирательность по соседнему каналу, вносимая контуром определим формулой 43:
ск LC (43)
Суммарное ослабление помехи по соседнему каналу в тракте промежуточной частоты, равное суммарному ослаблению в линейном тракте приёмника и находится формулой 44:
ск (44)
Таким образом, тракт промежуточной частоты с ФСИ на двух пьезокерамических фильтрах и LC – контуре обеспечит требуемую избирательность по соседнему каналу