2.1.2. Расчет полосы пропускания преселектора.

Ширина полосы пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика корреспондента, а также нестабильностью частоты передатчика корреспондента и гетеродина приемника.

Необходимая ширина полосы частот определяется следующим образом:

П_С = 2b×F_В + ∆F_С + ∆F_Г,              (2.3)

Так как приемник КВ диапазона, следовательно применяется АМ модуляция, значит b

∆F_Г=(0,5...1,0)×10^-3×f_Cmax,

Произведем расчет:

∆F_Г=0,765×10^-3×9800=7,497 (кГц)

Подставим полученные значения в формулу 2.3 и решим ее:

П_С = 2×1×5 + 12,5 + 7,497=29,99 (кГц)

Получили полосу пропускания

Так как каскады УРЧ работают в линейном режиме, то усилительный элемент выбирают из группы маломощных, высокочастотных. При выборе его следует проверить выполнение условий:

f_max<0,1×f_T; U_Кэmax > Е_И ,

Подберем наиболее подходящий транзистор исходя из условия:

f_T>98 МГц

Наиболее подходящим является транзистор ГТ309А, у которого F_h21б = 120 МГц и U_Kmax = 6,5 В, следовательно Е_И < 6,5 В.

2.1.3. Расчёт количества поддиапазонов преселектора.

Перестройку радиоприёмника на рабочую волну обычно производят, с помощью конденсатора переменной ёмкости. При использование конденсатора переменной ёмкости заранее известны его минимальная C min и С max ёмкости.

Коэффициент диапазонности конденсатора переменной ёмкости определяют из выражения:

                     (2.4)

Значения ёмкости С_сх принимают равным: 15…20 пФ – для КВ.

Коэффициент перекрытия рабочего диапазона определяют по формуле:

K_df = f’_max/f’_min

f’_max=1,02×f_max  ;  f’_min=0,98×f_min

f’_max=1,02×9800=9996 (кГц)

f’_min=0,98×7000=6860 (кГц)

K_df = 9996/6860=1,46

Теперь определим К_дс, т.к. К_df достаточно мал, то возьмем конденсатор с наименьшей емкостью - С_min=9 Пф, С_max=260Пф.

Произведем расчет по формуле 2.4 приняв С_сх=15 Пф :

Окончательно выбор конденсатора переменной ёмкости производят по выполнению условия:

К_дс≥ K_df

Выполним сравнение:

3,35 ≥ 1,46

Т.к. неравенство выполняется, то принимаем решение, что К_дс конденсатора С_min=9 Пф, С_max=260Пф подходит для перекрытия диапозона.

2.2. Расчёт коэффициента усиления радиотракта.

Коэффициент усиления радиотракта К_рт при работе от внешней антенны определяют по формуле:

К_РТ =U_{вх д}·10⁶/Е_А

U_{вх д} для диодного детектора принимается равным 0,5…1В.

К_РТ =0,7·10⁶/20=35000

2.3. Расчёт количества каскадов УПЧ.

Общий коэффициент усиления радиотракта определяют по формуле:

             К_ОБЩ=К_ВхЦ×К_УРЧ×К_ПрЧ×Кⁿ_УПЧ,                          (2.5)

где К_ВхЦ – коэффициент передачи входной цепи; К_УРЧ - коэффициент усиления УРЧ; К_ПрЧ - коэффициент передачи преобразователя частоты; К_УПЧ - коэффициент усиления одного каскада УПЧ; n - количество каскадов УПЧ. Обычно принимают К_ВхЦ равным 2...3 - для диапазона КВ, УКВ.

С учётом частичного включения контура можно полагать, что К_УРЧ=5…10, а коэффициент усиления преобразователя частоты (нагруженного на фильтр сосредоточенной селекции ФСС) определяют по формуле

К_ПрЧ  = m₁×m₂×К_Ф×Y_21ПЧ×R_ЭКВ,

где m₁ =0,6…0,8 – коэффициент включения контура ФСС в цепь коллектора транзистора преобразователя частоты; m₂ =0,1…0,2 – коэффициент включения контура в цепь базы первого каскада УПЧ; К_Ф = 0,2…0,25 - коэффициент передачи фильтра ФСС; Y_21ПЧ = 0,5×h₂₁,  где h₂₁ – крутизна вольтамперной характеристики транзистора в режиме преобразования частоты, мА/В; R_ЭКВ=15 кОм - резонансное (эквивалентное) сопротивление фильтра ФСС.

Y_21ПЧ = 0,5×h₂₁=0,5×120=60

К_ПрЧ  = 0,7×0,1×0,2×30×15=6,3

Значение устойчивого коэффициента усиления одного каскада УПЧ определяют по формуле:

где Y_21Э - крутизна характеристики транзистора, мА/В;  f_ПР - промежуточная частота приёмника, МГц; С_К - проходная ёмкость транзистора, пФ.

Рассчитаем

Коэффициент усиления одного каскада УПЧ  К_УПЧ следует выбирать из условия

К_УПЧ < К_УСТ .

К_УПЧ должен быть меньше К_УСТ, возьмем 15.

Необходимое количество n = N_УПЧ каскадов УПЧ определяют по формуле:

где К_ТР - коэффициент усиления радиотракта; К_ВхЦ  - коэффициент усиления (передачи) входной цепи; К_УРЧ  - коэффициент усиления радиочастоты,  К_ПрЧ  - коэффициент усиления преобразователя частоты, К_УПЧ  - коэффициент усиления одного каскада УПЧ.

Рассчитаем количество каскадов УПЧ:

2.4. Расчёт селективности радиотракта.

Суммарную избирательность приёмника находят как сумму избирательностей отдельных каскадов с резонансными контурами по формуле:

Se_ОБЩ = Se_Вх.Ц + Se_УРЧ + Se_ПрЧ + Se_УПЧ .

Избирательность преселектора (входной цепи совместно с УРЧ) определяют по формуле:

где n = 1 - число каскадов УРЧ;  f = 9 кГц - стандартная частотная расстройка;  f_max - максимальная частота рабочего диапазона, кГц; Q_ЭЗК – эквивалентная добротность.

Рассчитаем избирательность преселектора:

Избирательность УПЧ в зависимости от числа резонансных каскадов определяют по формуле

Se _{УПЧ общ} = n×Se _УПЧ

где Se _УПЧ =3...6 - избирательность одного каскада УПЧ, дБ; n-число каскадов УПЧ

Определим селективность УПЧ:

Se _{УПЧ общ} = 2×5=10

Для обеспечения требуемой избирательности по соседнему каналу определяют необходимую избирательность преобразователя частоты по формуле

Se_ПрЧ=Se_СК - (Se_ПР+Se_{УПЧ общ})

где Se_СК - требуемая и

Рассчитаем избирательность преобразователя частоты:

Se_ПрЧ=40 - (21,2+10)=8,8

Исходя из полученной требуемой избирательности преобразователя частоты выбираем фильтр сосредоточенной селекции ПФ1П-001 с селективностью по соседнему каналу = 12 дБ.

Рассчитаем селективность всего радиоткракта:

Se_ОБЩ = 21,2+12+10=43,2

3.    Предварительный расчёт детектора.

Уровень выходного напряжения детектора является исходной величиной для расчета последующего каскада, которым является усилитель низкой частоты УНЧ (УЗЧ). Рассчитаем его по формуле:

U_{вых д}= К_д ·m· U_{вх д}

где m=0,3 – коэффициент амплитудной модуляции. На практике величину К_д принимают равной: 0,4…0,6 – при линейном режиме работы диодного детектора.

Произведем расчет:

U_{вых д}= 0,5 ·0,3· 0,5=0,075

4.    Распределение искажений по каскадам приемника.

Суммарные частотные искажения (всех каскадов) приёмника определяют (в логарифмических единицах) по формуле:

                М_ОБЩ=М_ВхЦ+М_УРЧ+М_ПрЧ+М_УПЧ+М_УНЧ

Таблица 4.1 – Частотные искажения каскадов приемника

Рассчитаем суммарные частотные искажения, используя таблицу 4.1:

М_ОБЩ=0+0+1+4+3=8

Следует проверить выполнение условие:

М_ОБЩ < М_ЗАД

8 < 10

Неравенство верно, следовательно, вводить ООС УНЧ не требуется.

Суммарные (общие) нелинейные искажения в приёмнике определяют из уравнения:

К_{Г ОБЩ}=К_{Г УРЧ}+К_{Г УПЧ}+К_{Г УНЧ}

Таблица 4.2 - Типовые значения коэффициентов гармоник каскадов

Используя таблицу 4.2, рассчитаем суммарные искажения:

К_{Г ОБЩ}=0,7+2+7=9,7

Следует проводить выполнения условия:

                       К_Г < К_Гзад

Проверяем:

9,7 < 10

Неравенство верно, следовательно, вводить ООС УПЧ не требуется.

5.    Расчет автоматической регулировки усиления.

Коэффициент усиления ВЧ -транзисторов может изменятся в 6...10 раз при изменение тока эмиттера от 0,1 до 1,0 мА. Необходимое изменение коэффициента усиления УПЧ определяют по формуле

∆К_АРУ = В_У - Д_У

где В_У - колебания уровня сигнала на входе приёмника, дБ; Д_У - колебания уровня сигнала на выходе летектора, дБ.

Произведем расчет ∆К_АРУ:

∆К_АРУ=26-4=22

Количество каскадов УПЧ, которые должны быть охвачены цепью АРУ, рассчитывают по формуле

N_АРУ=∆К_АРУ/20lgn

Произведем расчет, задавшись n=10:

N_АРУ22/20lg10=1,1

Округлив, получаем N_АРУ=1.

6.    Расчет последетекторной части приемника.

Тип микросхемы:         ………………………………………………TDA2006H

Производитель:……………………………………………...SGS-Thomson

P_вых……………………………………………………………………..12 Вт

R_н……………………………………………………………………….4 Ом

К_г………………………………………………………………………..0,2%

f_н………………………………………………………………………..20 Гц

f_в……………………………………………………………………….20 кГц

К_у……………………………………………………………………….75 дБ

I_пот……………………………………………………………………...20 мА

Тип корпуса:………………………………………………….TO220 (5 pin)