Расчет схемы входного устройства

Исходные данные

• Ом – сопротивление антенны при короткой антенне.
• - входная проводимость АП1, .
• - разброс входной емкости АП1, принимаем пФ.
• - оптимальное с точки зрения значение проводимости генератора, которую «видит» АП1.
• Расчетные частоты диапазона: отдо .
• Схема и конструктивные параметры контура, рассчитанные в п.2.1.
• Входная емкость приемника пФ.
• Выбранное значение коэффициента расширения полосы пропускания (коэффициент ухудшения избирательности):

.

Расчет входного устройства состоит из трех этапов:

определение элементов связи контура с АП1;

определение элементов связи контура с антенной;

расчет параметров спроектированного входного устройства при выбранных рабочих частотах.

Определение элементов связи контура с АП1

Расчет начинают с определения допустимого значения коэффициента включения в наихудших условиях. При трансформаторной связи его определяют на .

Рассчитываем допустимые значения исходя из условий:

- получения максимального коэффициента передачи при заданном расширении полосы

,

- смещения частоты настройки входного контура не более чем на половину полосы пропускания

.

Из полученных значений выбираем наименьшее и обозначаем .

При трансформаторной связи определяем значение индуктивности связи:

где - коэффициент магнитной связи между катушками, его принимают равным 0,2…0,6 в зависимости от типа намотки и взаимного расположения катушек.

Гн.

Значение в диапазоне частот остается постоянным.

Определение элементов связи контура с антенной при

При трансформаторной связи с антенной рассчитывают коэффициент включения контура в антенную цепь исходя из заданного расширения полосы:

Значение в диапазоне частот остается постоянным.

Далее рассчитываем значения индуктивности катушки связи и требуемого коэффициента магнитной связи:

Гн,

.

Расчет результирующих характеристик одноконтурного входного устройства

Расчет производим на трех частотах диапазона.

Рассчитаем модуль полного сопротивления антенной цепи , активную составляющую проводимости антенной цепи , включенную параллельно контуру:

МГц,

,

где ,

где .

Ом,

Ом.

мСм.

Рассчитываем следующие характеристики:

- проводимость эквивалентного контура

коэффициент расширения полосы пропускания (коэффициент ухудшения избирательности)

,

- добротность эквивалентного контура

,

-проводимость эквивалентного генератора

См,

- полосу пропускания входного устройства

Гц,

- резонансный коэффициент передачи входного устройства

МГц,

,

где ,

где .

Ом,

Ом.

мСм.

Рассчитываем следующие характеристики:

- проводимость эквивалентного контура

коэффициент расширения полосы пропускания (коэффициент ухудшения избирательности)

,

- добротность эквивалентного контура

,

-проводимость эквивалентного генератора

См,

- полосу пропускания входного устройства

Гц,

- резонансный коэффициент передачи входного устройства

МГц,

,

где ,

где .

Ом,

Ом.

мСм.

Рассчитываем следующие характеристики:

- проводимость эквивалентного контура

коэффициент расширения полосы пропускания (коэффициент ухудшения избирательности)

,

- добротность эквивалентного контура

,

-проводимость эквивалентного генератора

См,

- полосу пропускания входного устройства

Гц,

- резонансный коэффициент передачи входного устройства

Неравномерность коэффициента передачи в пределах диапазона:

.

Расчет УРЧ и общих характеристик преселектора

Резонансные усилители

Резонансными называют усилители, осуществляющие усиление высокочастотных модулированных колебаний в заданной полосе частот. В состав усилительного каскада входят: усилительный прибор; избирательная цепь, предназначенная для выделения области частот, где содержится основная часть спектра полезного сигнала; цепи связи.

Согласование усилительного прибора с избирательной цепью и этой цепи с нагрузкой осуществляется с помощью реактивных элементов с тем, чтобы не ухудшать усилительные и избирательные свойства каскада. В качестве усилительного прибора используются: транзистор, электронная лампа, туннельный диод, интегральные схемы и др.

Порядок расчета

Каскады УРЧ выполняют, как правило, на дискретных транзисторах. В УРЧ находят применение как биполярные (БТ), так и полевые (ПТ) транзисторы. Будем использовать схему на биполярном транзисторе, транзистор включен по схеме с общим эмиттером:

Рис.5 Схема УРЧ на биполярном транзисторе

Сигнал поступает на базу транзистора от контура входного устройства с коэффициентом включения р₁.. Проводимость, которую транзистор “видит” со стороны источника сигнала, – g_Г. Эти параметры известны из расчёта входного устройства. Колебательный контур в нагрузке транзистора выполнен по схеме колебательного контура входного устройства, перестраивается в том же диапазоне частот и имеет те же параметры L_К, Q_К, C_{К МИН}, С_{К МАКС},g_К. Эквивалентные параметры и связи колебательного контура с внешними цепями р₂ и р_{1 СЛ} будут определены при расчёте.

Исходными данными для расчёта являются также параметры транзистора в режиме, выбранном ранее при расчёте структурной схемы с учётом требований многосигнальной избирательности (с учётом сопротивления резистора r_Э, если он будет использоваться) :

Следующим каскадом является преобразователь частоты. Для расчёта УРЧ необходимы его параметры (параметры ИМС преобразователя частоты К174ПС1

- вещественная составляющая входной проводимости;

- входная емкость; - возможное отклонение

от заданного значения; - коэффициент шума.

В качестве g_{ВХ СЛ}, С_{ВХ СЛ}, К_{Ш ПР} принимаем соответствующие параметры ИМС преобразователя частоты .

Расчёт УРЧ состоит из расчёта характеристик каскада для усиливаемого сигнала (по переменному току) и расчёта элементов цепей питания (по постоянному току).

Расчет резонансного коэффициента усиления УРЧ и чувствительности приемника

Расчет производится на тех же частотах настройки, что и расчет входного устройства. Резонансный усилитель, работающий в диапазоне частот, имеет коэффициент усиления, зависящий от частоты настройки. В представленных схемах K_{0 УРЧ} на верхней частоте диапазона имеет наибольшее значение. Влияние внешних цепей на параметры колебательного контура будет наибольшим также на верхней частоте, поэтому коэффициенты включения (трансформации) p₂ и p_{1 СЛ} выбирают, исходя из допустимого влияния внешних цепей на параметры колебательного контура, на максимальной частоте.

В пределах рассчитываемого диапазона p₂ и p_{1 СЛ} от частоты не зависят.

Исходные данные:

Рассчитываем значение p₂:

из условия допустимого расширения полосы пропускания

Значение D выбираем равным 1,5:

- из условия допустимого влияния внутренней обратной связи на устойчивость работы УРЧ:

,

- из условия расстройки контура не более чем на половину полосы пропускания за счет подключения к нему :

.

Из трех полученных значений выбираем меньшее , которое используем при дальнейших расчетах: .

Рассчитываем значение

- из условия допустимого расширения полосы пропускания:

,

- из условия допустимой расстройки контура:

.

Из двух значений выбираем меньшее , которое используем при дальнейших расчетах:

Рассчитываем значения индуктивностей катушек связи:

где - коэффициент магнитной связи между катушками. при многослойной намотке.

,

Рассчитываем параметры УРЧ на крайних и одной из средних частот диапазона, т.е.

Расчету подлежат:

резонансная проводимость колебательного контура:

резонансная проводимость эквивалентного контура:

эквивалентная добротность контура:

полоса пропускания каскада:

резонансный коэффициент усиления:

Рассчитываем получающееся в результате значение чувствительности приемника при заданном в ТЗ отношении сигнал/шум на выходе и стандартном испытательном сигнале.

Рассчитываем квадрат напряжения шума, создаваемого преобразователем частоты на его входе:

где: - справочное данное, а эквивалентная проводимость генератора определяется по следующей формуле:

Подставляя все известные данные, получим:

Рассчитываем значение - квадрат напряжения шума АП1, приведенного ко входу приемника:

.

определяется по следующей формуле (см.п.1.8.):

Тогда:

Суммарное напряжение шума на входе АП1:

Далее рассчитываем наихудшее в диапазоне (номинальное) значение чувствительности приемника:

где - наименьший в диапазоне коэффициент передачи входного устройства, значение см.п.1.8.

Расчет элементов цепей питания

Исходной величиной для расчета является значение постоянной составляющей тока. Можно считать Напряжение между коллектором и эмиттером - справочное данное, оно слабо влияет на параметры транзистора. Напряжение между базой и эмиттером можно принять равным 0,6В (для маломощных транзисторов). По таблице номинальных значений [1, Прил.2] выбираем сопротивление резистора , включенного в схему: и рассчитываем:

Так как в цепь питания правее включаем дополнительный резистор с сопротивлением

Задаемся значением тока делителя Рассчитываем напряжение между базой и корпусом:

и значения сопротивлений:

Подбираем по таблице номинальных значений ближайшие к рассчитанным:

Определяем вещественную составляющую входной проводимости каскада УРЧ с учетом сопротивлений делителя:

Во избежание излишней отрицательной обратной связи по переменному току выбираем значение емкости , параллельной , из условия:

где - значение минимальной частоты сигнала, на которую рассчитан УРЧ приемника.

Емкость разделительного конденсатора выбираем из условия:

Емкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогично:

Подбираем по таблице номинальных значений емкости конденсаторов, ближайшие к рассчитанным: