Расчет радиовещательного приемника

Сургутский Государственный Университет

Кафедра радиоэлектроники

Инженерно-физический факультет

РАСЧЕТ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОГО ПРИЕМНИКА

Пояснительная записка к курсовому проекту

По дисциплине Радиоприемные устройства

Выполнил студент 222гр.

Проверил преподаватель

Сургут, 2005г.

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование по курсу

"Радиоприемные устройства"

Вариант № _7________

Студент _________________________ Группа _222__

Тема проекта (назначение радиоприемного устройства) Радиовещательный приемник

Исходные данные к проекту:

1.  Диапазоны принимаемых частот _УКВ-2_____100…..108____________ МГц

2.  Требования к способу настройки _____электронная_________________________

3.  Тип модуляции и характеристики модулирующего сигнала ___ЧМ, стереорежим____

4.  Чувствительность, не хуже:

-  со входа внешней антенны UAO=_______________________100______________мкВ;

Условие для определения чувствительности: отношения сигнал/шум на выходе h=50 дБ;

параметры модуляции ____согласно ГОСТ______________________________________

5.  Избирательность:

-  по соседнему каналу _______31__________ дБ при расстройке ______300____кГц;

-  по зеркальному каналу _____________48_________________________________дБ;

-  по промежуточной частоте ___________40________________________________дБ;

6.  Ширина полосы пропускания П=________180____________________________кГц;

7. Тип и параметры антенны: СА=__11_________ пф, СА=__3_______ пф, конструкция _штырь .

8. Требования к выходному сигналу и параметры нагрузки __громкоговоритель,___________________Рвых=1,5вт___________________________

9. Источники питания:

-  первичный 220В, 50 Гц________________________________________________

-  вторичный ___12В_______________________________________________________

10. Должен быть выполнен конструктивный расчет __контурной катушки__________

11. Дополнительные требования _Ввести в приемник схему АПЧ, определить её основные параметры

Введение

Задачей курсового проекта является разработка вещательного ЧМ–радиоприёмника диапазона УКВ-2 стереофонического типа.

Диапазон УКВ-2 – диапазон частот, занимающий полосу 100¸108 МГц.

На всех стадиях работы проектируемый приёмник разрабатывается так, чтобы обеспечивать требованиям современного развития радиовещательных приёмников. При расчёте отдельных трактов активно используются такие достижения сегодняшней радиоэлектроники, как специализированные интегральные микросхемы, электронный способ перестройки частоты и настройки.

Весь расчёт подразделяется на стадии эскизного проектирования структурной схемы приёмника и электрический расчёт отдельных трактов. Все исходные параметры приведены в техническом задании. В ходе работы используется персональный компьютер и специальное программное обеспечение — MathCad 7.0.

1. ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРИ­ЕМНИКА

1.1 Задачи расчета

Типовая структурная схема современного приемника содержит основные узлы, изображенные на рис.1.1. Там же обозначены коэффициенты передачи отдельных узлов и уровни напряжений на входе каждого из них при задающей чувствительно­сти приемника. В результате эскизного расчета все эти величины должны быть за­менены численными значениями.

EА0

UВХ УРЧ UВХ ПР UВХ Ф UВХ УПЧ UВХ Д UВХ УЗЧ

PНОМ

UА0 ВхУ УРЧ ПрЧ СК ФСИ УПЧ Д УЗЧ

Гет. АПЧ

K0 ВХ K0 УРЧ K0 ПР K0 Ф K0 УПЧ

 

K0 ПРЕС

 

Рис.1.1 Структурная схема приемника

Обоснование структурной схемы включает в себя:

Ø  выбор значений промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;

Ø  выбор элемента настройки и обоснование способа настройки;

Ø  выбор детектора приемника;

Ø  выбор активных приборов (АП) ВЧ тракта и проверку возможности удовлетворе­ния требований ТЗ при выбранной элементной базе;

Ø  выбор ИМС УЗЧ и типа динамической головки;

Ø  выбор узлов схемы питания приемника.

1.2 Выбор значения промежуточной частоты

Число преобразований частоты в приемнике и значение промежуточной частоты fПЧ выбирается, в первую очередь, из условий обеспечения требований по ослабле­нию зеркального (sЗК) и соседнего (sСК) каналов, а также с учетом других факто­ров. В проектируемом приемнике эти требования могут быть обеспечены при ис­пользовании одного преобразования частоты и стандартного значения.

Промежуточная частота в радиовещательных приемниках ЧМ сигналов диапазона УКВ fПЧ=10.7МГц.

Указанное значение fпч позволяет использовать в тракте ПЧ интегральные фильтры сосредоточенной избирательности (ФСИ), выпускаемые промышленно­стью.

1.3 Выбор избирательной системы тракта ПЧ

Основную роль в формировании резонансной характеристики приемника и обес­печении требований ТЗ по ослаблению соседнего канала играет тракт промежуточ­ной частоты. Полоса пропускания приемника (FПР) приблизительно равна полосе пропускания тракта ПЧ.

В современных приемниках избирательность тракта ПЧ обеспечивается ФСИ. Выбор ФСИ производят исходя из требований ТЗ по ослаблению соседнего канала (СК) и выбранного значения полосы пропускания приемника. В качестве ФСИ вы­бираем пьезокерамический фильтр ФП1П6-1.1 параметры которого:

Входное и выходное сопротивление которого Rвх=Rвых=330Ом.

Полоса пропускания П 6дБ=150..220кГц.

Ослабление по соседнему каналу sск=40дБ.

Ослабление на промежуточной частоте sпр=32дБ

Коэффициент передачи напряжения на центральной частоте KР= -12 дБ

Так как в качестве ФСИ выбран пьезокерамический фильтр (ПКФ), то следует иметь в виду, что за границами полосы пропускания он обеспечивает сравнительно малое 40 дБ ослабление, не возрастающее с увеличением отстройки. Этого недостаточно для ослабления колебаний с частотой гетеродина, поэтому между преобразователем частоты и ФСИ необходимо поставить согласую­щий контур с полосой пропускания FСК=(2...3)* FФ, который помимо согласова­ния выходной проводимости преобразователя с входной проводимостью фильтра обеспечивает необходимое ослабление при больших отстройках.

1.4 Определение числа и типа избирательных систем преселектора

Число избирательных систем преселектора определяем исходя из заданного ос­лабления зеркального канала (ЗК), которое должно обеспечиваться на максималь­ной частоте диапазона (f0 = fМАКС), т. е. в «худшей точке».

Задаемся значением конструктивно реализуемой на данной час­тоте добротности контура преселектора

QК =( 60..120)= 80

Оцениваем значения добротности эквивалентного контура

QКЭ = (0.6..0.8)•QК=0.75•90 = 60

и его полосы пропускания

FКЭ = f 0 / QКЭ­ = 108·106 / 60 = 1.8 МГц.

Рассчитываем крутизну характеристики избирательности преселектора (в децибе­лах на декаду), при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаб­лению зеркального канала:

g ПРЕС = (sЗК – 3) / (lg (4×f ПЧ) – lg DFКЭ)= (48 – 3) / (lg 4×10.7×106 – lg 1.8×106) = 32.7 дБ,

где 3 дБ – ослабление на границах полосы пропускания.

Рассчитываем число колебательных контуров преселектора

mПРЕС = round (g ПРЕС / 20 )= round (32.7 / 20)=round(1.637)»2 ,

где round означает округление аргумента до ближайшего целого, превышающего аргумент; 20 дБ/дек - крутизна характеристики избирательности одного колеба­тельного контура за пределами полосы пропускания.

Получаем mПРЕС = 2 следовательно в преселекторе целесообразно использовать одноконтурное входное устройство и резонансный УРЧ который помимо допол­нительного ослабления помех обеспечивает снижение коэффициента шума прием­ника.

Зная число колебательных контуров преселектора и значение его добротности, проверяем выполнение требования ТЗ по ослаблению помехи с частотой, равной промежуточной (f ПЧ), на частоте диапазона (f0), ближайшей к fПЧ :

ПЧ =mПРЕС •10•lg (1 + ПЧ2 ),

где ПЧ = QКЭ ( fПЧ / f0 - f0 / fПЧ )=60×( 10.7 / 100 – 100 / 10.7 )= -554

ПЧ =2×10× lg (1 + (-554)2 )=109 дБ.

Рассчитанное значение ПЧ =109дБ удовлетворяет требованию ТЗ, в котором ПЧ=40 дБ.

1.5 Выбор способа и элемента настройки

Проектируемый приемник содержит один диапазон с коэффициентом перекры­тия по частоте

KД = fmax /fmin=108/100 =1.08,

где fмакс и fмин, соответственно, максимальная и минимальная расчетные частоты.

Выбираем в качестве элемента настройки варикап КВ 121А

Параметры варикапа КВ 121А:

С = 4.3..6.0 пФ при Uобр=25 В, f = 1..10 МГц

Кп =7.6 при Uобр=1.5..25 В

I = 0.5 мкА при Uобр=28 В

Рис. 1.2.

Значение добротности варикапа удовлетворяет условию Qв>300..400

В реальном контуре параллельно конденсатору настройки всегда есть некая сум­марная емкость C0, состоящая из паразитных емкостей схемы и, возможно, емкости подстроенного конденсатора. Ее значение лежит в предела 10…20 пФ.

Выбрав элемент настройки, проверяю выполнение условия

K2Д МАКС <(СН МАКС + С0) / (СН МИН + С0)=(25 + 10) / (10 + 10)= 1.75

KД2=1.082=1.17

Видно, что условие выполняется.

1.6 Выбор детектора сигнала

Для детектирования ЧМ выпускается микросхема К174УР3.

Параметры:

- Входное сопротивление:

- Выходное сопротивление:

- Напряжение питания:

- Потребляемый ток:

- Выходное НЧ-напряжение:

- Входное напряжение (ограничение):

- Коэффициент гармоник: ;

Микросхема вклю­чает один или несколько каскадов УПЧ, ограничитель и аналоговый перемножи­тель, являющийся основой ЧД. Несмотря на наличие каскадов УПЧ при проекти­ровании эта ИМС удобнее рассмотреть как частотный детектор с малым уровнем входного напряжения, равный входному напряжению ограничения микросхемы. Тогда UВХ Д=0.1...1мВ. Выберем UВХ Д=0.8мВ. В этом случае под УПЧ подразумеваются каскады, которые включены в состав приемника дополнительно.

1.7 Выбор активных приборов ВЧ тракта и распределение усиления по каска­дам

1.7.1 Определение требуемого усиления ВЧ тракта

Исходными величинами для расчета требуемого коэффициента усиления ВЧ тракта являются заданное в ТЗ значение чувствительности по напряжению UА0=100 [мкВ] и выбранное напряжение на входе детектора UВХ Д=0.8 мВ. С учетом производствен­ного разброса параметров и старения элементов необходимо обеспечить

K0 ТРЕБ > (2..3)·UВХ Д / UА0 =3*0.0008/100*10-6=24

1.7.2 Оценка коэффициента передачи входного устройства

Значение K0 ВХ существенно зависит от типа первого активного прибора (АП1).Будем использовать биполярный транзистор КТ368А. Так как будет исполь­зоваться биполярный транзистор, то колебательный контур входного устройства подключается к входу транзистора частично с коэффициентом включения прибли­зительно 0.1 … 0.3.

Коэффициент передачи входного устройства будет ориентировочно равен:

K0 вх = 1.0..2.0=2.

Параметры транзистора КТ368А:

- Тип транзистора ;

- Напряжение коллектор-эмиттер ;

- Коэффициент шума ;

- Коллекторный ток ;

- Емкости транзистора: - проходная ;

- входная ;

- выходная ;

Частота ;

- Проводимости транзистора: - входная ;

- выходная ;

- Оптимальная по шумам проводимость генератора .

- Коэффициент передачи тока эмиттера: - максимальный ;

- минимальный ;

- средний ;

1.7.3 Выбор активного прибора УРЧ и оценка коэффициента передачи УРЧ

В качестве каскада УРЧ будет использоваться биполярный транзистор КТ368А.

Коэффициент устойчивого усиления на высшей рабочей частоте (K0 УСТ) и пре­дельный коэффициент усиления (K0 ПРЕД) рассчитываются по формулам:

где:

K0 УРЧ = 3.152.

1.7.4 Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразо­вателя частоты

В качестве преобразователь частоты будет использоваться отечественная ИМС К174ПС1. Преобразователь частоты будет построен по схеме с совмещенным гете­родином и несимметричным подключением нагрузки.

Параметры ИМС К174ПС1:

- Напряжение питания ;

- Потребляемый ток ;

- Входная проводимость ;

- Выходная проводимость .

- Входная ёмкость ;

- Выходная ёмкость ;

- Проходная ёмкость ;

- Минимальный коэффициент шума ;

- Оптимальная по шумам проводимость генератора ;

- Проводимость прямой передачи ;

Коэффициент передачи преобразователя частоты K0 ПР = 4..6=5 при работе в диапазоне УКВ.

1.7.5 Определение структуры тракта УПЧ

Оцениваем требуемое усиление тракта УПЧ:

Достаточно одного резонансного каскада. Тракт УПЧ будет реализован также как и УРЧ на биполярных транзисторах КТ368А для технологичности производства. Значение коэффициента усиления выбираем К0 УПЧ=7..9=7 .

Выбрав структуру тракта УПЧ и определив его усиление, уточняем реализуемый коэффициент усиления высокочастотного тракта в целом:

Убеждаемся, что значение K0 Р превышает К0 УПЧ.

1.8 Проверка реализации требуемого отношения сигнал/шум на выходе прием­ника

Определяем коэффициент шума первого активного прибора (АП1):

где KШ МИН и gГ. ОПТ значения минимального коэффициента шума активного при­бора и проводимости генератора, при которой он обеспечивается; gГ - проводи­мость генератора, которую «видит» АП1 в реальной схеме.

Значение KШ МИН в формулу должно быть подставлено в разах

KШ МИН [раз] =К ш мин [дБ]=·3 =1.995 раз

Рассчитываем напряжение шума приемника, приведенное к входу АП1:

Определяем отношение сигнал / шум на входе приемника при уровне сигнала рав­ном чувствительности:

Вычисляем отношение сигнал / шум на выходе приемника:

ВЫХ = ВХ · (3· DFпр · Dfн2/2·Fнч3)0.5

Где Dfн=15 кГц – нормальная девиация сигнала.

Fнч – граничная частота эквивалентной шумовой полосы последетекторного тракта, определяемая в основном корректирующей цепью, включаемой после ЧД для компенсации предыскажений. В радиовещании корректирующая цепь представляет собой однозвенный ФНЧ с постоянной времени мкс и

Fнч=1/4·=1/4·50·10-6=5 кГц

ВЫХ = 101((3·180·103· (15·103)2)/2· (5·103)3)0,5=5623,4

ВЫХ [дБ] = 20× lg (5623,4) =75 дБ

Полученное значение ВЫХ удовлетворяет требованию ТЗ ( z вых >50+24.7 дБ).

1.9 Выбор ИМС УЗЧ, динамической головки и узлов блока питания

В качестве стереодекодера используем ИМС отечественного производства КР174ХА51:

Параметры ИМС КР174ХА51 :

Uи. п. =7 В

Iпот 5.5 мА

Uвых=200мВ

Rвх=150 кОм

В качестве УЗЧ будет использоваться ИМС отечественного производства К174УН5 c динамической головкой 1ГД-36.

Параметры ИМС К174УН18 :

Uи. п. =9±34 В

Iпот 25 мА

Kу. U=42..46

Кг 1%

fн20Гц

fв=20 кГц

Параметры динамической головки 1ГД-36

Полоса частот F = кГц

Среднее стандартное звуковое давление Р = 0.2 Па

Полное сопротивление R = 8 Ом

Габаритные размеры 100´160´58 мм.

Масса m=0.27 кг.

Напряжение питания приемника 12В.

Потребляемый ток каскадами:

УРЧ – 1 мА;

ПрЧ – 2.5 мА;

УПЧ – 1 мА;

детектор – 12 мА;

стереодекодер – 5.5 мА

УЗЧ – 25 мА.

Примерная потребляемая мощность приемника равна:

1.10 Результаты эскизного расчета

К0 ВХ =2 – коэффициент передачи ВЦ;

К0 УРЧ =3,154 – коэффициент усиления УРЧ;

К0 ПРЕС =3,154 – коэффициент передачи преселектора;

К0 ПР = 5 – коэффициент передачи преобразователя частоты;

К0 Ф = 0.25 – коэффициент передачи ФСИ;

К0 УПЧ = 7 – коэффициент усиления УПЧ;

UВХ УРЧ = 100 мкВ – напряжение на входе УРЧ ;

UВХ ПР = 315,4 мкВ – напряжение на входе преобразователя частоты;

UВХ Ф = 1,58 мВ – напряжение на входе ФСИ;

UВХ УПЧ =1.25 мВ – напряжение на входе УПЧ;

2. РАСЧЕТ ВХОДНОГО УСТРОЙСТВА

2.1 Исходные данные для расчета входной цепи

Ø  значения минимальной и максимальной частот f МИН = 100 МГц и f МАКС = 108 МГц,

Ø  минимальная емкость настройки варикапа СН МИН = 10 пФ при Uупр=10В,

Ø  максимальная емкость настройки CН МАКС = 25 пФ,

Ø  входная проводимость АП1 gВХ = 1,35 мСм,

Ø  входная емкость АП1 CВХ = 10 пФ,

Ø  минимальное значение коэффициента шума АП1 KШ МИН = 3 дБ,

Ø  оптимальная по шумам проводимость генератора gГ ОПТ = 0.5 мСм,

Ø  полоса пропускания тракта ПЧ D Fпч = 180 кГц.

Ø  конструктивная добротность катушки контура Qк = 80

Ø  параметры антенны Cа=11 пФ Cа=3 пФ

2.2 Принципиальная схема входного устройства

До начала расчета необходимо выбрать схему по которой будет по­строено входное устройство. Выбираем схему с емкостным типом связи колебательного контура с антенной цепью(Рис. 2.1.).

Рис.2.1.

2.3 Расчет параметров элементов колебательного контура

Определяем крайние частоты диапазона с учетом запаса по перекрытию и коэффициент перекрытия диапозона):

fМИН= fМИН ТЗ - · (fМАКС ТЗ - fМИН ТЗ)=100-0.1·(108-100)=99.2 МГц

fМАКС= fМАКС ТЗ - · (fМАКС ТЗ - fМИН ТЗ)=108+0.1·(108-100)=108.8 МГц,

где =0.04..0.1=0.1

Коэффициент перекрытия по частоте:

КД= fМАКС/ fМИН=108.8/99.2=1.097

Определяем эквивалентную емкость схемы и монтажа подключенную параллельно контуру.

ССХ=САвн+СМ+СL+СВН

Где СМ=5..6=6 пФ - ёмкость монтажа

СL=1..4=4 пФ - собственная ёмкость катушки контура

САвн=(0.1..0.3)СА = 0.2*11=2.2 пФ - ёмкость антенны

СВН=С11·р12= 10·0.04=0.4 пФ - ёмкость, внесённая в контур со стороны активного элемента (р1=0.1..0.3=0.2)

ССХ=2.2+6+4+0.4=12.6 пФ

Выбираем минимальную емкость контура:

СК МИН=30..200=30 пФ

Проверим выполнения следующих соотношении :

данное соотношение выполняется.

где, – характеристическое сопротивление контура на максимальной частоте;

где, – оптимальная проводимость источника сигнала для первого активного прибора.

Так как

Построечный конденсатор можно не использовать, ограничившись применением построечного сердечника в контурной катушке, то есть :

Определим полную ёмкость, включённую параллельно индуктивности контура до конденсатора С2, которую обозначают как ёмкость С3 :

где, – часть ёмкости монтажа, которая располагается левее С2.

- средняя емкость подстроечного конденсатора

Определим ёмкость С2 и ёмкость С1 . Для этого вводим дополнительные обозначения :

Определим емкости С1 и С2 используя следующие формулы :

Определяем дополнительную ёмкость, подключённую параллельно настроечному конденсатору (варикапу) :

Для проверки правильности вычислений целесообразно рассчитать следующие значения :

Полученные значения минимального значения емкости контура и коэффициента перекрытия совпадают с выбранными ранее значениями с погрешностью не более ± 5%.

Определяем индуктивность контурной катушки :

2.4 Расчет элементов связи контура с антенной и входом активного прибора.

Выберем величину ёмкости связи антенны с контурам входной цепи. Влияние антенны на входную цепь проявляется во внесении в контур активной и реактивной проводимости. Для антенн в виде телескопического штыря или короткого провода :

м

можно считать, что :

-  активная проводимость потерь, вносимая в контур из антенны, близка к нулю:

- реактивная составляющая носит ёмкостный характер.

В техническом задании на проектирование указаны следующие параметры :

-  средняя ёмкость СА ср

ф.

-  возможных изменений ёмкости :

ф.

Выбор величины ёмкости связи антенны с контуром производится из условия, чтобы при изменении ёмкости антенны на ±DСА не происходило значительного изменения частоты настройки входной цепи.

где,

Из стандартного ряда ёмкостей выбирают наибольшие значения, удовлетворяющие выше приведенному неравенству, это значение далее используют в расчётах в качестве.

ф.

Определим значение ёмкости внесённой из антенной цепи в контур :

Значение, полученное при расчёте параметров контура не отличается от рассчитанного значения.

ф.

Определим коэффициента передачи входной цепи при ёмкостной связи :

Сначала ассчитаем трансформирующий множитель выразив его через контурную индуктивность, что будет более полезно, поскольку величины трансформирующего множителя и коэффициента передачи входной цепи необходимо определить на трёх частотах :

; ; .

при :

при :

при :

Определим показатель связи контура входной цепи с активным прибором :

Выбор величины этого показателя производят, исходя из некоторых условий, наиболее важными из которых следует считать следующие :

-  с точки зрения минимума шумов первого каскада :

-  с точки зрения получения требуемой добротности эквивалентного контура :

-  с точки зрения получения полосы пропускания :

где, – относительное изменение входной проводимости активного прибора

– допустимое относительное изменение полосы пропускания входной цепи

Определим показатель связи контура входной цепи с активным прибором на основании полученных данных :

Определим коэффициент включения входа активного прибора в контур :

Определим индуктивность катушки связи с транзистором :

где - коэффициент связи между катушками.

Для однослойной намотки при расположении катушек вплотную одна к другой значение коэффициент связи между катушками лежит в пределах

Проверим, что при выбранном значении р1 возможные изменения входной ёмкости активного прибора не приведут к значительному изменению частоты настройки контура, что справедливо при выполнении неравенства :

где, – относительное изменение входной ёмкости ( при замене транзистора, изменении температуры и т. д.);

– относительное изменение частоты настройки контура в отношении к полосе пропускания.

- полоса пропускания входной цепи.

Гц

Неравенство не выполняется, следовательно увеличим значение A1 и пересчитаем коэффициент включения входа активного прибора в контур :

Определим индуктивность катушки связи с транзистором :

Ещё раз проверим, что при выбранном значении р1 возможные изменения входной ёмкости активного прибора не приведут к значительному изменению частоты настройки контура, что справедливо при выполнении неравенства :

Неравенство выполняется.

2.5 Расчет основных показателей входного устройства.

Расчет основных показателей входного устройства производится на частотах

; ; .

Для :

- характеристическое сопротивление контура входной цепи

- активное сопротивление собственных потерь контура

- обобщённый коэффициент связи контура со входом активного прибора

- активное сопротивление, вносимое в контур со стороны транзистора

- полное сопротивление потерь контура

- коэффициент ухудшения добротности контура

- добротность эквивалентного контура

- показатель связи входа первого активного прибора с колебательным контуром

- коэффициент передачи входной цепи

- коэффициент шума первого активного прибора

- полоса пропускания входной цепи

Для ;:

- характеристическое сопротивление контура входной цепи

- активное сопротивление собственных потерь контура

- обобщённый коэффициент связи контура со входом активного прибора

- активное сопротивление, вносимое в контур со стороны транзистора

- полное сопротивление потерь контура

- коэффициент ухудшения добротности контура

- добротность эквивалентного контура

- показатель связи входа первого активного прибора с колебательным контуром

- коэффициент передачи входной цепи

- коэффициент шума первого активного прибора

-пооса пропускания входной цепи

Для :

- характеристическое сопротивление контура входной цепи

- активное сопротивление собственных потерь контура

- обобщённый коэффициент связи контура со входом активного прибора

- активное сопротивление, вносимое в контур со стороны транзистора

- полное сопротивление потерь контура

- коэффициент ухудшения добротности контура

- добротность эквивалентного контура

- показатель связи входа первого активного прибора с колебательным контуром

- коэффициент передачи входной цепи

- коэффициент шума первого активного прибора

- полоса пропускания входной цепи

Оценим чувствительность приёмника при этом удобнее, использовать практическую формулу :

где, – требуемое отношение сигнал/шум на входе приёмника.

Полученное при расчете значение удовлетворяет следующему неравенству

Определим ослабление побочных каналов приёма, для выбранной схемы входной цепи :

-  зеркального каналаsпк = sз. к. :

где, – обобщённая расстройка на частоте зеркального канала.

– частота зеркального канала.

-  канала соответствующего промежуточной частоте sпк = sпч.

где, – обобщённая расстройка на промежуточной частоте.

– промежуточная частота.

-  соседнего канала.

где, – обобщённая расстройка.

– частота соседнего канала.

2.5 Результаты расчета входной цепи

Емкость конденсатора связи антенны с контуром С’=2.7 пФ

Емкость “растягивающего” конденсатора С2=54 пФ

Емкость варика типа КВ121А 10..25 пФ;

Емкость дополнительного конденсатора СД1 = 2,54 пФ;

Индуктивность контурной катушки LК =71 нГн;

Индуктивность катушки связи LК. Т = 14 нГн.

3. РАСЧЕТ УРЧ И ОБЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕСЕ­ЛЕКТОРА

3.1 Порядок расчета

Схема резонансного усилительного каскада на биполярном транзисторе приве­дена на рис.3.1. В этой схеме транзистор включен с общим эмиттером.

рис.3.1

Сигнал поступает на базу транзистора от контура входного устройства с коэф­фициентом включения p1. Проводимость, которую транзистор «видит» со сто­роны источника сигнала, - gГ. Эти параметры известны из расчета 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. Эквивалентные параметры и связи колебатель­ного контура с внешними цепями p2 и p1 СЛ будут определены при расчете.

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

3.2 Исходные данными для расчета.

Данные для расчета:

Параметры активного элемента (транзистора):

- ­­­- модуль проводимости прямой передачи;

- - проходная емкость транзистора;

- - вещественная составляющая входной проводимости;

- - вещественная составляющая выходной проводимости;

- - входная емкость;

- - выходная емкость;

- - возможное отклонение ­ от заданного зна­чения;

- - значение постоянной составляющей тока транзистора.

Параметры преобразователь частоты :

gВХ СЛ = 1.9 мСм - вещественная составляющая входной проводимости;

CВХ СЛ = 20 пФ - входная емкость;

KШ ПР = 7дБ - коэффициент шума.

D СВХ СЛ= 0.3·СВХ СЛ= 0.3·20=6 пФ

3.3 Расчет резонансного коэффициента усиления УРЧ и чувствительности приемника

Резонансный усилитель, работающий в диапазоне частот, имеет коэффициент усиления, зависящий от частоты настройки. В представленных схемах K0 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 p1СЛ выбирают, исходя из допустимого влияния внешних цепей на параметры колебательного контура, именно на максимальной расчетной частоте. В пределах рассчитываемого диапа­зона p2 и p1СЛ от частоты настройки не зависят.

Рассчитываем значение p2 :

- из условия допустимого расширения полосы пропускания D=1.2..1.5=1.2

- 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 CВЫХ=0.3·СВЫХ= 0.3·2=0,6 пФ

Из трех полученных значений выбираем меньшее p2 = min{ p2D, p2У, p2f }= 0.377, которое используем при дальнейших расчетах.

Рассчитываем значение p1 СЛ :

- из условия допустимого расширения полосы пропускания

- из условия допустимой расстройки контура

Из двух значений выбираем меньшее p1 СЛ = min{ p1 СЛ D, p1 СЛ f }= 0.18.

Рассчитываем значение индуктивностей катушек связи:

нГн

нГн

где k= 0.4 - коэффициент магнитной связи между катушками при многослойной на­мотке.

Так как превышает 0.3LK, то для соответствующей цепи используем автотрансформаторную связь.

0.3LK не превышает, применим трансформаторную связь.

Рассчитываем параметры УРЧ на крайних и средней частотах диапазона,

т. е. при f0 = {fМИН, fСР, fМАКС}. Расчету подлежат:

- резонансная проводимость колебательного контура

мкСм

мкСм

мкСм

- резонансная проводимость эквивалентного контура

- эквивалентная добротность контура

- полоса пропускания каскада FУРЧ

- резонансный коэффициент усиления

Все полученные три значения К0 УРЧ >, чем К0 УРЧ в эскизном проектировании. Нужно скорректировать, для этого уменьшим Р1 СЛ и Р2: Р1 СЛ=0.15 Р2=0.21

Все новые значения сведу в таблицу:

f, МГц	gК, мкСм	gКЭ, мкСм	QКЭ	FУРЧ, МГц	K0 УРЧ
99.2	283	349	64.8	1.53	2.9
104	270	366	58.9	1.77	2.8
108.8	184	324	63.7	1.71	3.5

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

Рассчитываем напряжения шума АП1, приведенного к его входу:

U2Ш ВХ 1 = 4×k×Т0×DFПР×КШ ПР×(1/gГап1) =4×1.38 ×10-23×293×180000×1.41×(1/1,35×10-3)=3,04×10-12 В

U2Ш ВХ 2 = 4×k×Т0×DFПР×КШ ПР×(1/gГ) = 4×1.38 ×10-23×293×180000×2.2×(1/3.8×10-3) = 1.68×10-12 В

gГ = (2..3)gвх пр – входная проводимость преобразователя

где k = 1.38 ×10-23 Дж / K,

T0 = 293 K,

DFПР = 180 кГц полоса пропускания тракта ПЧ прием­ника.

КШ ПР = 7 дБ = 107/20 =2.24 раз

Рассчитываем суммарное напряжение шума на входе АП1

= 1,22 мкВ.

Рассчитываем наихудшее в диапазоне (номинальное) значение чувствительности приемника

UА0 = UВХ × / К0 ВЦ МИН

где К0 ВЦ МИН - наименьший в диапазоне коэффициент передачи ВЦ =0.627

Значение , а ВЫХ = 74.7 дБ

Uao= 246.42×0.22×10-6 / 0.7 = 95 мкВ,

Полученное значение чувствительности удовлетворяет требованию ТЗ, в котором значение чувствительности составляет 100 мкВ.

3.4 Расчет элементов цепей питания

Исходной величиной для расчета является значение постоянной составляющей тока

IК = IЭ =I0 = 1 мА.

Напряжение между коллектором и эмиттером

UКЭ = 5 В.

Напряжение между базой и эмиттером для маломощных транзисторов можно принять

UБЭ =0.6 В.

Выбираем сопротивления резистора в цепи эмиттера

RЭ = 2500 Ом.

Рассчитываем

UЭ = I0 • RЭ =1 ·10-3·2500=2.5 В

и

UК = UЭ + UКЭ = 2,5+5=7.5 В.

Так как UК < UП=12 В, то в цепь питания правее CБЛ включаем дополнительный резистор с сопротивлением

RДОП = (UП - UК) / I0 = 4.5 кОм.

Задаемся значением тока делителя RБ1, RБ2:

IД ~ 0.1 I0 = 0.1 ·10-3 = 1·10-4А

Рассчитываем напряжение между базой и корпусом

UБ = UБЭ + UЭ = 0.6 + 2.5 = 3,1 В

и значения сопротивлений:

RБ2 = UБ / IД = 3,1/1·10-4= 31 кОм,

RБ1 = (UК - UБ) / IД = 75-3,1/1·10-4= 44 кОм.

Номинальные значения:

RДОП = 4.7 кОм, RБ2 = 33 кОм, RБ1 = 47 кОм.

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

gВХ УРЧ = gВХ + 1 / RБ1 + 1 / RБ2 =1,35·10-3+1/47·103+1/33·103=1,4 мСм

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

CЭ > 10 y21 / МИН = 10·0.015/2·3.14·99.2·106 =0,24 нФ

где МИН - значение минимальной частоты сигнала.

Емкость разделительного конденсатора выбираем из условия:

CР > 10 gВХ УРЧ / МИН=10·0.0014/2·3.14·99.2·106 = 22,4 пФ.

Емкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогично:

CБЛ > (20...30) gВЫХ / МИН = 25·34·10-6/2·3.14·99.2·106 =1,36 пФ

Номинальные значения емкостей конденсаторов:

CЭ = 0,24 нФ, CР = 24 пФ, CБЛ = 1.5 пФ.

3.5 Расчет характеристик избирательности преселектора

На крайних частотах диапазона fМИН и fМАКС рассчитываем и строим характери­стики избирательности преселектора

ПРЕС=ВХ +УРЧ

где ВХ и УРЧ, соответственно, характеристики избирательности входного уст­ройства и УРЧ, рассчитываемые следующим образом:

ВХ = 20 lg( 1 / ВХ) , , 1 = QКЭ ВХ(f / f0 - f0 / f),

УРЧ = 20 lg( 1 / УРЧ) , , 2 = QКЭ УРЧ(f / f0 - f0 / f),

где f0 - частота настройки, f - текущее значение частоты.

График резонансных кривых ПРЕС , ВХ, УРЧ для fо =fМИН приведен на рис.3.2.

Рис.3.2.

По графику FПРЕС = 101.1-97.4=3.7 МГц

ВХ (fЗК)=27 дБ УРЧ (fЗК)=29 дБ ПРЕСС (fЗК)=56 дБ

ВХ (fПЧ)=75 дБ УРЧ (fПЧ)=57 дБ ПРЕСС (fПЧ)=132 дБ

ВХ (fСК)=0.68 дБ УРЧ (fСК)=0.67 дБ ПРЕСС (fСК)=1.35 дБ

Коэффициент передачи преселектора для сигнала:

К0 ПРЕС=К0 ВХ· К0 УРЧ=0.7·2,9=2.03

Напряжение сигнала на входе пребразователя частоты:

UС ВХ ПР=UА0 ·К0 ПРЕС=100·10-6·2.03=203 мкВ

График резонансных кривых ПРЕС , ВХ, УРЧ для fо =fМАКС приведен на рис.3.3.

Рис.3.3.

По графику FПРЕС =110.9-106.8=4.1 МГц

ВХ (fЗК)=27 дБ УРЧ (fЗК)=28 дБ ПРЕС (fЗК)=55 дБ

ВХ (fПЧ)=77 дБ УРЧ (fПЧ)=57 дБ ПРЕСС (fПЧ)=134 дБ

ВХ (fСК)=0.45 дБ УРЧ (fСК)=0.7 дБ ПРЕС (fСК)=1.15 дБ

Коэффициент передачи преселектора для сигнала:

К0 ПРЕС=К0 ВХ· К0 УРЧ=0.89·3,6=3.2

Напряжение сигнала на входе пребразователя частоты:

UС ВХ ПР=UА0 ·К0 ПРЕС=100·10-6·3.2=3,2 мкВ

4. РАСЧЕТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ НА ИМС К174ПС1

4.1. Вариант построения схемы преобразователей частоты

На ИМС К174ПС1 будет реализован вариант построения ПрЧ, с симметричным подключении контура к выходу ИМС (Рис. 4.1.).

Рис 4.1

Нагрузкой ПрЧ является ФСИ, подключаемый через согласующий контур LК, CК. В ПрЧ обеспечи­вается ослабление помехи с частотой, равной промежуточной.

На ИМС К174ПС1 будет выполнить ПрЧ с совмещенным гетеродином, в котором обеспечивается малое взаимное влияние цепей сигнала и гетеродина. Построение ПрЧ с совмещенным гетеродином позволяет уменьшить число активных элементов в приемнике.

4.2 Расчет подключения нагрузки к преобразователю частоты

Задачей расчета является определение параметров элементов согласующего кон­тура (рис.4.1) и коэффициента его включения pФ во входную цепь ФСИ.

Исходными данными для расчета являются:

Ø  fПЧ = 10,7МГц значение промежуточной частоты приемника;

Ø  FФ = 180 кГц полоса пропускания ФСИ;

Ø  gВХ Ф = 3,03 мСм входная проводимость ФСИ;

Ø  QК = 80 конструктивная добротность катушки СК на fПЧ;

Ø  y21 ПР = 10 мСм крутизна преобразования ИМС;

Ø  gВЫХ = 5 мкСм выходная проводимость ИМС на fПЧ.

Полоса пропускания согласующего контура выбирается существенно больше, чем полоса пропускания ФСИ, чтобы избежать влияния согласующего контура на по­лосу пропускания тракта ПЧ. С другой стороны она не должна быть слишком боль­шой, так как это приведет к снижению коэффициента усиления ПрЧ и к ухудше­нию избирательности при больших отстройках. Рекомендуется выбрать:

FКЭ = (2.5...3.5) FФ =3 ·180 ·103=540 кГц

Рассчитываем требуемое значение добротности эквивалентного контура:

QКЭ = fПЧ /FКЭ = 10.7 /0.54=19.8.

Задаемся стандартным значением емкости конденсатора контура

C1 = 100пФ.

Рассчитываем емкость CК контура с учетом емкости монтажа CМ = 2...5= 2 пФ

и выходной емкости ИМС :

CК = C1 + CМ + CВЫХ = 100 + 2 + 3 = 105 пФ ;

и индуктивность контура:

LК = 1 / (ПЧ2·CК) = 1 / (2·3.14·10.7·106) 2 ·105 ·10-12=2.1 мкГн.

Вычисляем проводимости ненагруженного и нагруженного (эквивалентного) кон­тура:

Qк=80..150=100

gК = 1 / (ПЧ·LК·QК)= 1 / (2·3.14·10.7·106·2,1·10-6·100)= 70 мкСм;

gКЭ = 1 / (ПЧ·LК·QКЭ)= 1 / (2·3.14·10.7·106·2,1·10-6·19,8)= 358 мкСм;

и сопротивление шунтирующего резистора

RШ = 1/ (0.5·gКЭ - gК - gВЫХ)= 1/ (0.5·0,000358 – 0,000070 – 0,000005)= 9615 Ом;

Определяем коэффициент включения согласующего контура во входную цепь ФСИ, при котором обеспечивается согласование ФСИ на его входе

= 0.243

Рассчитываем индуктивность катушки связи

LФ = LК·pФ2 / k2 = 2.1·10-6·0,2432 / 0,32= 1,38 мкГн;

где k - коэффициент магнитной связи для броневых сердечников, используемых при fПЧ = 10,7 МГц, он равен 0.3.

Определяем коэффициент усиления преобразователя частоты:

K0 ПР = UВХ Ф / UВХ ПР = y21 ПР·pФ / gКЭ =0,015·0,243/(358·10-6)= 6,79

На расчетных частотах диапазона рассчитываем напряжение сигнала на входе УПЧ и суммарное ослабление соседнего канала в преселектора и ФСИ:

UС ВХ УПЧ =UА0·K0 ПРЕС (f0) ·K0 ПР·K0 Ф

Рассчитываем суммарное ослабление соседнего канала в преселектора и ФСИ:

СК = СК ПРЕС + СК ФСИ

	fМИН = 99.2 МГц	fМАКС = 108 МГц
UС ВХ УПЧ, мкВ	344	543
СК, дБ	41.36	41.15

Значение СК удовлетворяет требованию ТЗ.

5. Расчет гетеродина

5.1 Расчет сопряжения настроек гетеродина и преселектора.

5.1.1. Задачи расчета.

Параметры элементов колебательного контура гетеродина при известных па­раметрах контура преселектора выбирают из соображений обеспечения сопряжения настроек гетеродина и преселектора с допустимой погрешностью.

Контур гетеродина перестраивается в диапазоне частот от

fг. мин = fмин + fпч = 99.2+10.7 = 109.9 МГц;

до

fг. макс = fмакс + fпч = 108.8 + 10.7= 119.5 М Гц;

где fмин и fмакс – крайние частоты настройки преселектора с учетом запаса по пе­рекрытию.

Контур гетеродина имеет коэффициент перекрытия по частоте:

Кд. г = fг макс / fг мин= 109.9/119.5 = 1,087;

Который отличается от коэффициента перекрытия по частоте преселектора:

Кд = fмакс / fмин = 108.8/99.2 = 1.097

, что и вызывает погрешность настройки при одноручечной настройки.

Задача состоит в определении числа и частот точного сопряжения, структуры и параметров контура. При использовании идентичных элементов настройки в пре­селекторе и гетеродине точное сопряжение можно получить только в одной, двух и трех точках диапазона.

5.1.2.Выбор числа точек точного сопряжения.

Число точек точного сопряжения определяется значением коэффициента пе­рекрытия по частоте рассчитываемого диапазона Кд.

При Кд - достаточно одной точки сопряжения, которая определятся следующим образом:

МГц

Максимальная относительная погрешность сопряжения :

dfсопр мах =

df сопр доп=

dfсопр мах< df сопр доп.

5.1.3. Определение структуры контура гетеродина и расчет его параметров.

Структура контура гетеродина определяется структурой контура преселектора и числом точек точного сопряжения. При одной точке сопряжения все емкости контура гетеродина выбирают такими же, как у преселктора. (Рис.5.1.).

Рис. 5.1.

Емкость конденсатора С2=54 пФ

Емкость варика типа КВ121А 10..25 пФ;

Емкость дополнительного конденсатора СД1 = 2,54 пФ;

Индуктивность контурной катушки LК =71 нГн;

5.2. Расчет автогенератора на транзисторах ИМС К174ПС1.

Схема подключения контура гетеродина к транзисторам ИМС приведена на Рис. 5.2.

Рис. 5.2.

Задача расчета – определение коэффициентов включения рэ и рб , индуктивностей катушек связи Lэ и Lб.

У транзисторов ИМС значение эмиттерного тока при отсутствии генерации примерно равно Iэ=0.5 мА. Выбираем амплитуду первой гармоники эмиттерного тока из условия:

Im 1 э=1.7×Iэ=0.85 мА

Выбираем амплитуду напряжения на контуре гетеродина из условия уменьшения наводок на другие каскады и паразитного излучения:

Um кг(1.5..2)=1 В

Задаёмся значением конструктивной добротности контура гетеродина Qкг=80 и рассчитываем резонансное сопротивление контура на минимальной частоте:

R0Е=wг мин×Lкг×Qкг==3920 Ом

Определяем коэффициент включения контура гетеродина в цепь эмиттеров ИМС с учётом шунтирующего действия резисторов:

R4=R5=3.3 кОм R6=R7=1.4 кОм

где R=( Im 1 э×R4–0.28)×R4/Um кг= ( 0.00085×3300–0.28)×3300/1 =8332.5 Ом

Рассчитываем коэффициент включения контура между базами транзисторов из условия обеспечения устойчивой работы генератора:

pб=pэ+0.28/Um кг=0.075+0.28=0.355

Определяем индуктивность катушки связи:

6. Расчет детектора радиосигналов

Исходными данными для расчета являются :

Ø  значение промежуточной частоты f пч = 10,7 МГц

- нижнее и верхнее значение частот модуляции Fн =50 Гц , Fв=12,5 кГц

Ø  допустимые амплитудные искажения на нижних и верхних частотах модуляции Мн=Мв=1,1...1,2=1.1

Ø  Входное сопротивление Rвх узч= 10 кОм и емкость Свх узч= 20 пФ

6.1. Расчет детектора ЧМ сигнала

Работа ЧД основана на преобразовании частотно-модулированного колеба­ния (ЧМК) в колебание с частотно - фазовой модуляцией (ЧФМК) и после­дующего фазового детектирования путем перемножения принятого и преобра­зованного колебания.

Роль преобразователя ЧМК В ЧФМК выполняет параллельный фазосдви­гающий контур LкС1 и 2 конденсатора С обеспечивающий начальный сдвиг между U1 и U2 равный p/2.

Основной задачей расчета ЧД является определение параметров элементов фазосдвигающей цепи.

Задаемся требуемым значением полосы пропускания эквивалентного кон­тура :

Fкэ =(2..3) Fс =2.5·180·103=450 кГц

Определим требуемое значение добротности эквивалентного контура

Qкэ = fпч/ F кэ =10.7/ 0.45= 23.78

Выбираем емкость конденсатора С1 при f пч=10.7 МГц и эта величина должна составлять 300...470 пФ т. е

С1= 300 пФ

Ск= С1+(10..15)=300+10=310 пФ

Рассчитываем индуктивность контура:

Lк= 1/ 4·p2·f2 пч·Ск=1/ 4·3,142· (10.7·106)2·310·10-12=714 нГн

Зададимся конструктивной добротностью контура

Qк=80

Рассчитаем проводимости:

gк=1/wпч ·Lк·Qк==0.260 мСм

g кэ=1/ /wпч ·Lк·Qкэ=0.875 мСм

Определим сопротивление шунтирующего резистора

Rш=1/(gкэ - gк-gвх)= 1/ (0.875·10·10·10-3)=1710 Ом

Выбираем значение емкостей последовательных конденсаторов :

С£0,2·gкэ/wпч=2.6 пФ

Рассчитаем емкости Ср:

Входная проводимость детектора определяется как :

gвх д=1/Rвх д

и равна входной проводимости ИМС

gвх д= 1·10-4 См

U вых дек= U вх узч=200 мВ

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления УЗЧ (Кузч)

Кузч=(3..5)Uвых ном/Uвх узч

Uвых ном = (Рном×Rдг) 0.5 = (1.5×4) 0.5 =2.45 В

Кузч=3·2.45/200·10-3=36.75

7. Расчет тракта промежуточной частоты

7.1. Общие рекомендации

Исходными данными для расчета УПЧ являются:

Ø  выбранный в соответствии с рекомендацией структура УПЧ (число каскадов - один, тип активного прибора - транзистор КТ368 А, резистивный характер на­грузки)

Ø  требуемое значение коэффициентов усиления каскадов УПЧ Ко упч = 7

Ø  параметры активных приборов

Ø  входная проводимость детектора()являющаяся проводимостью нагрузки каскада УПЧ

Ø 

выходная проводимость ФСИ (gвых фси = 3,03(мСм)) являющаяся проводимостью эквива­лентного генератора для каскада УПЧ

Рис. 7.1.

Это классическая схема усилительного каскада с резистивной нагрузкой

В эмиттерную цепь транзистора может быть включен резистор rэ, создающий последовательную ООС по току. Наличие такой связи желательно во вех случаях когда имеется запас по усилению. Помимо увеличения стабильности работы снижения нелинейных искажений наличие резистора rэ приводит к снижению входной и выходной емкости каскада что существенно облегчает построение каскадов с резистивной нагрузкой.

Основной целью расчета каскадов УПЧ является определение параметров нагрузки, при которых обеспечивается требуемое усиление каскада.

Расчет каскадов проводим с использованием параметров выбранного ранее активного прибора (транзистора).

7.2 Расчет каскада

Определяем суммарную выходную ёмкость каскада:

С0=Свых+См+Свх сл=2 + 2 + 6 = 10 пФ

Оцениваем значение проводимости нагрузки, при которой влияние С0 незначительно, т. е. можно считать, что каскад работает в области средних частот:

gнэ³3×w пч×С0==0,002 См

Рассчитываем сопротивление резистора Rк:

Rк=1/(gн э–gвых–gвх сл)=1/(0,002 –34×10-6–0,256×10-3)=562 Ом

Определяем коэффициент усиления каскада:

К0 УПЧ = y21 /gнэ=0.0152/ 0,002 = 7,6

Произведём расчёт элементов, определяющих работу транзистора по постоянному току.

Исходной величиной для расчета является значение постоянной составляющей тока

IК = IЭ =I0 = 1 мА.

Напряжение между коллектором и эмиттером

UКЭ = 5 В.

Напряжение между базой и эмиттером для маломощных транзисторов можно принять

UБЭ =0.6 В.

Выбираем сопротивления резистора в цепи эмиттера

RЭ = 2500 Ом.

Рассчитываем

UЭ = I0 × RЭ =1 ×10-3×2500=2.5 В

и

UК = UЭ + UКЭ = 2,5+5=7.5 В.

Так как UК < UП=12 В, то в цепь питания правее CБЛ включаем дополнительный резистор с сопротивлением

RДОП = (UП - UК) / I0 = 4.5 кОм.

Задаемся значением тока делителя RБ1, RБ2:

IД ~ 0.1 I0 = 0.1 ×10-3 = 1×10-4А

Рассчитываем напряжение между базой и корпусом

UБ = UБЭ + UЭ = 0.6 + 2.5 = 3,1 В

и значения сопротивлений:

RБ2 = UБ / IД = 3,1/1×10-4= 31 кОм,

RБ1 = (UК - UБ) / IД = 75-3,1/1×10-4= 44 кОм.

Номинальные значения:

RДОП = 4.7 кОм, RБ2 = 33 кОм, RБ1 = 47 кОм.

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

gВХ УПЧ = gВХ + 1 / RБ1 + 1 / RБ2 =1,35·10-3+1/47·103+1/33·103=1,4 мСм

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

CЭ > 10 y21 / МИН = 10·0.015/2·3.14·99.2·106 =0,24 нФ

где МИН - значение минимальной частоты сигнала.

Емкость разделительного конденсатора выбираем из условия:

CР > 10 gВХ УПЧ / МИН=10·0.0014/2·3.14·99.2·106 = 22,4 пФ.

Емкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогично:

CБЛ > (20...30) gВЫХ / МИН = 25·34·10-6/2·3.14·99.2·106 =1,36 пФ

Номинальные значения емкостей конденсаторов:

CЭ = 0,24 нФ, CР = 24 пФ, CБЛ = 1.5 пФ.

gВХ УПЧ и gвых фси отличаются более чем в 2 раза, следовательно для согласования используем трансформатор с коэффициентом трансформации:

Напряжение на входе детектора:

8. Расчет системы АПЧ

Реальная электрическая схема цепи АПЧ (без ЧД), соответствующая ее структуре на рис. 8.1., представлена на рис. 8.2., откуда видно, что в качестве ее управителя частотой (УЧ) используется подключенный к одноконтурной резонансной цепи гетеродина варикап В. К нему всегда приложено запирающее напряжение Еро, значение которого значительно превышает максимально возможное значение амплитуды действующего на нем сигнала, в связи с чем его можно рассматривать как конденсатор переменной емкости Сво, однозначно обусловленной величиной подводимого к нему регулирующего напряжения Ер.

Рис. 8.1.

Рис. 8.2.

Дроссель D устраняет влияние конденсатора СФ на настройку резонансной цепи гетеродина.

LD = ( 5..10 ) LГ = 7·71 нГн=497 нГн

RФ и СФ образуют низкочастотный фильтр их параметры можно взять:

RФ = 1 (кОм) и СФ = 1 (мкФ)

Разделительный конденсатор Ср не дает варикапу В и Ер короткозамкнутым через катушку LГ. Он выбирается из условия, что его сопротивление на резонансной частоте равно нулю:

Ср = 1 мкФ.

Коэффициент включения варикапа к контуру:

При нулевой расстройке детектора будет поступать Ер=2В, следовательно Сво=40пФ. Это внесёт изменения в настройку частоты контура. Значит

Полная емкость контура:

Тогда пересчитаем индуктивность катушки:

Следовательно необходимо пересчитать Lэ и Lб – т. к. Lг уменьшилась в 1,73 раза, то

При этом имеет место соотношение:

Где fГ = 109.9(МГц) частота гетеродина.

Строим график зависимости Dfп от приращения регулирующего напряжения DUр.

Рис. 8.3.

Определяем по графику :

На основании характеристики детектирования, которая взята из справочника для выбранной ИМС (Рис. 8.4.) установим зависимость остаточной расстройки от начальной

, которая обычно называется регулировочной характеристикой и является одним из важнейших параметров функционирования АПЧ, объективно отражающим ее эффективность (глубину регулировки).

Рис. 8.4.

Определяем по графику:

Аналитическое выражение для регулировочной характеристики можно записать в виде:

8.  КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ КОНТУРНОЙ КАТУШКИ.

Для расчета контурной катушки на диэлектрическом каркасе можно воспользоваться номограммами и используя простые формулы

Выбираем значения:

диаметр провода d=0,7 мм

диаметр катушки (по длине средней линии) D=3 мм

выбираем длину намотки l = 10 мм

Индуктивность рассчитываемой катушки Lk=0.71 мкГн;

тогда число витков

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте мною был расчитан радиовещательный приемник. При расчете я добивалась того, чтобы полученные расчетным путем величины совпадали с заданными в техническом задании. Также был выполнен конструктивный расет контурной катушки и расчитаны параметры АПЧ.

Список используемой литературы

1.  Радиоприёмники АМ, ОМ, ЧМ-сигналов. Пособие по проектированию. СурГУ, 1997

2.  Радиоприёмные устройства. Под ред. Фомина для ВУЗов.