Расчет структурной схемы преселектора

Основными задачами преселектора являются усиление сигнала радиочастоты, обеспечение заданной многосигнальной избирательности и обеспечение односигнальной избирательности по зеркальному каналу.

В качестве усилительных элементов в каскадах усилителей радиочастоты (УРЧ) наибольшее применение нашли полевые транзисторы. Полевые транзисторы обладают большим усилением, высоким входным и выходным сопротивлением, малым уровнем собственных шумов, квадратичностью проходной характеристики, сто позволяет получить низкий уровень перекрестной и взаимной модуляции, а также снижение требований к блокированию (забитию) сигнала помехой.

Выбор числа контуров во входной цепи определяется из условия допустимого уровня перекрестных искажений по формуле

, (1.9)

где - необходимое ослабление перекрестной помехи;

- амплитуда помехи на входе приемника (принимается 3-30 В);

- коэффициент передачи входной цепи (табл. 1.6);

- коэффициент модуляции помехи и сигнала (обычно принимается равным 1);

- отклонение второй произвольной крутизны к крутизне характеристики усилительного прибора (приложение 1);

- допустимое значение коэффициента перекрестных искажений (для радиотелеграфных К_пер < 0,1 – 0,2, для радиотелефонных К_пер 0,05).

Если , то К_пер всегда меньше допустимого значения, если же , то необходимо определить полосу забития, в пределах которой помеха способна вызвать в приемнике К_пер больше допустимого.

Таблица 1.6

Тип входных цепей	Коэффициент передачи входной цепи, Квх
ДВ	СВ	КВ
Входная цепь с одиночным контуром	2-4	4-6	3-5
Входная цепь с полосовым фильтром	1,5-2,5	3-5	2-5

По найденному значению и взятому ориентировочному числу контуров входной цепи определяем величину обобщенной расстройки по графику на рис. 1.3.

Рисунок 1.3

Полосу забития рассчитываем по формуле

, (1.10)

где - максимальное значение частоты диапазона приемника;

- добротность контура преселектора с учетом влияния схемы (табл. 1.2).

Полученное значение полосы забития должно удовлетворять условию

. (1.11)

Если условие (1.11) не выполняется, то необходимо выбрать большее число контуров во входной цепи или выбрать радиолампу или полевой транзистор для каскадов УРЧ с лучшими параметрами.

Из проведенных расчетов делается вывод: сколько входных контуров необходимо иметь, чтобы подавить многосигнальную помеху, имеющую амплитуду на входе радиоприемника Е_mn = 3…30 В.

Амплитудно-частотная характеристика одиночного контура определяется выражением

, (1.12)

где - относительное ослабление сигнала;

n – число одиночных контуров (n = 1,2….);

- обобщенная расстройка.

Обобщенную расстройку рассчитывают по формуле

, (1.13)

где - эквивалентная добротность колебательного контура;

- частота настройки колебательного контура;

- абсолютная расстройка.

При использовании в избирательном тракте радиоприемника двухконтурных полосовых фильтров с критической связью между контурами его АЧХ рассчитываем по формуле:

, (1.14)

где n – число двухконтурных полосовых фильтров в избирательном тракте;

- обобщенная расстройка, определяемая соотношением (1.13).

Избирательность радиоприемника по зеркальному каналу в ос­новном обеспечивается контурами входных цепей и контурами каска­дов УРЧ. Абсолютная расстройка по частоте зеркального канала равна удвоенному значению первой промежуточной частоты:

. (1.15)

В выражении (1.15) знак "+" берется, если в приемнике применена верхняя настройка , а знак "-", если нижняя расст­ройка .

Учитывая формулы (1.15), (1.18), (1.12), получим формулу рас­чета избирательности по зеркальному каналу для радиоприемника с верхней настройкой, в которой применены одиночные колебательные контуры:

, (1.16)

где - избирательность по зеркальному каналу;

- добротность контуров преселектора;

- максимальная частота рабочего диапазона;

- значение первой промежуточной частоты;

- число одинаковых контуров в преселекторе.

Число контуров преселектора m в выражении (1.16) выбираем таким, чтобы значение избирательности по зеркальному каналу рассчитываемого радиоприемника получилось больше требуемого в за­дании:

.

Выбор числа контуров входной цепи определяется назначением радиоприемника. Так, в радиоприемниках для надводных кораблей используют двухконтурные входные цепи, что обеспечивает реализацию основных требований: высокой многосигнальной избирательности и электромагнитной совместимости. Для приемников, устанавливаемых на береговых приемных центрах и на подводных лодках, определяю­щим требованием становится обеспечение высокой чувствительности, поэтому целесообразно применять простые одноконтурные входные цепи.

При выборе числа каскадов УРЧ необходимо учитывать, что в приемниках ДВ, СB и KB с переменной настройкой нежелательно применять более одного-двух каскадов УРЧ, так как это потребует большего числа контуров с переменной настройкой, что значительно усложнит конструкции высокочастотной части приемника, а также увеличит её размеры, вес и стоимость изготовления приемника. Обычно в радиоприемниках ВМФ применяют двухкаскадные УРЧ. Пер­вый каскад выполняет задачу усиления радиосигналов по мощности, а второй каскад - по напряжению. Кроме того, второй каскад УРЧ, как правило, охвачен цепью АРУ для выравнивания коэффициента уси­ления преселектора в поддиапазоне.

При дальнейшей расчете принципиальной схемы преселектора радиоприемника число каскадов УРЧ может быть уточнено.

1.5 Расчёт структурной схемы тракта усилителя промежуточной частоты

Необходимый коэффициент усиления тракта промежуточной часто­ты определяется из условия обеспечения на входе демодулятора не­обходимого уровня напряжения .

, (1.17)

где - необходимый коэффициент усиления в тракте второй промежуточной частоты;

- необходимая амплитуда напряжения сигнала на входе детектора, обеспечивающая наилучший режим детектирования (табл. 1.7);

- коэффициент передачи входных цепей (табл.1.6);

- коэффициент усиления каскадов УРЧ (табл.1.8);

- коэффициент усиления каскада усилителя первой промежуточной частоты УПЧ-1 (табл. 1.8);

- заданная по условию чувствительность прием­ника.

Таблица 1.7

АМ детектор	ЧМ детектор
Тип детектора	Umдет. вх. (В)	Тип детектора	Umдет. вх. (В)	Umдет. вых. (В)
Диодный	2-3	F1, F6, F9 дискриминатор	2-4	1-2
Сеточный	0,1-0,3	Детектор F3	0,05-0,1	0,3-0,5
Сверх регенеративный	0,0001-0,1	A3A, A4J, A3H детектор	0,05-0,01	10-15

Примечание. Диодный детекторный каскад транзисторного радиоприемника имеет:

, Ом.

Таблица 1.8

Название каскада	Обозначение	Коэффициент усиления
Резонансный каскад усилителя РЧ	Курч	3-7
Апериодический каскад усилителя РЧ	Курч	3-5
Апериодический каскад усилителя ПЧ	Кпч	10-40
Одноконтурный каскад усилителя ПЧ	Кпч	20-30
Одноконтурный каскад ПЧ на входе детектора	Кпч2	30-150
Двухконтурный каскад ПЧ	Кпч	15-20
Каскад ПЧ с фильтром сосредоточенной селекции	Кпч	10-12

В формулу (1.17) значение коэффициента усиления преобразователя не входит, поэтому значение напряжения детектора U_{mдет. вх} взято с запасом (2-3).

Расчет необходимого числа каскадов усилителей второй промежуточной частоты производим по формуле:

, (1.18)

где К_пч - коэффициент усиления одного каскада промежуточной

частоты (табл.1.8);

N - число каскадов тракта второй промежуточной частоты.

В современных радиоприемных устройствах в качестве усилителейпромежуточных частот могут применяться как биполярные или полевые транзисторы, так и интегральные микросхемы. В настоящее вре­мя наибольшее применение находят биполярные Транзисторы из-за их дешевизны, многотипности и распространенности.

При выборе типа, транзистора следует учесть следующее:

- граничная частота транзистора БЮБЮБЮ должна удовлетворять условию ;

- выбираемый транзистор должен быть маломощным;

- с целью повышения экономичности проектируемого приемника следует выбрать транзисторы, стоимость которых наименьшая;

- при прочих равных условиях следует использовать усилитель­ные элементы, выпускаемые радиопромышленностью в настоя­щее время, а не устаревшие;

- с целью унификации функциональных узлов приемника следует использовать однотипные транзисторы, если это не противо­речит предыдущим условиям.

В настоящее время в радиоприемниках наиболее часто применяются микросхемы серии 224,237. Микросхемы серии 224 имеют малую интеграцию, что приводит к снижению экономичности и надёжности приемника.

Микросхемы серии 237 имеют среднюю степень интеграции. На весь приемник нужно три-четыре микросхемы этой серии. В настоящее время разработаны новые виды микросхем более высокой интеграции, например: KI74XA2, К174УРЗ, К2УБ241, К175УВ1, К265УВ7 и т.д.

Избирательность радиоприемника по соседнему каналу обеспечивается контурами тракта усилителей промежуточной частоты. Абсолют­ная расстройка по частоте соседнего канала равна полосе пропус­кания:

Учитывая выражения (1.19), (1.13), (1.12), получим формулу расчета избирательности по соседнему каналу в тракте УПЧ при применении одиночных - колебательных контуров:

, (1.20)

где

- избирательность радиоприемника по соседнему кана­лу;

- добротность контуров тракта усилителя промежуточной частоты (табл. 1.5);

- полоса пропускания тракта усилителя промежуточной частоты;

- промежуточная частота; число одиночных контуров.

Если в процессе расчёта по формуле (1.20) число необходимых контуров (для удовлетворения ) , то целесообразно использовать в тракте усилителя промежуточной частоты двухконтурные фильтры, и расчёт в этом случае производится по формуле

, (1.21)

где - число двухконтурных фильтров.

Если в процессе расчёта по формуле (1.21) число двухконтур­ных фильтров , то необходимо использовать кварцевые фильтры, обладающие высокой добротностью, либо применить многоконтурные фильтры (табл. 1.9).

Если в тракте промежуточной частоты рассчитываемого прием­ника применяются многоконтурные фильтры, то их следует использо­вать в качестве нагрузки преобразователя частоты. Невыполнение этого условия может привести к нелинейному взаимодействию сигна­ла и помехи в тракте промежуточной частоты, и как следствие, к сильным нелинейным искажениям сигнала (интермодуляции, перекрестной модуляции, блокирующему эффекту). Если в тракте ПЧ при­меняется несколько ЭМФ и ФСС, то один из них используется в качест­ве нагрузки преобразователя частоты, а остальные - в каскадах УПЧ.

1.6 Выбор типа и числа каскадов, охваченных автома­тической регулировкой усиления

Система автоматической регулировки усиления (АРУ) служит для

Таблица 1.9

Тип фильтра
Однозвенный КФ	10кГц-50МГц	10^4-10^6	1,6-3,5
Двухзвенный КФ	10кГц-50МГц	10^4-10^6	1,3-2,5
ЭМФ	10кГц-500кГц	10^2-10^3	1,6-3,5
4- контурный фильтр	Один каскад	10кГц-500кГц	150-200	3,7
Два каскада	10кГц-500кГц	150-200	1,7
5- контурный фильтр	Один каскад	10кГц-500кГц	125-175	2,7
Два каскада	10кГц-500кГц	125-175	1,5
6- контурный фильтр	Один каскад	10кГц-500кГц	100-150	2,2
Два каскада	10кГц-500кГц	100-150	1,3

поддержания на заданном уровне амплитуды выходного сигнала высокочастотного тракта приемника при изменении уровня входного сигнала. По техническому заданию при изменении амплитуды сигнала на входе ВЧ тракта в m раз амплитуда выходного напряжения должна изменяться не более чем в p раз. Для обеспечения этого условия коэффициент усиления радиотракта должен изменяться в q раз:

, (1.22)

где , - максимальный и минимальный коэффициенты усиления регулируемых каскадов.

Учитывая, что , (1.23)

Где - изменение коэффициента усиления одного регулируемого каскада ВЧ тракта;

N - число каскадов.

Можно определить число каскадов, охваченных цепью АРУ. Для этого в формулу (1.22) нужно подставить выражение (1.23) и определить число каскадов:

. (1.24)

изменение коэффициента усиления одного каскада зависит от типа используемой АРУ и типа усилительных элементов. При использовании в приемнике режимной АРУ:

для биполярных транзисторов ;

для полевых транзисторов .

При использовании в приемнике нережимной АРУ зависит от типа регулируемого элемента. При использовании сложных балансных регуляторов уровня на полевых транзисторах [3], а для простых регулируемых делителей напряжение на диодах .

При использовании в приемнике, собранном на биполярных транзисторах, режимной АРУ рекомендуется производить регулировку усиления только в предварительных каскадах УПЧ. Причем регулируемые каскады должны быть апериодическими или широкополосными, что позволит:

избежать нелинейных искажений сигнала, вызванных перемещением рабочей точки регулируемых усилительных каскадов в нелинейную область;

исключить влияние АРУ на АЧХ высокочастотного тракта приемника.

Дата добавления: 2015-09-03