Пример предварительного расчета радиоприемника

Рассчитать корабельный радиоприемник, предназначенный для приема радиосигналов вида работ А3, F I-250.

Исходные данные:

диапазон частот 15-30 МГц;

чувствительность в наихудших точках диапазона Е_А=0,6 мкВ;

избирательность по соседнему каналу дБ;

избирательность по зеркальному каналу раз;

полоса пропускания в режиме А3 F_Н=0,3 кГц, F_В=3,4 кГц;

скорость манипуляции в режиме F I-250, В=50 бод;

в нагрузке I пара головных телефонов ТА-56М;

автоматический прием телеграфной работы производится в режиме I, В;

эффективность АРУ m=1000 раз, тогда как P=2 раза.

Деление диапазона частот на поддиапазоны.

Определяем коэффициент перекрытия всего диапазона, используя формулу (1.1).

.

Задаемся ориентировочным значением коэффициента перекрытия поддиапазона (табл.1.1):

Определяем число поддиапазонов, используя формулу (1.3):

.

Находим фактическое значение коэффициента перекрытия по поддиапазону, используя формулу (1.4):

.

Находим граничные частоты по каждому поддиапазону, используя формулу (1.5):

Определяем фактические значения частот каждого поддиапазона, выбирая А=1,05 (1.6):

Выбор количества преобразований и номиналов промежуточных частот

Из условия обеспечения необходимого ослабления помехи зеркального канала рассчитаем ориентировочное значение промежуточной частоты:

где - выбираем из табл. 1.2;

m – два входных контура и один контур усилителя радиочастоты рассчитываем по формуле:

.

Подставляем значения:

.

Из условия обеспечения необходимой полосы пропускания в тракте промежуточных частот значение промежуточной частоты должно быть:

,

где - заданная полоса пропускания:

для вида работы А3 кГц;

для вида работы F I-250 при скорости телеграфирования В=50 бод (рассчитываем согласно данных табл. 1.3).

Из табл. 1.3 полоса частот радиосигнала F I определяется следующим образом:

,

где - частота манипуляции будет Гц;

- частота сдвига .

Спектр радиосигнала вида работы F I-250 показан на рис. 1.4, который ограничен третьей гармоникой частоты манипуляции.

Рисунок 1.4

Следовательно, для вида работы F I-250 полоса пропускания тракта усилителя промежуточных частот (УПЧ) составит:

Гц.

Тогда средняя арифметическая полоса пропускания тракта УПЧ:

кГц,

где - добротность контуров тракта УПЧ выбираем из табл.1.4 равной 100;

- выбираем из табл. 1.5, считая, что в тракте УПЧ будет 3 каскада с контурами 1-го типа, .

Тогда кГц.

по расчетным данным строим диаграмму (рис. 1.5).

Рисунок 1.5

Из полученного (рис. 1.5) делаем вывод, что радиоприемник должен быть с двойным преобразованием частоты. выбираем из нормализованных значений в пределах от 937 кГц до 15 МГц, а должна быть менее 343 кГц.

Выбираем кГц, кГц, что позволит идентифицировать рассчитанный приемник с Р-678.

Расчет структурной схемы преселектора.

Из справочника [6] выбираем транзистор для каскада усилителя радиочастоты, который обладает минимальным коэффициентом шума N и максимальным значением крутизны S, А также максимальным значением отношения крутизны к второй производной крутизны . Данным требованиям удовлетворяет полевой транзистор КП-306 с параметрами МГц; дБ; мА/В; при В (см. приложение 1).

Определяем значение необходимого ослабления перекрестной помехи при условии, что на входе приемника помеха имеет амплитуду 30 В (1.9):

,

где – амплитуда помехи;

(выбираем из табл. 1.6);

Подставляем значения:

дБ.

Получается , следовательно, определяем полосу забития.

по графику (рис. 1.3) находим величину обобщенной расстройки , учитывая, что ранее принимали :

.

Рассчитываем полосу забития:

,

где МГц – максимальное значение диапазона;

(выбираем из табл. 1.2);

.

Подставим значения:

.

Как видно из расчетов, условие (1.11) выполняется. Следовательно, два входных контура достаточно для подавления перекрестной помехи, если в качестве усилительного элемента в каскаде УРЧ взят полевой транзистор КП-306.

Полагаем, что рассчитываемый радиоприемник с верхней настройкой, т.е. . Следовательно, диапазон частот первого гетеродина

;

.

Определяем избирательность радиоприемника по зеркальному каналу

,

где (выбираем табл. 1.2);

МГц;

- число контуров в преселекторе.

Подставляем значения:

раза.

По заданию раз. Сравнив с расчетным, получаем, что избирательность по зеркальному каналу рассчитываемого радиоприемника гораздо выше, чем избирательность, заданная по техническим условиям. Следовательно, три контура преселектора обеспечивают требования подавления помех по зеркальному каналу.

Расчет структурной схемы тракта УПЧ

определяем необходимый коэффициент усиления тракта второй промежуточной частоты:

,

где (выбираем из табл. 1.6);

В (выбираем из табл. 1.7);

, (выбираем из табл. 1.8).

Осуществляем расчет:

раз.

Определяем количество каскадов усилителей второй промежуточной частоты, считая, что коэффициент усиления одного каскада (см. табл. 1.8):

.

Выбираем для тракта УПЧ транзисторы типа ГТ-310Б как наиболее распространенные и дешевые усилительные элементы.

Производим расчет избирательности по соседнему каналу, предполагая, что в тракте УПЧ-1 будет три двухконтурных фильтра

,

где (выбираем из табл. 1.3).

подставив значения, получим

раза.

Как видно из полученного результата, обычные двухконтурные фильтры с добротностью не смогут обеспечить заданную избирательность дБ. Для решения задачи выбираем тип фильтра из табл. 1.9, применяя для тракта ПЧ1 и для тракта ПЧ-2 по два двухзвенных кварцевых фильтра с добротностью и получаем:

раза,

раз.

Результирующее значение избирательности всего тракта ПЧ по соседнему каналу составит

раз;

дБ.

Как видно из расчетов, требования избирательности по соседнему каналу выполняются трактом УПЧ при наличии 4-х двухзвенных кварцевых фильтра:

; дБ > 55дБ.

Выбор типа и числа каскадов, охваченных автоматической регулировкой усиления (АРУ).

Определяем эффективность АРУ, т.е. диапазон изменения коэффициента усиления ВЧ тракта под воздействием цепочки АРУ:

.

Выбираем схему и тип регулируемого элемента в цепочке АРУ, наиболее простую схему регулятора – делителя напряжения на диодах, где коэффициент одного регулируемого элемента .

Рассчитываем число необходимых регулируемых элементов для выполнения требований по эффективности АРУ:

.

Округляем результат до целого числа N=3. Выбираем схему АРУ с временной задержкой t=0,1;1c.

Расчет структурной схемы усилителя звуковой частоты

Вычисляем максимальную выходную мощность усилителя звуковой частоты (УЗЧ):

Вт.

Выбираем в качестве оконечного каскада двухтактную бестрансформаторную схему на транзисторах ГТ402Д и ГТ404А, работающих в режиме В, следовательно, , тогда Вт.

Рассчитываем мощность, отдаваемую источником сигнала во входную цепь усилителя звуковой частоты:

,

где В (выбираем из табл. 1.7);

кОм (выбираем из табл. 1.7).

Получаем: Вт.

Вычисляем общий коэффициент усиления по мощности всего тракта УЗЧ:

Определяем необходимый коэффициент усиления предварительного каскада усилителя:

,

где дБ – коэффициент усиления одного каскада.

Подставив значения, получим:

.

Определяем число необходимых каскадов предварительного усилителя:

.

В качестве предварительных каскадов выбираем два каскада резисторного типа на транзисторах КТ-312Б, работающих в режиме А.

Выбор структурной схемы системы автоматической подстройки частоты и определение ее параметров.

Исходя из заданного вида работы FI-250, наибольшее требование по частотной точности имеет буквопечатающая работа, где допустимая абсолютная погрешность должна быть не более Гц. Осуществляем выбор структурной схемы приемника:

Определяем относительную погрешность частоты радиоприемника на максимальной частоте принимаемого сигнала МГц:

.

Выбираем в качестве системы стабилизации схему декадного синтезатора с сочетанием в нем метода компенсации остаточной расстройки частоты первого гетеродина, которая обеспечивает относительную погрешность .

Производим расчет результирующего отклонения частоты подаваемого на демодулятор сигнала:

,

где Гц – нестабильность частоты связных станций ВМФ в диапазоне 140-30000 кГц;

- суммарная нестабильность первого и второго гетеродинов (значения берутся из раздела 1.8);

Гц – погрешность сопряжения контуров (табл. 1.10).

В качестве гетеродинов используем генераторы без специальных мер стабилизации параметров элементов настройки, суммарная нестабильность которых составит:

кГц.

Результирующее отклонение частоты подаваемого на демодулятор сигнала будет иметь значение:

.

Определим требуемый коэффициент эффективности системы АПЧ

Произведем расчет необходимого коэффициента усиления системы автоматической подстройки частоты:

,

где - крутизна характеристики управителя (в качестве

управителя выбираем варикап Д901 - кГц/В);

- крутизна характеристики частотного детектора (в качестве детектора выбираем частотный детектор со взаимно расстроенными контурами мВ/кГц).

Осуществим расчёт:

.

Из полученного результата делаем вывод, что коэффициент усиления усилителя системы автоподстройки . Следователь­но, требуется использовать схему фазовой автоподстройки частоты.

Составление структурной схемы

По результатам предварительного расчёта составляем структурную схему радиоприемника, где следует указать для каждого каскада его коэффициент усиления на частоте полезного сигнала, эквивалентную добротность контуров и обеспечиваемую ими избирательность. Струк­турная схема изображена в приложении 2.

Разработанная схема представляет собой супергетеродинный ра­диоприемник с двойным преобразованием частоты кГц, кГц.

Преселектор состоит из двух входных контуров и одного каска­да УРЧ. Контуры должны иметь добротность , что позволит обеспечить избирательность по зеркальному каналу раз.

Преобразователи CMI и СМ2выполнены по балансно-мостовой схеме на диодах Шоттки.

Тракт усилителя первой промежуточной частоты состоит из однокаскадного усилителя на транзисторе ГТ-310В с коэффициентом усиления . В нагрузке CMI находятся два двухзвенных кварцевых фильтра, настроенных на частоту кГц, что позволит получить избирательность по соседнему каналу раза.

Тракт усилителя второй промежуточной частота состоит из трех каскадов на транзисторах ГТ-310В. Два двухзвенных кварцевых фильтра с в нагрузке СМ-2 обеспечивают избирательность по соседнему каналу раз, общий коэффициент усиления тракта должен быть не менее К = 23810 раз.

В тракте УПЧ-2 применена схема АРУ с задержкой и с усилением.

Амплитудный детектор выполнен на диоде Д9В по последовательной схеме.

Тракт усилителя звуковой частоты состоит из двух предварительных каскадов на транзисторах KT-312Б и выходного двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности на транзисторах ГТ-402Д и ГТ-404А.

Тракт демодуляции вида работы FI-230 выполнен по традиционной схеме обработки аналогового частотно-манипулированного сигнала со слуховым контролем принятой автоматической буквопечатающей работы.

В радиоприемнике применена схема автоматической подстройки Частоты 1-го гетеродина, представляющая собой синтезатор на принципe косвенного синтеза. За основу опорного генератора взят кварцевый генератор "Гиацинт", вырабатывающий опорную частоту МГц. Перестраиваемый генератор мелкой сетки частот МГц вырабатывает сетку частот, кратных кГц, и охвачен первым кольцом ФАПЧ, в которой имеется делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД) . Второе кольцо (ФАПЧ) с дробным делителем с переменным коэффициентом деления (ДДПКД) обеспечивает стабилизацию 1-го гетеродина, делая его таким же высокостабильным, как и опорный генератор "Гиацинт".

Дата добавления: 2015-09-03