1.4 Предварительный расчёт приёмника

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.4 Предварительный расчёт приёмника

Распределение между трактами приёмника частотных и нелинейных искажений.

Общую величину частотных искажений высокочастотной части приёмника определяют из выражения:

М_вч, дБ = М_пресс + М_фси + М_упч

где М_пресс – частотные искажения на крайних частотах пресселектора, принимаем М_пресс =0 дБ

М_фси – частотные искажения на крайних частотах полосы пропускания фильтра сосредоточенной избирательности, принимаем М_фси =4 дБ

М_упч – частотные искажения на крайних частотах полосы пропускания усилителя промежуточной частоты (УПЧ), принимаем М_упч =3 дБ

М_вч = 0 + 4 + 3 = 7 дБ

Общая величина частотных искажений приёмника определится по формуле:

М_общ = М_вч + М_унч

где М_унч – частотные искажения в усилителе низкой частоты (УНЧ), величина которых составляет 2-3 дБ, принимаем М_унч =3 дБ

М_общ = 7 + 3 = 10 дБ

Должно выполняться условие:

М_общ = М

10 дБ = 10 дБ

Определим общую величину нелинейных искажений для детектора и усилителя низкой частоты:

К_г.общ = К_г.d + К_г.упч

где К_г.d – нелинейные искажения создаваемые детектором, состовляют 1-2%, принимаем К_г.d = 1%

К_г.унч – нелинейные искажения УНЧ, состовляют 3-5%, принимаем К_г.унч = 3%

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

К_г.общ = 1 + 3 = 4%

Должно выполняться условие:

К_г.общ ≤ К_г

4% ≤ 5%

Определение эквивалентной добротности контуров пресселектора и необходимости применения УРЧ.

В зависимости от заданной величины ослабления зеркального канала определяется минимальная необходимая добротность контура пресселектора. Сначала выбирают минимальное количество контуров n_c = 1 (без УРЧ) и определяют минимальную эквивалентную добротность контура обеспечивающую заданное ослабление зеркального канала:

где Se_зк – заданное ослабление сигнала зеркального канала в относительных единицах, Se_зк = 18

f_зк – частота зеркального канала, определяется по формуле:

f_зк = f_c.max + 2f_пр

f_пр – промежуточная частота, f_пр = 465 кГц

f_c.max – максимальная частота сигнала заданного рабочего диапозона частот, f_c.max = 5,1 МГц

f_зк = 5,1 · 10⁶ + 2 · 465 · 10³ = 6,03 МГц

Должно выполняться условие:

Q_эк.зк ≤ (0,5÷0,7) Q_кон

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

45,2 ≤ 70

Рассчитать полосу пропускания входного сигнала и максимальную добротность контура входной цепи или входной цепи и УРЧ, при которой частотные искажения не превышают допустимого:

П=2(F_{М max} +∆f_сопр +∆f_г)

где Δf_сопр – допустимая неточность сопряжения настроек контуров, находится в пределах 10-15 кГц, принимаем Δf_сопр = 10 кГц

Δf_г – возможное отклонение частоты гетеродина

Δf_г = (0,5÷1)10^-3f_c.max

Δf_г = 0,5·10^-3 ·5,1·10⁶ = 2,55 кГц

П=2(4 + 10 + 2,55) = 33,1 кГц

где М – частотные искажения пресселектора, если в приёмнике нет УРЧ, то М = М_пресс / 2, если есть, то М = М_пресс

В результате последнего расчёта должно выполняться условие:

Q_эк.п ≥ Q_эк.зк

Если условие выполняется, то принимается рассчитанное Q_эк.п, если условие не выполняется, то необходимо в схему применить УРЧ и снова рассчитать:

Q_эк.зк (n_c > 1)

Перераспределить частотные искажения, если после принятия УРЧ условие опять не выполняется, следует задаться на пресселектор большим значением М и вновь рассчитать Q_эк.п. В декаметровом диапазоне частотные искажения отсутствуют и расчёт производится из условия:

Q_эк ≤ (0,5÷0,7) Q_кон

Q_эк ≤ 0,5·140

70 ≤ 70

Согласно расчёту эквивалентной добротности контуров пресселектора в схеме радиоприёмника не применяется УРЧ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Определение числа поддиапазонов и выбор схемы входной цепи приёмника.

Выбираем блок конденсаторов переменной ёмкости КПЕ в зависимости от количества контуров настраиваемых на частоту принимаемого сигнала.

C_{к min} = 24 пФ

C_{к max} = 990 пФ

Для расчёта числа поддиапазонов определяем коэффициент поддиапазона К_д, который может обеспечить выбранный конденсатор переменной ёмкости:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

где С_сх – ёмкость схемы включающая в себя межветковую ёмкость контурной катушки С_кат, ёмкость монтажа С_монт , среднюю ёмкость подстроечного конденсатора С_п.ср. С_сх может иметь следующее значение: 15-20пФ, принимаем С_сх = 15 пФ

Подстроечный конденсатор С_п выбирается с пределами изменения ёмкости 4-30пФ

Определим требуемый коэффициент диапазона по частоте:

где f'_c.max и f'_c.min – крайнии частоты заданного рабочего диапазона частот с запасом на необходимое расширение диапазона.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Выбор схемы детектора и типа диода.

Наибольшее применение в современных приёмниках находит последовательная схема, т. к. она обладает лучшей фильтрацией напряжения промежуточной частоты и большим входным сопротивлением. В качестве электронного прибора в детекторных каскадах используется германиевые точечные полупроводниковые диоды типа Д9. Для обеспечения линейного режима, амплитуда напряжения промежуточной частоты должна быть не менее 0,3-0,5 В.

Напряжение на выходе рассчитывается по формуле:

U_{вых d} =K_d ·m·U_{вх d} ·k

где k – коэффициент, учитывающий потери части выходного напряжения детектора на резисторе, находится в пределах 0,5÷0,6, принимаем k = 0,5

m – коэффициент модуляции, m = 0,3

U_{вых d} =0,4 ·0,3·0,3 ·0,5=0,018 В

Определение необходимого коэффициента усиления от входа до детектора.

При приёме на внешнюю антенну необходимый коэффициент усиления рассчитывается по формуле:

где Е_А – ЭДС, равное чувствительности приёмника при заданном соотношении сигнал / шум и выходной мощности в мкВ, Е_А = 400 мВ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Коэффициент включения контура входной цепи в базовую цепь транзистора первого каскада приёмника m₁ рассчитывается по формуле:

где ρ_max – характеристическое сопротивление контура

R_вх – входное сопротивление транзистора первого каскада приёмник R_вх = 40 Ом

, - затухания контура

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Необходимый коэффициент усиления берут с запасом из-за разброса параметров транзистора:

Определение числа каскадов усилителя промежуточной частоты.

Для определения числа каскадов УПЧ необходимо знать коэффициенты передачи напряжения входной цепи, коэффициент усиления УРЧ и преобразователя частоты. Ориентировочное значение коэффициента передачи входной цепи приемника выбирается из таблицы.

Коэффициент усиления для преобразователя частоты, нагруженного на фильтр сосредоточенной избирательности равно

К_пч = m₁ m₂ К_ф Y_21пч R,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

где m₁ – коэффициент включения нагрузки в коллекторную цепь смесителя, находится в пределах 0,6÷0,8, выбираем m₁ =0,7

m₂ – коэффициент включения нагрузки в цепь базы первого каскада УПЧ, находится в пределах 0,1÷0,2, выбираем m₂ =0,2

Y_21пч – крутизна характеристики транзистора в режиме преобразования,

Y_21пч ≈ 0,5Y_21э

Y_21пч ≈ 0,5·26·10^-3 ≈ 0,013

R – характеристическое сопротивление контуров ФСИ, находится в пределах 10÷15 кОм, принимаем R=10 к Ом

К_ф – коэффициент передачи ФСИ, находится в пределах 0,2÷0,25, выбираем К_ф =0,2

К_ПЧ = 0,7·0,2·0,2·0,013·10·10³ =3,64

Рассчитать устойчивый коэффициент усиления УПЧ

где С_к – проходная емкость коллектора, С_к = 2 пФ

Необходимое количество каскадов УПЧ определится по формуле:

где – коэффициент передачи входной цепи приемника, находится в

пределах 2-3, принимаем =2

- коэффициент УПЧ, =3

Выбор схемы преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты и избирательных систем.

При наличии в приемнике наличия диапазона декаметровых волн выбирается схема с совмещенным гетеродином, так как в этом диапазоне она работает более устойчиво.

Схема усилителя промежуточной частоты может быть резонансной или апериодической. Если N_УПЧ ≤1, то в схему требуется один каскад УПЧ. Схему необходимо выбирать резонансную, так как она обладает более хорошей избирательностью и может согласовать УПЧ с детектором.

Если N_УПЧ >1, то требуется несколько каскадов УПЧ, то один каскад выполняется на апериодической схеме, все последующие на резонансной.

Резонансные каскады применяются малоизбирательные.

При полном включении контура УПЧ в коллекторную цепь транзистора эквивалентная добротность контура составляет 20-25 Q, что обеспечивает избирательность одного каскада УПЧ Se=2,5-3 дБ.

При частичном (автотрансформаторном) включении эквивалентная добротность будет составлять Q=40-50, а избирательность по соседнему каналу Se_ск.1 =5-6 дБ.

Нагрузкой преобразователя частоты может быть пьезоэлектрический фильтр или фильтр, состоящий из LC-звеньев.

Для выбора типа пьезокерамического фильтра определим избирательность по соседнему каналу, которую должен обеспечить ФСИ при выбранном количестве УПЧ. Для этого необходимо определить избирательность по соседнему каналу, которую обеспечивает входная цепь или входная цепь и УРЧ:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

где N – число каскадов УРЧ

∆f – стандартная расстройка, равная ∆f = 9 кГц

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

f_{c max} – максимальная частота сигнала

Q_эк – ранее выбранная добротность контуров входной цепи и УРЧ.

Избирательность по соседнему каналу пьезокерамического ФСИ:

где Se – селективность соседнего канала

Выбирается тип пьезокерамического фильтра, у которого избирательность по соседнему каналу не менее полученного значения Se_фси и полоса пропускания:

где α – коэффициент расширения полосы пропускания, находится в пределах 0,8÷0,9, принимаем α = 0,8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Выбор схемы автоматической регулировки усиления и числа регулируемых каскадов. Для определения числа регулируемых каскадов необходимо знать во сколько раз может измениться коэффициент усиления одного каскада при изменении тока эмиттера. Необходимые пределы

изменения коэффициента усиления регулируемых каскадов определяют выражением

n_n = Д – В

где Д – заданное изменение сигнала на входе приёмника, [дБ];

В – заданное изменение сигнала на выходе приёмника, [дБ].

Согласно ГОСТ 5651–76, для стационарных радиовещательных приёмников 2-го класса Д = 30 дБ, В = 10 дБ.

Рассчитываем необходимые пределы изменения коэффициента усиления регулируемых каскадов.

n_н = 30 – 10 = 20 дБ

Считая, что регулируемые каскады идентичны, определяют необходимое количество регулируемых каскадов:

N_ару = n_н/20lg n

Задаёмся изменением коэффициента усиления одного регулируемого каскада n = 10 и определяем количество регулируемых каскадов

N_ару = 20/20lg10 = 1.

Вывод:

В результате предварительного расчета было выяснено, что в приемнике применяется

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

входная цепь с внешней антенной, преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, два каскада усилителя промежуточной частоты выполненные первый по апериодической, а второй резонансной по схеме, пбезокерамический фильтр, амплитудный детектор.

1.5 Электрический расчет усилителя звуковой частоты

Схему выходного каскада выбираю из следующих данных:

Так как выходная мощность 0,4 Вт, берем схему класса А-В на мощном транзисторе. Выбираем транзистор из справочника КТ 818Б.

Определим максимальную мощность рассеивания на коллекторе транзистора одного плеча усиления.

Р_К = 0,6×Р_вых/h_трx

где h_тр - коэффициент трансформации равное (0,7-0,8), принимаем h_тр = 0,7

x - коэффициент использования напряжения источника питания равное (0,8-0,9), принимаем x=0,8

Р_К = 0,6×0,3/0,7×0,8 = 0,32 Вт

Р_вых = Р_вых/2

Р_вых = 0,3/2 =0,15 Вт

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Определяем коэффициент усиления мощности УНЧ.

К_Рунч = Р_вых/Р_вх

где Р_вх – мощность сигнала низкой частоты потребляемой входной цепью УНЧ, принимаем Р_вх = 10 мВ

К_Рунч = 0,15/10×10^-3= 15000

Рассчитать коэффициент усиления мощности и число каскадов предварительного усиления.

К_Рпред = К_Рунч/К_Рвых

К_Рпред = 15×10³/100 = 150

Определяем число каскадов

n = К_Рпред/К_Р

n = 150/100 = 1,5

Таким образом, выбираем два каскада усилителя низкой частоты.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Дата добавления: 2015-09-30