Предварительный расчет приемника
Распределение между трактами приёмника частотных и нелинейных искажений. Частотные искажения создаются всеми каскадами приёмника. Общую величину частотных искажений высокочастотной части приёмника определяют из выражения.
Мвч = Мпрес + Мфси + Мупч [дБ], (3)
где Мвч – общая величина частотных искажений высокочастотной части; Мпрес – частотные искажения преселектора; Мфси – частотные искажения фильтра сосредоточенной селекции; Мупч – частотные искажения усилителем промежуточной частоты. Принимаем значения Мвх.ц = 5, Мфси = 4, Мупч = 3.
Мвч = 3 + 4 + 3 = 12 дБ
Общая величина частотных искажений приёмника (без искажений, вносимых громкоговорителем)
Мобщ = Мвч + Мунч, (4)
где Мунч – частотные искажения в УНЧ, величина которых 2 – 3 дБ. Принимаем значение Мунч = 2 дБ.
Мобщ = 12 + 2 = 14 дБ.
Должно выполняться условие Мобщ = М,
где М – заданные частотные искажения на весь приёмник.
14 дБ = 14 дБ
Причиной нелинейных искажений является нелинейность характеристик усилительных приборов и диодов. Наибольшие нелинейные искажения создаются в детекторе и УНЧ. Общую величину нелинейных искажений детектора и УНЧ определяют из выражения
Кг.общ = Кгд + Кгунч, (5)
где Кгд – нелинейные искажения в детекторе Кгд= 1 – 2%; Кгунч – нелинейные искажения в усилителе низкой частоты Принимаем следующие значения:
Кгд = 1%, Кгунч = 5%. Кг.общ = 1% + 5% = 6%.
По результатам расчётов должно выполняться условие
Кг.общ ≤ Кг,
где – Кг – заданные нелинейные искажения на весь приёмник.
6% = 6%. Определение эквивалентной добротности контуров преселектора и вывод о необходимости применения УРЧ. В зависимости от заданной величины ослабления зеркального канала определяется минимаотная необходимая добротность контура преселектора. Сначала выбирают минимальное количество контуров и определяют минимальную эквивалентную добротность контура, обеспечивающую заданное ослабление зеркального канала.
, (6)
где Seзк – заданное ослабление сигнала зеркального канала в относительных единицах; nc – минимальное количество контуров; fcmax – максимальная частота сигнала, заданного рабочего диапазона частот, кГц; fзк – частота зеркального канала, кГц;
fзк= fcmax + 2fпр (7)
Принимаем следующие значения nc = 1, fcmax = 0,285 МГц, Seзк = 18
fзк = 0,285×106 + 2 (465×103) = 0,378 МГц. Qэк.зк=Ö18/(0,378×106)2/(0,285×106)2-1=39,4 [дБ]
Далее выбирают конструктивную добротность контуров преселектора Qкон. Принимаем для диапазона гектометровых волн Qкон.=100 Должно выполняться условие
Qэк.зк < (0,5 – 0,7) Qкон, (8)
где Qэк.зк – эквивалентная добротность контура преселектора, дБ; Qкон – конструктивная добротность контура преселектора, дБ;
Qэк.зк < 0,6×100 39,4< 60
Условие выполняется, следовательно УРЧ в приёмнике не применяется. Расчёт полосы частот входного сигнала П и максимальной добротности контура входной цепи Qэкп, при которой частотные искажения в заданной полосе не превышают допустимых, полученных при распределении их между каскадами.
П = 2 (Fмmax + ∆fсопр + ∆fг), (9)
где ∆fсопр – допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для декаметрового диапазона выбирают 10 – 15 кГц, километрового и гектометрового 3 – 5 кГц; ∆fг – возможное отклонение частоты гетеродина, равное
∆fг =(0,5 – 1)×10-3 fсmax.
∆fг = 0,7×10-3××0,285×106 = 0,2×103 Гц
Принимаем ∆fсопр=4 кГц П = 2 (3,5×103 + 4×103 + 0,2×103) = 15,4×103 Гц
Значение Qэкп определяем по формуле
, (10)
где М – частотные искажения преселектора; П – полоса частот, кГц; fсmin – минимальная частота сигнала, МГц; При отсутствии в прёимнике УРЧ
М = Мпрес/2,
Так как УРЧ в приёмнике не применяется, то
М = 5/2 = 2,5
Qэкп=0,285×106Ö2,52-1/15,4×103=42,4 [дБ]
Должно выполняться условие
Qэкп >Qэкзк (11)
42,4 > 39,4
Условие выполняется. Если условие выполняется, то принимаем рассчитанная Qэкп. Затем выбирают блок конденсаторов переменной ёмкости, двух- или трёхсекционный, в зависимости от количества контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала. Для расчёта числа поддиапазонов определяют коэффициент диапазона Кд, который может обеспечить выбранный конденсатор переменной ёмкости, и требуемый коэффициент диапазона по частоте Кд.с:
, (12)
где Ссх – принимается диапазонах гектометровых волн 25 – 30 пФ. Для расчёта принимаем следующие значения Ссх = 25 пФ, Cкmin = 12 пФ, Cкmax = 495 пФ.
________________ Кд=Ö495+25/12+25=3,7
Затем определяем значение Кд.с по формуле:
Кд.с = f 'cmax/f 'cmin, (13)
f 'cmax = 1,02 fcmax, (14) f 'cmin = f 'cmin/1,02, (15) f 'cmax = 1,02×0,285×106=0,2907 МГц f 'cmin =0,285×106/1,02=0,279 МГц Кд.с = 0,2907 / 0,279 =1,04
Если Кд ≥ Кд.с, то в приёмнике применяется 1 диапазон. Если Кд ≤ Кд.с, то заданный диапазон частот входного сигнала следует разбить на поддиапазоны.
Кд > Кд.с,
3,7 > 1,04.
Условие выполняется, следовательно, в приёмнике достаточно иметь один диапазон. Выбор схемы детектора и типа диода. Выбираем последовательную схему диодного детектора. Так как по заданным техническим условиям проектируемый приёмник можно отнести ко второму классу, то в соответствии принимаем значения Uвхd = 0,3 В, Kd = 0,4. Напряжение на выходе детектора рассчитываем по формуле:
Uвыхd = KdmUвхdk, (16)
где k = 0,5 – 0,6 – коэффициент, учитывающий потери части выходного напряжения детектора на резисторе, m = 0,3 – коэффициент модуляции. Задаёмся следующими коэффициентами k = 0,5, m = 0,3.
Uвыхd = 0,3×0,4×0,5×0,3 = 0,018 В
Выбираем точечный диод типа Д9Б. Определение необходимого коэффициента усиления от входа до детектора. Для преобразования частоты выбираем транзистор КТ357А для которого fт=80 МГц, Екмах =10В. Проверяем выполнения условий.
fмах=0,1 fт=0,1×80=8 МГц Uк =12В>Еи=9В
где fмах – максимальная частота заданного рабочего диапозона частот; fт – предельная частота усиления тока для схемы с общим эммитером при котором h21э=1 Uк - предельно допустимое напряжение на коллекторе транзистора Условие выполняется, следовательно, транзистор выбран правильно. Из справочника для транзистора КТ357А выписываем основные параметры:
Iк =10мА, Uк=6В, h21э=120, С12=4пФ, S =│Y21э│ = 26 мА/В.
Определяем входное сопротивление транзистора в режиме преобразования
Rвх = 1/0,8g11э (17) Rвх=1/0,53×10-3= 1,8 кОм
Определяем характеристическое сопротивление контура на частоте f 'cmax
ρmax = 159/fcmax [МГц]× (Cкmin + Cсх) [пФ], (18) ρmax = 159/0,285×(12 + 25) = 15,14 кОм
Определим эквивалентное и конструктивное затухание контура: dэп = 1/Qэп; (19) dкон = 1/Qкон; (20) dэп = 1/11,3=0,088; dкон = 1/100=0,01.
Определяем коэффициент включения контура m1 по формуле
, (21)
где Rвх – входное сопротивление транзистора 1 каскада радиоприемника; rmax – характеристическое сопротивление контура; dэп и dкон – затухание контура.
________________________ m1=Ö(0,088–0,01)×1,8 /15,14=0,096
Напряжение сигнала на входе первого каскада радиоприёмника можно определяется по формуле:
Uвх = EhдQэк.пm1, В, (22)
где E – напряжённость электрического поля в точке приёма В/м, равная 100мкВ; hд – действующая высота магнитной антенны, равная 0,02 – 0,04 м; Qэк.п – максимальная добротность контура входной цепи, дБ;_ Принимаем действующую высоту антенны hд = 0,03 м Uвх = 120∙10-6××0,03×0,096×42,4 =0,14 мВ.
Необходимый коэффициент усиления при приёме сигнала на магнитную антенну определяется по формуле
Кн = (Uвхd/ Uвх)×106, (23) Кн = (0,3/0,14∙10-6)×106=2142
Необходимый коэффициент усиления Кн' берут с запасом из-за разброса параметров транзистора, неточной настройки контуров и т.д.:
Кн' = (1,4 – 2) Кн., (24)
где Кн – необходимый коэффициент усиления; Кн' – необходимый коэффициент усиления с запасом.
Кн' = 2×2142=4284
Определение числа каскадов УПЧ. Для определения числа каскадов УПЧ необходимо знать коэффициенты передачи входной цепи и преобразователя частоты. Принимаем коэффициент передачи входной цепи приёмника – 2 Коэффициент усиления ПЧ, нагруженного на фильтр сосредоточенной избирательности, рассчитывают оп формуле:
Кпч = m1m2KфY21пчR, (25)
где m1 – коэффициент включения нагрузки в коллекторную цепь смесителя m1= (0,6 – 0,8); принимаем m1=0,7 m2 – коэффициент включения нагрузки в цепь базы первого УПЧ m2= (0,1 – 0,2); принимаем m2=0,15 Y21пч – крутизна характеристики транзистора в режиме преобразования, мА/В;
Y21пч = 0,5×Y21э, (26)
где R = (10 – 15)×103 Ом – характеристическое сопротивление контуров фильтра сосредоточенной селекции; принимаем R=12кОм Kф = 0,2 – 0,25 – коэффициент передачи ФСИ; принимаем Kф = 0,25
Y21пч = 0,5×26 = 13 мА/В;
Приняв следующие значения m1 = 0,7; m2 = 0,15; Kф = 0,25; R = 12кОм определяем коэффициент усиления ПЧ
Кпч = 0,7×0,15×0,25×0,013×12×103 = 4,095
Для определения коэффициента усиления каскада УПЧ рассчитывают устойчивый коэффициент усиления по формуле
, (27)
где Ск – проходная ёмкость транзистора, принимаем 4 пФ; fпр – промежуточная частота, равная 465кГц; Y21Э – крутизна характеристики транзистора, мА/В В каскаде УПЧ применяем транзистор КТ 357А Рассчитываем устойчивый коэффициент усиления УПЧ Купчуст=6,3Ö26×10-3/465×103×4×10-12=23,54
Необходимое количество каскадов УПЧ определяется по формуле
Nупч =(lg Кн' – lg Кпч)/lg Купчуст, (28) Nупч =(lg 4284 – (lg 4,095+lg 3+lg2) /lg 23,54 =1,63
Таким образом, для обеспечения заданной чувствительности приёмника должно быть 2 каскада УПЧ. Избирательность по соседнему каналу Se, создаваемую входной цепью приёмника определяем по формуле:
, дБ, (29)
где N – число каскадов УРЧ; ∆f – стандартная расстройка, равная 9 кГц для километрового; гектометрового и декаметрового диапазонов; fcmax – максимальная частота сигнала, МГц; Qэк. – ранее выбранная добротность контуров входной цепи и УРЧ
____________________________ Se¢=(0+1) 20lgÖ1+2×9×103×1,17/0,285×106=1,7 дБ
Избирательность по соседнему каналу Seфси, которую должен обеспечить ФСИ определяется по формуле
Seфси = Se – (Se' + Seупчобщ), [дБ] (30) где Se – заданная избирательность по соседнему каналу, [дБ]
Seфси = 45 – (0,17 + 6) = 38,83 дБ
Выбираем тип пьезокерамического фильтра, у которого избирательность по соседнему каналу не менее полученного выше значения и полоса пропускания
Пфси = П/α, (31)
где α = 0,8 – 0,9 – коэффициент расширения полосы.
Пфси = 15,4/0,8 = 19,25кГц
В качестве нагрузки преобразователя частоты используется ФСИ, состоящий из пьезокерамических-звеньев, то необходимо определить количество звеньев (nфси), при котором будут обеспечиваться частотная избирательность Seфси и полоса пропускания Пфси. Для определения количества звеньев фильтра рассчитывают необходимую эквивалентную добротность контуров ФСИ:
Qэк.фси = (2×√2)×465/ Пфси, (32) Qэк.фси = (2×√2)×465/12,5 =68,32
Должно выполняться условие
Qэк.фси < (0,6 – 0,8) Qконфси. (33)
где Qконфси = 200 – максимальная добротность контуров ФСИ 68,32< 0,8×200
68,32 < 160
Относительную расстройку αе и обобщённое затухание βе находим по формулам:
αе = 2∆f/Пфси; (34) βе = 2fпр/(Qэк.фси×Пфси). (35) αе = 2×9/19,25 = 0,93; βе = 2×465/(68,32×19,25) = 0,7
По семейству обобщённых резонансных характеристик для полученных значений αе и βе определим избирательность по соседнему каналу на одно звено фильтра: Se1 = 6,5 дБ. Определяем количество звеньев ФСИ по формуле:
nфси = Seфси/ Se1, (36) nфси = 38,83/6,5 =4,18
Применяем 5 звеньев ФСИ В результате предварительного расчета ВЧ – трака приемника получилось: 5 звеньев фильтра сосредоточенной избирательности, каскад усилителя радиочастоты по расчету отсутствует, в качестве регулируемых каскадов используем первый и последний каскады УПЧ, т.е. один апериодический, другой резонансный.
nн = Д – В, (37) 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 nн = 30 – 10 = 20 дБ. Считая, что регулируемые каскады идентичны, определяют необходимое количество регулируемых каскадов:
Nару = nн/20lgn. (38)
Задаёмся изменением коэффициента усиления одного регулируемого каскада n = 10 и определяем количество регулируемых каскадов Nару = 20/20lg10 = 1. В результате предварительного расчета приемника получилось: 5 звеньев фильтра сосредоточенной избирательности, каскад усилителя радиочастоты по расчету отсутствует, в качестве регулируемого каскада используем УПЧ, каскад будет резонансный. Выбор и обоснование структурной схемы усилителя низкой частоты. Схему выходного каскада выбираю из следующих данных: Так как выходная мощность 0,25 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.
Рк = 0,6×Рвых/hтрx (39) Рк = 0,6×0,25/0,7×0,8 = 0,26 Вт где hтр - коэффициент трансформации равное (0,7-0,8); x - коэффициент использования напряжения источника питания равное (0,8-0,9). Выбираем hтр = 0,7; x = 0,8
Рвых. = Рвых./2 (40) Рвых. = 0,25/2 =0,125 Вт
Определяем коэффициент усиления мощности УНЧ.
Крунч = Рвых / Рвх (41) Крунч = 0,125/10×10-6= 12500
где Рвх = мощность сигнала низкой частоты потребляемой входной цепью УНЧ. Для промышленных приемников не превышает 10-20 мВ. При входном сопротивлении транзисторного каскада порядка 500 Ом. Выбираем Рвх = 1мкВт. Рассчитать коэффициент усиления мощности и число каскадов предварительного усиления.
Крпред = Крунч / Крвых (42)
Крпред = 125×103/100 = 125
Определяем число каскадов
n = Крпред / Кр (43) n = 150/100 = 1,25
Таким образом, выбираем два каскада усилителя низкой частоты.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (201)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |