Расчёт супергетеродинного приёмника ДВ, СВ волн
1.1 Введение
Изобретение радиосвязи великим русским ученым А.С. Поповым в 1895 г. тАУ одно из величайших открытий науки и техники.
В 1864 г. английский физик Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, предсказанное еще Фарадеем, а в 1888 г. немецкий ученый Герц экспериментально доказал существование этих волн. Опыт Герца состоял в том, что с помощью катушки Румкорфа в пространстве создавались слабые электромагнитные волны, воспринимаемые тут же расположенным ВлрезонаторомВ». Слабая искра в резонаторе свидетельствовала о приеме высокочастотных электромагнитных колебаний. Казалось, что принцип связи без проводов уже найден, стоит лишь увеличить мощность передающего устройства. Именно по этому пути и шли ученые, которые хотели использовать волны Герца для связи без проводов. Однако это не привело к существенным результатам.
Другим путем пошел А. С. Попов, обратив основное внимание на отыскание возможностей приема очень слабых сигналов, т.е. на повышение чувствительности приемника.
7 мая 1895 г. А.С. Попов на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества в Петербурге демонстрировал прибор, принимающий электромагнитные колебания. Этот прибор был первым в мире радиоприемным устройством; к нему было добавлено регистрирующее устройство и создан грозоотметчик.
Радиоприемное устройство Попова отличалось от приемных устройств предшествующих исследователей (Герца, Лоджа) двумя особенностями: наличием антенны и использованием усиления принятого сигнала.
В дальнейшем Попов значительно повысил чувствительность своего приемника, введя в схему своего радиоприемника колебательный контур, настраиваемый в резонанс с частотой электромагнитных колебаний.
В 1904 г. английский ученый Флеминг изобрел двухэлектродную лампу (диод), а в 1906 г. Ли де Форест ввел в нее третий электрод тАУ управляющую сетку. Электронная лампа вызвала большие изменения в технике радиосвязи. Дальнейшее развитие техники радиоприема было связано с усовершенствованием электронных ламп. С 1918 г. стали применять так называемую регенеративную схему, которая позволила значительно повысить чувствительность и избирательность радиоприемников.
В 1918 г. Армстронг получил патент на схему супергетеродинного приемника. В начале 30-х годов были созданы многосеточные лампы, в связи, с чем супергетеродинные схемы становятся основными для большинства выпускаемых радиоприемников. В 60-е годы началось освоение инфракрасного и оптического диапазонов волн. Развитие радиолокационной техники привело к разработке новых методов усиления слабых электрических колебаний. Были созданы малошумящие усилители СВЧ с использованием ламп бегущей волны, молекулярные и параметрические усилители, усилители на туннельных диодах. Развитие полупроводниковой электроники привело к новому направлению в разработке методов и устройств приема и обработки информации тАУ микроэлектронике. Успехи в развитии современной микроэлектроники позволяют значительно улучшить основные параметры радиоприемников. Замена целых функциональных узлов и блоков радиоприемника интегральными микросхемами, замена конденсаторов переменной емкости или варикапными матрицами позволяют использовать новые методы конструирования радиоприемников, как-то: синтез частот, бесшумная настройка, автоматическая регулировка полосы пропускания при изменении уровня входных сигналов, программное управление приемником и т.д.
Современная технология производства радиоэлектронной аппаратуры, принципиально новые схемные решения, реализация которых стала возможной на ее основе, так как количество элементов и сложность схем при использовании интегральных микросхем перестали быть ограничивающими факторами, позволили резко повысить качественные показатели всех видов радиоприемных устройств.
Современные радиоприемные устройства обеспечивают надежную связь с космическими станциями, работают в системах спутниковой связи, в многотысячекилометровых радиорелейных линиях. Судовождение, авиация немыслимы сегодня без совершенных радиолокационных станций.
Современная научно-техническая революция находит свое яркое выражение в бурном развитии радиотехники, в частности техники радиоприемных устройств.
1.2 Эскизный расчет приемника
Вариант№20
Параметры приемника:
- Диапазон принимаемых частот fнчfв, кГц тАжтАжтАжтАж.............ДВ, СВ.
- Чувствительность на магнитную антенну Еа, мВ/м тАжтАжтАжтАж.тАжтАжтАжтАж 3
- Селективность по соседнему каналу Оґск, дБтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.40
- Селективность по зеркальному каналу Оґзк, дБ тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж30
- Выходная мощность Pвых, Вт .тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж0,15
- Спектр воспроизводимых частот FнчFв, ГцтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.300ч3500
- Неравномерность частотной характеристики М, дБ тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.12
- Коэффициент нелинейных искажений Кг, %.тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж8
- Действие АРУ на входе тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.25дБ
на выходетАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.6дБ
- Вид питания тАУ батарея 6В
- Рассчитать принципиальную схему каскадов АД и УННЧ
- Рассчитать частотную характеристику УНЧ
1.2.1 Определение и выбор типа радиоприемного устройства
Для выбора типа радиоприемного устройства воспользуемся ГОСТ 5651-89. Аппараты по электрическим и электроакустическим параметрам подразделяют на три группы сложности: высшую (0); первую (1) и вторую (2). Брем таблицу с трактом АМ тАУ это тракт приема программ радиовещательных станций в диапазонах ДВ, СВ и КВ, а диапазон нашего приемника ДВ, СВ. Но мы не берем высшую группу сложности, так как наш радиоприемник не совпадает с ней ни по одному параметру.
Тракт АМ
Табл. №1
Наименование параметра
|
Норма для аппаратов группы сложности
|
1
|
2
|
- Чувствительность, ограниченная шумами, при отношении сигнал/шум не менее 20дБ:
по напряжению со входа для внешней антенны, мкВ не хуже в диапазонах:
ДВ
СВ
по напряженности поля, мВ/м, не хуже, в диапазонах:
ДВ
СВ
- Диапазон воспроизводимых частот звукового давления всего тракта при неравномерности частотной характеристики звукового давления 14 дБ в диапазоне СВ и 18 дБ в диапазоне ДВ, Гц, не уже для стационарных аппаратов . для переносных аппаратов
- Общие гармонические искажения всего тракта по электрическому напряжению на частоте модуляции 1000 Гц, при М=0,8; Рвых = Рвых ном (Uвых = Uвых ном), %, не более
- Отношение сигнал/фон с антенного входа для аппаратов с питанием от сети переменного тока, дБ, не менее
|
100
100
1,5!
0,7
50-6300
125-5600
4
46
|
По ТУ !
По ТУ!
По ТУ
По ТУ !
125-3550
315-3150!
5
40
|
Наименование параметра
|
Норма для аппаратов группы сложности
|
1
|
2
|
5. Действие автоматической регулировки усиления:
изменение уровня сигнала на входе, дБ
изменение уровня сигнала на выходе, дБ, не более
6. Односигнальная избирательность по соседнему каналу при расстройке В±9 кГц, дБ, не менее
7. Односигнальная избирательность по зеркальному каналу, дБ, не менее, в диапазонах:
ДВ (на частотах 200 кГц)
СВ (на частотах 1000 кГц, по ТУ)
|
46
10
40
50(40)**
36
|
30!
10!
По ТУ!
40(26)**
34(20)**
|
* Для аппаратов объемов менее 0,001 м3 диапазон устанавливают в ТУ.
** Для аппаратов объемом менее 0,001 м3.
При сравнении параметров приведенных в таблице с параметрами нашего приемника, во втором классе приемника (2) было найдено 7 совпадений (отмеченных знаком !), тогда как в первом классе (1) тАУ лишь 1 совпадения (отмеченных знаком !). В первом случае совпали чувствительность магнитной антенны, действие автоматической регулировки усиления, односигнальная избирательность по соседнему каналу и диапазон воспроизводимых частот. Во втором случае совпала лишь чувствительность магнитной антенны.
На этом основании я выбираю 2 класс сложности радиоприемного устройства.
1.2.2 Выбор поддиапазонов и их границ
Если при неизменной индуктивности контура не может быть обеспечено перекрытие всего диапазона приемника переменным конденсатором, а также для удобства и большей точности установки частоты и настройки приемника на станции диапазона коротких и ультракоротких волн, диапазон приемника делится на отдельные поддиапазоны. Предварительный выбор числа усилительных каскадов и избирательных контуров приемника необходимо производить на каждом поддиапазоне отдельно. Поэтому предварительный расчет приемника необходимо начинать с выбора числа необходимых поддиапазонов и определения их границ.
В радиовещательных приемниках разбивка на поддиапазоны производится согласно ГОСТ 5651-89. В соответствии с этим дополнительно на поддиапазоны разбивается только КВ. диапазон, а остальные проверяются на обеспечение выбранным блоком переменных конденсаторов заданного перекрытия частот. Диапазон КВ. радиовещательного приемника обычно делится на 2-3 поддиапазона или выделяется несколько растянутых поддиапазонов.
Так как в технических требованиях на приемник границы поддиапазонов и их количество не заданы, мы рассчитываем коэффициент перекрытия всего диапазона. Выбираем двух секционный блок конденсаторов переменной ёмкости Тесла Cmin=5пф и Cmax=385пф, габаритные размеры блока 25*25*25мм. Определяем коэфицент диапазона Кд, задавшись ёмкостью схемы Ссх=30пф, по формуле:
Кд = (Сk max+Ссх)/(Сk min+Cсх) = (385+30)/(5+30) = 3,44
По формуле: Кд.с.= fтАІc max/fтАІc min определяем требуемый коэфицент диапазона по частоте Кд. с, предварительно рассчитав fтАІc max и fтАІc min по формулам:
fтАІc max = 1.02*fc max,
fтАІc min = fc min/1.02,
Так как мне не заданы частоты диапазонов ДВ и СВ то по ГОСТ 5651-64 я принимаю для ДВ: 150ч408кГц ; для СВ: 525ч1605кГц
Для (ДВ): fтАІc max= 1.02*408 =416,16кГц fтАІc min=150/1.02 = 147,05кГц ,
Кд.с=416,16/147,05=2,8
Для (СВ): fтАІc max= 1.02*1605=1637.1кГц fтАІc min= 525/1.02 =514.7кГц
Кд.с=1637,1/514,7=3,180
Проверяем выполнение условия чтобы КдтЙеКд.с:
Для (ДВ): 3,44>2,8 для (СВ): 3.44>3.180,
Так как условие выполняется то в приёмнике применяется один диапазон для (ДВ), и один диапазон для (СВ).
1.2.3 Проверка перекрытия поддиапазонов
После выбора блока переменных конденсаторов необходимо проверить, сможет ли он обеспечить перекрытие всех поддиапазонов приемника.
Порядок расчета:
1. Определяется эквивалентная емкость схемы СтАЩсх, при которой выбранный ранее блок переменных конденсаторов обеспечит перекрытие данного поддиапазона kтАЩпд.
Для (ДВ) и для (СВ):
СтАЩсх = (Сmax тАУ Кд2Сmin) / (Кд2 тАУ 1) = (385 тАУ 3,442тИЩ5) / (3,442 тАУ 1) = 325,83/10,83=30,08пф
2. Так как на всех поддиапазонах СтАЩсх > 0, то необходимо вычислить действительную емкость схемы:
Ссх = См + СL + Свн = 15 + 15 = 30 пФ
где См тАУ емкость монтажа (см. табл. №3)
СL тАУ собственная емкость катушки контура (см. табл. №3)
Свн тАУ емкость, вносимая в контур электронным прибором на рабочей частоте. Емкость, вносимую в контур электронным прибором на рабочей частоте, мы не вычисляем и принимаем равной 0.
Табл. №3
Диапазон
|
Емкость монтажа См, пФ
|
Емкость катушки СL, пФ
|
Длинные волны (ДВ)
Средние волны (СВ)
Короткие волны (КВ)
Ультракороткие волны (УКВ)
|
5 ч 20
5 ч 15
8 ч 10
5 ч 6
|
15 ч 20
5 ч 15
4 ч 10
1 ч 4
|
3. Так как СсхтАЩ тЙИ Ссх (на всех поддиапазонах), то дополнительную емкость можно не определять. И, следовательно, блок конденсаторов выбран, верно.
4. Эквивалентная емкость входной цепи:
Для (ДВ) и для (СВ.):
Сэ = (Ckmin + СсхтАЩ) ч (Ckmax + СсхтАЩ) = (5 + 30,08) ч(385 + 30,08)= 35,08ч415,08 пФ
- Выбор промежуточной частоты
Величина промежуточной частоты выбирается из следующих соображений:
- Промежуточная частота (fпр) не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;
- Промежуточная частота не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.
- Для получения хорошей фильтрации промежуточной частоты на выходе детектора должно быть выполнено следующее условие:
fпр тЙе10Fв ,
где Fв тАУ верхняя частота модуляции.
4. С увеличением промежуточной частоты:
- увеличивается избирательность по зеркальному каналу;
- уменьшается избирательность по соседнему каналу;
- расширяется полоса пропускания;
- уменьшаются входное и выходное сопротивления электронных приборов, что приводит к увеличению шунтирования контуров, а так же понижается крутизна характеристики транзисторов;
- ухудшается устойчивость УПЧ;
- уменьшается коэффициент усиления на каскад за счет уменьшения резонансного сопротивления контура и ухудшения параметров электронных приборов;
- уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника;
- облегчается разделение трактов промежуточной и низкой частоты, что позволяет упростить фильтр на выходе детектора;
- увеличивается надежность работы устройства автоматической подстройки частоты;
- уменьшаются размеры контуров и блокировочных конденсаторов.
5. С уменьшением промежуточной частоты:
- увеличивается избирательность по соседнему каналу;
- уменьшается избирательность по зеркальному каналу;
- сужается полоса пропускания;
- увеличиваются входное и выходное сопротивления электронных приборов, что приводит к уменьшению шунтирования контуров, а так же увеличивается крутизна характеристики транзисторов;
- улучшается устойчивость УПЧ;
- увеличивается коэффициент усиления на каскад;
- понижается коэффициент шума.
Табл. №4
Тип приемного устройства
|
Промежуточная частота
|
Радиовещательный АМ и ЧМ
|
465В±2 кГц; 6,5В±0,1 МГц
|
В соответствии с таблицей №4, я выбираю промежуточную частоту равную 465В±2кГц.
1.2.5 Определение ширины полосы пропускания
Ширина полосы пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика корреспондента, а также нестабильностью частоты передатчика корреспондента и гетеродина приемника.
Необходимая ширина полосы частот излучения передатчика 2тИЖfп зависит от вида передачи и модуляции, и определяется следующим образом:
1. При двух полосной амплитудной модуляции (АЗ)
2тИЖfп = 2Fв = 2тИЩ3500Гц = 7000Гц=7кГц
где Fв тАУ верхняя (максимальная) частота модуляции.
2. При однополосной амплитудной модуляции:
с подавлением одной боковой полосы (АЗН и АЗА)
2тИЖfп = Fв = 3500Гц=3,5кГц
с подавлением одной боковой полосы и несущего колебания (АЗJ)
2тИЖfп = Fв - Fн = 3500 тАУ300 = 3200Гц=3,2кГц
где Fн тАУ нижняя (минимальная) частота модуляции.
1.2.6 Распределение заданной неравномерности усиления в полосе пропускания.
Для обеспечения необходимого минимума частотных искажений в области верхних звуковых частот каждому радио приёмному устройству в технических условиях задаётся наименьшее ослабление на краях полосы пропускания. Для радио вещательных приёмников это ослабление задано в ГОСТ 5651-65.
При проектировании заданная величина ослабления распределяется по отдельным трактам приёмника. Практикой установлено, что наиболее приемлемым является распределение ослабления на краях полосы пропускания приёмника по отдельным трактам, приведенное в таблице№5:
Ослабление на краях полосы пропускания не более, дб
|
Тип приёмника
|
Частота, кГц
|
Всего тракта
|
Тракта РЧ
|
Тракта ПЧ1
|
Тракта ПЧ2
|
УННЧ
|
УНЧ
|
Радио вещательные приёмники:
С АМ
С АМ
iМ
Транзисторный АМ с магнитной антенной
|
<250
>250
>250
>250
|
18
14
14
14
|
4ч8
1ч3
0
3ч6
|
6ч8
6ч8
6
4ч8
|
-----
-----
-----
-----
|
1ч2
1ч2
2ч3
1.5ч2
|
1ч2.5
1ч2.5
3ч4
1.5ч2
|
В приёмниках с магнитной антенной, где для увеличения эффективной действующей высоты магнитной антенны и избирательности по зеркальному каналу эквивалентное качество контуров входной цепи может быть сделано достаточно высоким (порядка 100ч200), увеличивают ослабление тракта радиочастоты до 3ч6дб, соответственно уменьшая ослабление в тракте УПЧ и УНЧ.
1.2.7 Определение эквивалентной добротности и число контуров тракта радиочастоты.
В зависимости от заданной величины ослабления зеркального канала определяется необходимая минимальная добротность контура преселектора. Зададимся только входным контуром без УРЧ и определим минимальную эквивалентную добротность контура Qэк.зк, обеспечивающую заданное ослабление зеркального канала: nc=1
nc
Qэк.зк = Se.зк / {(fРЖзк/fРЖc max)-1}, где Seзк- заданное ослабление зеркального канала в относительных единицах; fэк =fc max+2*fпр. Далее выбирают конструктивную добротность контуров преселектора Qкон, ориентировочное значение которой приведено в таблице №6:
Диапазон волн.
|
Конструктивная добротность контура с ферритовым сердечником.
|
Километровый (ДВ)
|
90ч140
|
Гектометровый (СВ.)
|
100ч160
|
Декаметровый (КВ.)
|
140ч190
|
Потом проверяют выполнение условия: Qэк.зктЙд(0,5ч0,7)Qкон. Далее рассчитывают полосу частот входного сигнала П и максимальную добротность контура входной цепи или входной цепи и УРЧ Qэк.п. при которой частотные искажения в заданной полосе не превышают допустимых, полученных при распределении их между каскадами:
П=2*(Fm max + тИЖfсопр + тИЖfг), где тИЖfсопр-допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для километрового и гектометрового диапазона выбирают равной 3ч5кГц; тИЖfг- возможное отклонение частоты гетеродина, равное (0,5ч1)*0,001*fcmax;
Fcmin MРЖ-1
Qэк.п= ,
П.
Где М- частотные искажения преселектора, при отсутствии в приёмнике УРЧ М=Мпрес/2, при наличии УРЧ М=Мпрес. Должно выполнятся условие:
Qэк.п.тЙеQэк.зк
Fm max= Fc max-Fc min=3500-300=3200Гц=3,2кГц.
Для ДВ:
Qэк.зк = 31,6/{(1790244/166464)-1}=3.2
Выбираю конструктивную добротность Qкон=90
Проверяю выполнение условия Qэк.зктЙд(0,5ч0,7)Qкон: 3.2тЙд45ч63, условие выполняется, принимаем рассчитанное Qэк.зк.=3,2
тИЖfсопр тАУ для ДВ и для СВ выберают(3ч5)кГц, выберу тИЖfсопр= 5кГц; тИЖfг= 1*0,001*fс max= 1*0.001*408кГц= 0,408кГц
П.= 2*(3,2+5+0,408)=17,216кГц
Qэк.п= (150кГц* (3/2)РЖ-1)/17,216кГц= 167,70/17,216=10,89
Проверяю выполнение условия Qэк.птЙеQэк.зк : 10,89тЙе3,2, условие выполняется, следовательно выбираем рассчитанное Qэк.п=10,89 и УРЧ применять не надо.
Для СВ.:
Qэк.зк= 31,6/{(2535/1605)РЖ-1}тЙИ22
Выбираю конструктивную добротность Qкон=140.
Проверяю выполнение условия: Qэк.зктЙд(0,5ч0,7)Qкон: 22тЙд70ч98, условие выполняется, принимаем рассчитанное Qэк.зк=22.
тИЖfсопр=5кГц; тИЖfг(0,5ч1)*0,001*1605кГц=0,8ч1,6кГц, выбираю тИЖfг=1кГц.
П.=2*(3,2+5+1)=18,4кГц.
Qэк.п= (525* (3/2)РЖ-1)/18,4=31,9.
Проверяю выполнение условия:
Qэк.птЙеQэк.зк; 31,9тЙе22, условие выполняется следовательно выбираю рассчитанное Qэк.п=31,9 и УРЧ применять не надо.
1.2.9 Определение типов и числа контуров тракта промежуточной частоты.
Группа сложности приёмника
|
АМ тракт
|
Тип А3
|
Селективная система
|
Преобра- зователь
|
УПЧ-1
|
УПЧ
Оконе- чное
|
высшая
|
ПТ
БПТ
|
ФСС-3,4
ПКФ
|
К
К
|
К
Р
|
ДКС
|
К
К
|
ДПФ
ФСС-3,4
|
ДПФ: К
К
|
ИС
|
ПКФ
|
РИС
|
РИС: К
|
1
|
ПТ;
БПТ
|
ФСС-3,4
К
|
К
ФСС-3,4
|
К
К
|
ДКС
|
К
|
ФСС-3,4
|
К
|
ИС
|
ПКФ
|
РИС
|
РИС; К
|
|
2
|
БТП
|
ФСС-3,4
К
|
К
ФСС-3,4
|
К
К
|
ДКС
|
К
|
ФСС-3,4
|
К
|
ИС
|
ПКФ
ПКФ
|
К
РИС
|
РИС
РИС
|
Таблица№7:
Исходя из таблицы №7 для приёмника 2-го класса сложности я выбираю ПЧ на биполярном транзисторе, нагруженным либо на ФСС-3,4; либо на одиночный колебательный контур.
Схему ПЧ выбирают либо с совмещённым, либо с отдельным гетеродином, так как мой приёмник 2-го класса сложности то я выбираю схему
ПЧ с отдельным гетеродином нагрузкой которого является ФСИ, состоящий из LC контуров. Избирательность по соседнему каналу, которая обеспечивается входной цепью.
SeтАІ=(N+1)*20lg 1+(2*тИЖf*Qэк./fc max)РЖ дБ, где N- число каскадов УРЧ, тИЖf- стандартная расстройка, равная 9кГц для километрового, гектометрового и декаметрового диапазонов; fc max- максимальная частота сигнала; Qэк.-ранее выбранная добротность контуров входной цепи и УРЧ.
Значение Seфси рассчитывают по формуле:
Seфси =Se-(SeтАІ+Seупчобщ),дБ. Таблица№8
параметр
|
ПФ1П-1
|
Пф1П-2
|
ПФ1П-001
|
ПФ1П-013
|
Средняя частота полосы пропускания, кГц
|
465В±2,5
|
465В±2,5
|
465В±2,5
|
465В±2,5
|
Ширина полосы пропускания на уровне, дб, кГц
|
6,5-10,0
|
8,5-12,5
|
7,0-10,5
|
9,5-13,5
|
Неравномерность затухания в полосе пропускания, дб, не более
|
3
|
3
|
1
|
1
|
Затухание в полосе пропускания, дб, не более
|
12
|
12
|
4,5
|
4,5
|
Избирательность по соседнему каналу (ослабление при расстройке В±9кГц), дб, не менее
|
41
|
38
|
12
|
9
|
Согласующие сопротивления, кОм со стороны:
Входа
Выхода
|
1,2
0,68
|
1,2
0,68
|
2
1
|
2
1
|
Для (ДВ):
SeтАІ=(0+1)*20lg 1+(2*9*9.74/408 )РЖ = 20*lg1,08=0,73дб
Seфси=30-(0,73+6)=23,27дб
Для (СВ):
SeтАІ=(0+1)*20lg 1+(2*9*31.9/1605)РЖ = 0.52дб
Seфси=30-(0,52+6)=23,48дб
Пфси =П./а, где, а=0,8ч0,9 тАУ коэффициент расширения полосы. Выбираю, а=0,85
Пфси =7кГц/0,85=8,2кГц
Для определения количества звеньев рассчитывают необходимую эквивалентную добротность контуров ФСИ:
Qэк.фси= 2*1,41*fпр/Пфси=2*1,41*465/8,2=160
Максимальная конструктивная добротность контуров ФСИ Qконфси=200. Должно выполнятся условие:
Qэк.фситЙд(0,6ч0,8)*Qконфси
160тЙд120ч160 тАУ условие выполняется.
Относительная расстройка и обобщенное затухание:
О±e=2*тИЖf/Пфси = 2*9/12,5=1,44
ОІe=2*fпр/Qэкфси *Пфси =2*465/160*12,5=0,465
подставляя эти значения в графики, получаем Se1=6дб
определяем необходимое число звеньев по формуле:
Для ДВ:
Nфси= Seфси/Se1=23,27/6=3,87тЙИ4
Для СВ:
Nфси= Seфси/Se1=23,48/6=3,91тЙИ4
Исходя из полученного коэффициента видно, что нагрузкой моего ПЧ будет являться 4-х звенный ФСИ состоящий из LC контуров.
1.2.10 Выбор транзисторов приёмника для тракта радио частоты и промежуточной частоты.
В целях унификации в тракте РЧ и ПЧ используются одни и теже транзисторы. Выбор транзисторов осуществляется исходя из следующих соображений:
- FmaxтЙд0.1fгр
- UkтЙеEи
Выбираю транзистор ГТ309Б
Fгр=80МГц и Eкmax=10В
Проверяю выполнение условий 1 и 2:
- FmaxтЙд0,1fгртЙд0,1*80=8МГц
- Uk=10ВтЙеEи=6В
Условие выполняется, следовательно, транзистор выбран правильно, выписываю основные параметры в таблицу№9
Тип транзистора
|
Ik,
ma
|
Uk,
B
|
S,
ma/B
|
h21э
|
C12,
пФ
|
g11э,
сим
|
Rвх,
кОм
|
h22э,
мксим
|
h11э,
Ом
|
ГТ309Б
|
10
|
5
|
26
|
120
|
5
|
0,001
|
1,25
|
5
|
38
|
Тип транзистора
|
ПДк,
мксек
|
Ск,
пФ
|
rб, Ом
|
gi,
сим
|
g,
сим
|
ГТ309Б
|
0,0005
|
10
|
75
|
0,0000045
|
0,00021
|
Так как параметры транзистора рассчитаны определённой частоте, чаще всего 1000Гц, то необходимо пересчитать его параметры на f0=465кГц
Вычисление высоко частотных параметров транзистора:
- определяем параметры транзисторов при токе Ik2=1ma:
A=Ik2/Ik1=1/10=0.1; S0тАЩ=A*S0=0.1*26=26ma/B;
gтАЩ=A*g=0.1*0,00021=0,000021сим;
gтАЩi=A*gi=0.1 * 0,0000045=0,00000045сим;
ПДтАЩ=А*ПД=0,1*0,5=0,05нсек=0,00005мксек;
- определяем вспомогательные коэффициенты:
Н=S0тАЩ*rб/1000=2.6*75/1000=0.195;
Ф=S0тАЩ*rб*Ck/ПДтАЩ*1000000000=2.6*75*10/0.0005*1000000000=0,0039сим
Б=ПДтАЩ/rб*(1-gтАЩ*rб)*1000000=(0,00005/75)*(1-0,000021*75)*1000000= =0,6656пФ
v=2*ПА*f0*ПДтАЩ=2*3.14*0,465*0,00005тЙИ0,00015
3.Определяем входное сопротивление транзистора:
gвх=gтАЩ+vРЖ/rб=0,000021+0,00015РЖ/75тЙИ0,000021сим
Rвх=1/gвх=1/0,000021=47619ОмтЙИ48кОм
4. Определяем выходное сопротивление транзистора:
gвых=giтАЩ+vРЖ*Ф=0,00000045+0,00015РЖ*0,0039тЙИ0,00000045сим
Rвых=1/gвых=1/0,00000045=2222222,22тЙИ2,2Мом
5.Определяем входную ёмкость:
Свх=Б=0,6656пФ
6.Определяем выходную ёмкость:
Свых=Ск*(1+Н)=10*(1+0,195)=11,9 5пФ
7.крутизна характеристики:
S=S0тАЩ=26ma/B
Для удобства выписываю ВЧ параметры транзистора на рабочей частоте fтЙд465кГц в таблицу№10:
Тип
транзистора
|
Ik,
ma
|
ПД,
мксек
|
Ск,
пФ
|
S,
ma/B
|
Rвх,
кОм
|
Rвых,
МОм
|
Свх,
пФ
|
Свых,
пФ
|
ГТ309Б
|
1
|
0,00005
|
10
|
26
|
48
|
2.2
|
0.6656
|
11.95
|
1.2.11. Определение требуемого усиления до детектора:
Определение требуемого усиления до детектора:
При приёме на магнитную антенну чувствительность задаётся напряжённостью электрического поля Е в точке приёма, обеспечивающей на выходе приёмника нормальную выходную мощность.
Амплитуда напряжения на выходе первого каскада приёмника.
Umвх=Е*hд*Qэ*m2,мВ, где
Е - заданная напряжённость поля в точке приёма, мВ/м
hд. тАУ действующая высота магнитной антенны, м; на ДВ и СВ можно принять hд=0,02ч0.04м
Qэ тАУ эквивалентная добротность контура входной цепи;
m2 тАУ коэффициент включения входа электронного прибора в контур входной цепи.
m2= (dэп-dкон)*(Rвх/ПБmax), где ПБmax тАУ характеристическое сопротивление контура;
ПБmax=159/(fcmax[МГц]*(Скмин+Ссх) [пФ]),
Rвх тАУ сорпотивление первого каскада приёмника, т.к. УРЧ отсутствует, то
Rвх=1/(0,8*g11э)
dэп=1/Qэк
dкон=1/Qкон
Необходимый коэффициент усиления берут с запасом из тАУ за разброса параметров, неточной настройки контуров и т.д.
КнтАЩ=(1.4ч2)*Кн
Для ДВ:
dэп=1/Qэк=1/10,89=0,091
dкон=1/Qкон=1/90=0,011
Rвх=1/(0,8*g11э) = 1/(0,8*0,001)=1250Ом=1,25кОм
ПБmax=159/(fcmax[МГц]*(Скмин+Ссх) [пФ])=159/0,408*(11,9+30)=2,3 кОм
m2= (dэп-dкон)*(Rвх/ПБmax)= (0,091 -0,011)*(1,25/2,3)=0,043
Umвх=Е*hд*Qэ*m2=0,003*0,03*10,89*0,043=47,6мкВ
Кн=Uвхd/1.41*Uвх=0,6 /1,41*0,0000476=8939раз
Определяем коэффициент усиления с запасом на 40%:
КнтАЩ=1,4*8939тЙИ12520раз
Для СВ:
dэп=1/Qэк=1/31,9=0,031
dкон=1/Qкон=1/140=0,007
Rвх=1/(0,8*g11э) = 1/(0,8*0,001)=1250Ом=1,25кОм
ПБmax=159/(fcmax[МГц]*(Скмин+Ссх) [пФ])=159/1,605 *(10+30)=2,47 кОм
m2= (dэп-dкон)*(Rвх/ПБmax)= (0,031-0,007)*(1,25/2,47)=0,012
Umвх=Е*hд*Qэ*m2=0,003*0,04*31,9*0,012=45,93мкВтЙИ46мкВ
Кн=Uвхd/1.41*Uвх=0.6 /1.41*0,000045936=9263раз
Определяем коэффициент усиления с запасом на 40%:
Кн.тАЩ=1.4*9263тЙИ13000раз
Определение числа и типов усилительных каскадов до детектра:
Так как УРЧ отсутствует, то рассчитываем коэффициент усиления Ку. Для начала выберем 2 каскада УПЧ, nпр=3;
для УПЧ:
Ку=6,3* S/f*Ck =6.3* 34/0.465*2,8=32,1
для ПЧ:
Кпр=6,3* Sc/Fc*Ck=6.3* 26/1.605*2,8=15раз
Определяю общий коэффициент усиления Кобщ
Кобщ=Кпр*Купч^(nпр-1)=8*15,96^3-1=15*32,1РЖ=15456
Так как Кобщ>КнтАЩ для ДВ и Для СВ то хватет 2 каскадов УПЧ
Первый каскад УПЧ будет апериодический, а второй широкополосный.
Выбор схемы АРУ и числа регулируемых каскадов:
Выбираю схему АРУ с задержкой, работающую на принципе изменения эмиттерного тока за счёт подачи регулирующего напряжения в цепь базы транзистора.
Рассчитываем необходимые пределы изменения коэффициента усиления регулируемых каскадов по формуле:
nн=Д-В, где:
Д-заданное изменение сигнала на входе приёмника, дб
В- заданное изменение сигнала на выходе приёмника, дб
nн=25-6=19дб
Считая что регулируемые каскады идентичны, определяют необходимое количество регулируемых каскадов по формуле:
NАРУ=nн/20*lgn, где n-изменение коэффициента усиления одного регулируемого каскада
Зададимся n=10, тогда:
NАРУ=19/20*lg10=0.95≈1
В соответствии с рекомендациями по выбору схемы АРУ в качестве регулируемого каскада используем первый каскад УПЧ по апериодической схеме.
1.2.12.Эскизный расчёт тракта низкой частоты:
Выбор типа электродинамического громкоговорителя:
Исходными данными, необходимыми для выбора динамического громкоговорителя, являются:
- номинальная выходная мощность: Рвых=0,15Вт
- полоса воспроизводимых частот: Fн=300ГцчFв=3500Гц
- неравномерность частотной характеристики:
- среднее звуковое давление при заданной номинальной мощности:
Применяемые в транзисторных переносных приёмниках электродинамические громкоговорители должны иметь маленькие размеры. Исходя, из этих соображений я выбираю громкоговоритель типа: 0,2ГД-1, с параметрами:
Таблица№11:
тип
|
Pном,
Вт
|
Диап. F(Гц)
|
Среднее
Звуковое
Давление
|
Полное
Сопротивление
Звуковой катушки, Ом
|
Габариты
мм
|
Вес,
гр
|
Fн
|
Fв
|
н/мРЖ
|
бар
|
0,2ГД-1
|
0,200
|
300
|
10000
|
0,18
|
1,8
|
6В±0,6
|
60*25
|
50
|
Выбор типа схемы и транзисторов для выходного каскада:
В качестве оконечных каскадов усилителей низкой частоты можно использовать как однотактные, так и двухтактные схемы. Схема выходного каскада определяется назначением усилителя и требованиями, предъявляемыми, к нему. Так как у моего усилителя Рвых=0,150Вт, то я выбираю двухтактный каскад в режиме класса АВ на маломощных транзисторах.
Выбор транзисторов производится, исходя из следующих соображений:
- предельно допустимая мощность рассеяния на один транзистор Ркмакс должна превышать рассеиваемую на коллекторе мощность Рк, которую можно вычислить по формуле:
Рк=0,4*РнтАЩ/ О·унч *ОѕВІ, где
РнтАЩ=Рн/2-номинальная мощность, заданная по условию, приходящаяся на один транзистор.
Рк-мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора.
О·унч-КПД выходного каскада =1
Оѕ-коэффициент использования коллекторного напряжения=0,8ч0,95; выбираю 0,9
РнтАЩ=0,150/2=0,075Вт=75мВт
Рк=0,4*0,075/1*0,9РЖ=0,037ВттЙИ37мВт
Выбираю транзистор: КТ315А, у которого Ркмакс=150мВт; Екмакс=25В
- Проверяю выполнение условия:
ЕктЙд(0,3ч0,4)Екмакс
6ВтЙд(0,3ч0,4)*25=7,5ч10
Условие выполняется, следовательно, транзистор выбран правильно.
Выбор транзисторов для каскадов УННЧ:
В большинстве случаев каскады УННЧ могут быть выполнены на маломощных транзисторах. При этом, если усиливаемые частоты не превышают единиц килогерц, выбор транзисторов производится по низкочастотным параметрам из следующих соображений:
- минимальной стоимости;
- наибольшей величины коэффициента усиления (В) в схеме с общим эмиттером.
Выбираю транзистор КТ315Б т.к. он дешевый и имеет большёй коэффициент усиления.
Таблица№12:
Тип
|
Тракт
|
Ikmax,ma
|
Pkmax, mBt
|
Ukэ, В
|
fгр
|
h21э
|
КТ315А
|
УНЧ
|
100
|
150
|
25
|
100
|
20ч90
|
КТ315Б
|
УННЧ
|
100
|
150
|
20
|
100
|
50ч350
|
1.2.13.Обоснование структурной схемы приёмника по результатам эскизного расчёта.
На основании проведённого мной эскизного расчёта приёмника я составляю его блок-схему с указанием числа каскадов и особенностей каждого тракта.
В этой схеме входная цепь приёмника с магнитной антенной содержит два поддиапазона: поддиапазон километровых волн (ДВ) и поддиапазон гектометровых волн (СВ). Связь контура входной цепи с транзистором преобразователя частоты трансформаторная. Преобразователь частоты (ПЧ) собран по схеме с отдельным гетеродином. Нагрузкой в цепи коллектора служит 4 звена ФСС ПФ1П-2, связь ФСС с выходом смесителя и входом УПЧ индуктивная. Первый каскад УПЧ собран по апериодической схеме, второй широкополосный, одноконтурный с частичным включением контура в цепь коллектора. Диодный детектор собран по последовательной схеме с разделённой нагрузкой. Для автоматической регулировки усиления используется схема АРУ с задержкой включенная в цепь эмиттера УПЧ собранного по апериодической схеме. Каскад УННЧ собран по резистивной схеме с непосредственным включением нагрузки, каскад УНЧ выполнен по безтрансформаторной схеме на одиночной паре комплементарных транзисторов.
1.3 Расчётная часть проекта:
1.3.1 Подробный расчёт каскада АД:
Требования, предъявляемые к АД, сводятся к обеспечению следующих качественных показателей:
- возможно большего коэффициента передачи, который определяется отношением напряжения НЧ на выходе детектора к напряжению ВЧ на его входе;
- возможно меньших частотных и нелинейных искажений;
- возможно большего входного напряжения;
- возможно меньшего ВЧ напряжения на его выходе.
Расчёт детектора сводится к выбору схемы и ее элементов так, чтобы перечисленные требования удовлетворялись наилучшим образом.
Выбираю последовательный полу проводниковый детектор с разделённой нагрузкой, так как он удовлетворяет всем моим заданным требованиям, и обеспечивает регулировку уровня сигнала.
- Диоды рекомендуется выбирать исходя из условия:
Rобр>>Rн>>Rпр
Выбираю диод Д9Б, так как у него Rобр>>Rпр.
Определяю сопротивление нагрузки детектора:
Rн=2*Кд*Rвх, где Кд - коэффициент передачи детектора, так как Uвх.д=0,6В, то Кд=0,2ч0,4 выбираю Кд=0,4.
Rвх- входное сопротивление детектора 4,6кОм
Rн=2*Кд*Rвх=2*0,4*4,6=3,68кОм.
- Так как сопротивление нагрузки детектора одного порядка с входным сопротивлением УНЧ, величины сопротивлений R1 и R2 определяю по номограмме 9.18 в учебнике В.Д. Екимова.
Получаю R2=1,6кОм.
Принимаю R2=1.5 кОм из ряда Е6, типа СП3-10М с выключателем.
Определяю R1=Rн-R2=3,68-1,5=2,18кОм.
Принимаю R1=2,2кОм из ряда Е6, типа МЛТ-0,25.
- Определяю общее сопротивление нагрузки переменному току:
- Определяю общее сопротивление нагрузки постоянному току:
Rн==R1+R2=2,2+1,5=3,7кОм
Так как Rн≈/Rн==3,12/3,7=0,84>0,8 то нелинейные искажения не будут превышать нормы.
- Определяю величину эквивалентной ёмкости, шунтирующей нагрузку детектора:
- Определяю величину ёмкости С2, обеспечивающую фильтрацию на промежуточной частоте:
Принимаю С2=6800пФ
- Определяю величину ёмкости С1:
С1≤Сэ-С2=18532,81-6800=11,732,81пФ
Принимаю С1=6800пФ
- Проверяется величина эквивалентной ёмкости:
СэтАЩ=C1+C2=6800+6800=13600пФ
Так как СэтАЩ=13600<Сэ=18532,81пФ, то расчёт выполнен правильно.
1.3.2. Подробный расчёт каскада УННЧ:
Для предварительного усиления выбираю резистивный каскад
Исходные данные для расчёта:
1. Полоса усиливаемых частот
|
Fн-Fв=300-3500Гц
|
2. Коэффициент частотных искажений на нижней частоте за счёт Сс
|
Мнс=1,5дб
|
3. Коэффициент частотных искажений на нижней частоте за счёт Сэ
|
Мнэ=1,5дб
|
4. Коэффициент частотных искажений на верхней частоте
|
Мв=1,5дб
|
5. Напряжение питания каскада
|
Ек=6В
|
6. Температура окружающей среды
|
T=00С÷+300C
|
7. Параметры транзистора следующего каскада
|
Iвх м сл=2мА
Uвх м сл=1,5В
Rвх Тр сл=4кОм
Ксл=20
Fгр мин=300кГц
Ск макс=10пФ
Rвх об сл=50кОм
R1сл=50кОм
R2сл=10кОм
|
- Определяю максимальный ток коллектора:
Rкор=0,4*Eк/Iк0=0,4*Eк/1,5*Iвхмсл=0,4*6/1,5*0,002=800Ом
Iкм=Iвхсл+(Uвхмсл/R2сл)+(Uвхмсл/Rкор)=0,002А+0,8/10000+0,8/800= 0,002А+0,00008А+0,001А=0,00308А=3,08мА
- Определяю Ik0:
Ik0=(1,05÷1,2)*Ikm=3,234мА÷3,696мА, выбираю 3,5мА
- Так как в пункте 1.2.12. я выбрал транзистор КТ315Б, то выписываю его параметры:
Iк макс
|
βмакс
|
βмин
|
Uкэмакс
|
fгр
|
Uкэ0
|
Rмм
|
Ск
|
100мА
|
350
|
50
|
30В
|
100МГц
|
15В
|
670 0С/Вт
|
7пФ
|
- Рассчитываю сопротивления Rэ и Rк:
Rк=0,4*Ек/Iк0=0,4*6В/3,5мА=685,71Ом
Rэ=0,2*Ек/Iк0=0,2*6В/3,5мА=342,85Ом
Принимаю
Rк=1кОм по ряду Е24 типа МЛТ- 0,125
Rэ=360Ом по ряду Е24 типа МЛТ- 0,125
- Рассчитываю напряжение Uкэ0:
Uкэ0=Ек-Iк0*Rк- Iк0*Rэ=6В-3,5мА*1000Ом-3,5мА*360Ом=6В-3,5В-1,26В=1,24В
- По статическим характеристикам транзистора для значений Uкэ0 и Iк0 нахожу методом треугольника:
Uкэ0
|
Ik0
|
Iб0
|
Uбэ0
|
Rвхоэ
|
1,24В
|
3,5мА
|
0,05мА
|
0,43В
|
40Ом
|
- Определяю максимальную и минимальную температуру перехода транзистора:
Тпмакс=Токрмакс + Iк0*Uкэ0*Rмм=300С+3,5мА*1,24В*670 0С/Вт= =300С+2,90С=32,9≈330С
Тпмин =Токрмин + Iк0*Uкэ0*Rмм=00С+3,5мА*1,24В*670 0С/Вт= 00С+2,90С=2,9≈30С
- Определяю минимальное и максимальное напряжение Uбэ0, и максимальный ток Iкн:
Uбэ0макс= Uбэ0+0,0022*(20-Тпмин)=0,43В+0,0022*(20-3)=0,43+0,0374= =0,4674В
Uбэ0мин= Uбэ0+0,0022*(Тпмакс-20)=0,43В+0,0022*(33-20)=0,43+0,0286=
=0,4586В.
Так как транзистор КТ315Б кремневый то ток Iкн макс определяю по формуле:
Iкнмакс=Iкнс*3(Тпмакс-Тс)/10, где Iкнс= Iкн макс *1,5, а Тс температура при которой указано Iкн макс.
Iкнс= Iкн макс 1,5=3,5мА*1,5=5,25мА
Тс=250С
Iкнмакс=Iкнс*3(Тпмакс-Тс)/10=5, 25*3(33-25)/10=12,64мА
- Определяю R2:
R2=6*Rвхоэ=6*8600=51600Ом
Принимаю R2=51кОм по ряду Е24 типа МЛТ-0.125
- Принимаю падение напряжения на Rф равным 1.5 В, тогда:
ЕктАЩ=Ек-Urф=6-1,5=4,5В
- Определяю сопротивление R1:
R1=R2*[βmin/(βmin+1)*(EkтАЩ-Uбэ0макс)-Rэ*Iк0мин] / [(Rэ+R2)*Iк0мин-
-βмин/(βмин+1)*(Iк0мин*R2-Uбэ0макс)] =51000*[50/(50+1)*(4.5-0.4674)-
-360*0.0035]/[(360+51000)*0.0035-50/(50+1)*(0.0035*51000-0.4674)]=
=51000*[0.2431-1.26]/[179.76-0.0055]=-288Ом=288Ом
Принимаю R1=270Ом по ряду Е24 типа МЛТ-0,125
Рассчитываю Iк0макс и Uкэ0мин, которые не должны превышать справочные значения:
Iк0макс=ОІмакс/(ОІмакс+1)*[(ЕктАЩ*R2-Uбэ0мин*(R1+R2)+Iкнмакс* *(Rэ*(R1+R2)+R1*R2)]/[Rэ*(R1+R2)+R1*R2/(ОІмакс+1)]=350/(350+1)*[(4.5*
*51000-0.4586*(270+51000)+0,01264*(360*(270+51000)+270*51000)]/[
360*(270+51000)+270*51000/(350+1)]=350/351*[229500-23512+
+407351,8]/[18457200+39230.7]=0,033А=33,06мА
Uкэ0мин=Ек-Iк0макс*Rк-[(ОІmax+1)*(Iк0макс-Iкнмакс)*Rэ]/ОІmax=
=6-0,033*1000-[(350+1)*(0,033-0,01264)*360]/350=6-20,2-[2572,6]/350=
=6-3,3-1,98=0,72В
Так как значения не превышают справочные, то транзистор выбран правильно.
- Определяю сопротивление Rк≈:
Rдел сл=R1сл*R2сл/(R1сл+R2сл)=50000*10000/(50000+10000)=8333,33Ом
Rк≈=Rк*Rделсл*RвхТрсл/[Rк*Rделсл+Rк*RвхТрсл+Rделсл*RвхТрсл]=
=1000*8333,33*4000/[1000*8333.33+1000*4000+8333.33*4000]=
=729.92Ом
- Определяю ток входа максимальный:
Iвхмакс =Iкм/ОІмин=33,06мА/50=0,6612мА
- Определяю коэффициент усиления:
Uвхм =Uбэм =Iвхмакс*Rвхоэ=0,6612мА*40Ом=0,026В
К=Uвхмсл/Uбэм=0,8В /0,026В=30,76раз≈31раз.
- Определяю ёмкость конденсатора Сс:
Rвых+Rвхсл=Rк+[RвхТрсл*Rделсл/(RвхТрсл+Rделсл)]=1000+[4000*8333,33/(4000+8333,33)]=1000+2702=3702Ом
Принимаю Сс=130пФ по ряду Е24
- Определяю сопротивления Rдел и Rист:
Принимаю RктАЩ=3900Ом
Rдел =R1*R2/(R1+R2)=270*51000/(270+51000)=268Ом
Принимаю Rдел =270Ом по ряду Е24 типа МЛТ-0,125
Rист=RтАЩк*Rдел/(RтАЩк+Rдел)=3900*270/(3900+270)=252,5Ом
- Определяю величину ёмкости конденсатора Сэ шунтирующего Rэ:
Sэс = (1+ОІмакс)/(Rист. + Rвхоэ)=(1+350)/(252,5+40)=1,2
Принимаю Сэ=0,56мкФ по ряду Е24
- Определяю ёмкость Со и частотные искажения Мв:
Со=Сэдсл<(0,16/fгрмин*Rвхобсл)+Сксл*(1+Ксл)=(0,16/300000*50000)+
+0,00000001*(1+20)≈0,00000021Ф≈210пФ
1.3.3 Распределение между трактами приёмника частотных и нелинейных искажений:
Частотные искажения создаются всеми каскадами приёмника. В каскадах с резонансными контурами (входная цепь, УПЧ) они могут возникать, когда резонансная характеристика контуров недостаточно широкая, за счёт чего крайние частоты спектра принимаемого сигнала будут пропускаться хуже, чем средние. Общую величину частотных искажений ВЧ части приёмника определяют из выражения:
Мобщ,дб=Мпрес +МУПЧ +МУННЧ+МУНЧ
Для ДВ:
Мобщ,дб=3дб+6дб+1,5дб+1,5дб=12дб
Для СВ:
Мобщ,дб=2дб+6дб+1,5дб+1,5дб=11дб
Проверяю выполнение условия Мобщ,дб≤М:
Для ДВ:
12≤12,
Для СВ:
11≤12
Условие выполняется для ДВ и для СВ, следовательно, частотные искажения приёмника не выходят за границы заданных частотных искажений.
Причиной нелинейных искажений является нелинейность характеристик усилительных приборов и диодов. Наибольшие нелинейные искажения создаются на детекторе и УНЧ. Общую величину нелинейных искажений определяют из выражения:
Кг.общ=Кг.d+Kг.УНЧ, ориентировочная величина искажений, создаваемых детектором составляет 1-2%, а нелинейные искажения УНЧ 3-5%.
Кг.общ=2%+5%=7%
Проверяю выполнение условия Кг.общ≤Кг , где Кг- заданные нелинейные искажения по ТУ
7%≤8%, условие выполняется, следовательно, нелинейные искажения приёмника не выходят за границы заданных нелинейных искажений.
1.3.4. Расчёт частотной характеристики УНЧ:
Расчёт АЧХ ведётся путём подставления значений частоты в формулу нормированного коэффициента усиления Y:
, где
Rнч =R1*Rн / ( R1+ Rн) - сопротивление нагружающее каскад(R1- приведённое сопротивление одного плеча, Rн - сопротивление динамика);
R1=250*Um2(В)/P(мВт), где Um-амплитуда напряжения на коллекторе.
Um=Оѕ*Ек
ПЙ0=2*ПА*f-круговая (циклическая) частота.
Um=0,48*6В=2,88В
R1=250*2,882/150=13,8Ом
ПЙ0=2*ПА*f=2*3,14*f=6,28*f
Rнч =13,8*6/(13,8+6)=82,8/19,8=4,18Ом
составляю таблицу:
Частота f, Гц
|
Нормированный коэффициент усиления Y
|
300
|
0,9687
|
500
|
0,9871
|
700
|
0,9930
|
900
|
0,9958
|
1100
|
0,9972
|
1300
|
0,9980
|
1500
|
0,9985
|
1700
|
0,9988
|
1900
|
0,9991
|
2100
|
0,9992
|
2300
|
0,9994
|
2500
|
0,9995
|
2700
|
0,9995
|
2900
|
0,9996
|
3100
|
0,9997
|
3300
|
0,9997
|
3500
|
0,9998
|
По полученным данным строю частотную характеристику оконечного УНЧ
1.3.5 Переход приёмника на новую элементную базу.
В настоящее время, во всем мире для уменьшения массы и габаритов для уменьшения кропотливости монтажных работ в радиоприемниках используют интегральные микросхемы (ИМС). Интегральная микросхема может содержать в себе большое количество элементов, имея в то же время довольно не большие габариты и массу. Современные микросхемы могут содержать в себе собранные каскады радиоприемного устройства, что значительно облегчает проектирование и конструирование радиоприемного устройства.
Заменим и в рассчитанном нами радиоприемнике транзисторные каскады на микросхемы.
Заменим микросхемой К174ХА36А следующие: смеситель, гетеродин, ПЧ, УПЧ, детектор, АРУ, оконечный усилитель ЗЧ рассчитанного нами радиоприемного устройства исходя из следующих соображений. Данная микросхема предназначена для работы в приемном тракте портативных и переносных АМ супергетеродинных преемников ДВ, СВ и КВ с низким напряжением питания и малым потребляемым током. Вместе с навесными элементами микросхема выполняет полную обработку радиосигнала с усилением напряжения ЗЧ.
Цоколевка микросхемы: 1-вход сигнала гетеродина, 2-общий вывод, 3 и 4-вход усилителя сигнала радио частоты (РЧ), 5-подключение индикатора настройки, 6 и 7- вход предварительного усилителя сигнала ЗЧ , 8-выход предварительного усилителя сигнала ЗЧ, 9-общий вывод предварительного усилителя сигнала ЗЧ, 10- плюсовой вход питания, 11-выход детектора, 12- подключение фильтрирующего конденсатора АРУ, 13- подключение преддетекторного LC контура, 14-вход усилителя сигнала ПЧ, 15-подключение блокировочного конденсатора УПЧ, 16-вход смесителя.
ИМС К174ХА36А имеет следующие электрические параметры:
- Напряжение питания тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.2÷9В
- Потребляемый ток тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.20мА
- Выходное напряжение детектора, не менее тАж.......100мВ
- Максимальная выходная мощностьтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж..0,7Вт
- Рассеиваемая мощность, не болеетАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж.1Вт
- Температура окружающей средытАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж..-25тАж.+550С
- Эффективность АРУ(изминение напряжения на выходе усилителя ЗЧ) не менее, .тАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж6дб
- Частота входного сигнала РЧ, не болеетАжтАжтАжтАжтАжтАж50МГц
Исходя из выше перечисленных параметров микросхемы видно, что она подходит по своим электрическим параметрам в рассчитанный радиоприемник.
1.3.6 Технико-экономическое обоснование
Спроектированный в процессе курсовой работы радиоприемник имеет следующие технические преимущества: данный радиоприемник собран на отечественных элементах, что обеспечивает быструю находку элемента вышедшего из строя; радиоприемник собран на микросхемах, что увеличивает его срок службы; отечественные элементы меньше западных аналоговых элементов ВлбоятсяВ» скачков напряжения, что удлиняет срок службы радиоприемнику.
Все элементы, которые, используются в РПУ, необходимы, так как без какого-либо элемента схема изменит, свои параметры и на выходе получится искаженный сигнал.
С экономической точки зрения спроектированный радиоприемник имеет следующие преимущества: все элементы, используемые в приемнике отечественные, что значительно снижает стоимость каждого элемента и приемника в целом; так как в приемнике используются отечественные радиодетали то в случае выхода из строя одного из них, поиск нового радио элемента будут легче с точки зрения материальной и физической сторон; в приемнике использованы только самые необходимые элементы, которые нужны для нормальной работы радиоприемника и в схеме не используется ни какого лишнего элемента, т.е. приемник выполнен в оптимальном варианте, что снижает его себестоимость.
Вместе с этим смотрят:
Расчет усилителя низкой частотыРасчет усилителя низкой частоты с блоком питанияРасчёт усилителя постоянного тока и источника питанияРасчет характеристик канала вывода СИ