1. Расчёт структурной схемы приемника

1. Выбор типа структурной схемы приемника

На основе анализа заданных параметров Выбираем структурную схему супергетеродинного приемника с однократным преобразованием частоты, на основе анализа заданных технических параметров. Избирательность по соседнему и зеркальному каналу 60 – 70 дБ, а схему с двукратным преобразованием частоты выбирают от 80 дБ и выше.

Достоинства данной схемы:

• Избирательность по соседнему каналу не зависит от частоты принимаемого сигнала, потому что осуществляется на постоянной промежуточной частоте.

• Усилительные свойства приемника не зависят от частоты принимаемого сигнала, так как основное усиление осуществляется каскадами УПЧ на постоянной промежуточной частоте.

2. Выбор преселектора и элементов его перестройки

Избирательной системой будет являться одиночный колебательный контур с сосредоточенными LC параметрами. Элементом перестройки будет варикап.

Рассчитываем коэффициент поддиапазона:

Выбираем варикап КВС111А у которого Cmin= 19.7пФ;Cmax=36.3 пФ;

Рассчитываем действительную ёмкость схемы:

Где Cм-емкость монтажа выбираем из таблицы 2.11[1]

Сl – емкость катушки индуктивности контура выбираем из таблицы 2.11[1]

Cвн – емкость, вносимая электронным прибором

Рассчитываем минимальную эквивалентную емкость контура:

Вычисляем максимальную эквивалентную емкость контура:

3. Выбор величины промежуточной частоты приемника

Величина промежуточной частоты выбирается из следующих соображений

1. Промежуточная частота (f_пр) не должна находится в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона.

2. Промежуточная частота не должна совпадать с частотой какого – либо мощного передатчика.

3. С увеличением промежуточной частоты:

• увеличивается избирательность по зеркальному каналу

• расширяется полоса пропускания

• уменьшается входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к увеличению шунтирования контуров, а также понижается крутизна характеристики транзисторов

• ухудшается устойчивость УПЧ

• уменьшается коэффициент усиления на каскад за счет уменьшения резонансного сопротивления контура и ухудшению 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 элементов

4. С уменьшением промежуточной частоты:

• увеличивается избирательность по соседнему каналу

• уменьшается избирательность по зеркальному каналу

• сужается полоса пропускания

• увеличивается входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к уменьшению шунтирования контуров, а также увеличивается крутизна характеристики транзисторов

• улучшается устойчивость УПЧ

• понижается коэффициент шума

Частота, рекомендуемая в качестве промежуточной для приемника радиосвязи 10.7 МГЦ

4. Расчет ширины полосы пропускания приемника

Ширина полосы пропускания приемника ВЧ тракта супергетеродинного приемника определяются необходимой шириной полосы частот излучения передатчика корреспондента, а также нестабильностью частоты передатчика корреспондента и гетеродина приемника.

Необходимая ширина полосы частот излучения передатчика зависит от вида передачи и модуляции и определяется следующим образом:

Принимаем П как равно 139 кГц

где - максимальный уход частоты передатчика

- максимальный уход частоты гетеродина

Г – коэффициент совпадения уход частоты

5. Распределение заданных величин неравномерностей в полосе пропускания по различным трактам приемника.

В диапазоне КВ неравномерность усиления в основном определяет тракт промежуточной частоты. Преселектор практически не дает ослабления на краях полосы пропускания. Неравномерность усиления в тракте РЧ наблюдается в основном за счет неточности сопряжения сигнальных и гетеродинных контуров.

Ослабление в тракте промежуточной частоты определяется:

п(пч)=п – п(рч)=5-1=4 Дб

Где п(РЧ) 1дБ – неравномерность усиления в тракте РЧ

6. Расчет числа контуров и их эквивалентной добротности тракта РЧ

Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта РЧ производится по заданной избирательности по зеркальному каналу и по ослаблению на краях полосы пропускания приемника на минимальной частоте поддиапазона.

Рассчитываем максимально допустимую добротность контуров Qп, обеспечивающая заданное ослабление на краях полосы пропускания:

Где f’min – минимальная частота поддиапазона, кГц

П – ширина полосы пропускания, кГц

Nc – число одиночных колебательных контуров

n - ослабление на краях полосы пропускания, раз

Рассчитываем необходимую добротность контуров, обеспечивающую избирательность по зеркальному каналу:

где - максимальная частота поддиапазона, кГц

з- избирательность по зеркальному каналу

Nc – число одиночных колебательных контуров

Принимаем Qэ за 35 из соображений Qп>Qэ>Qu

Выполняем проверку по обеспечению заданных технических параметров для выбранного значения Qэ.

Рассчитываем ослабление на краях полосы пропускания:

Рассчитываем избирательность по зеркальному каналу:

Рассчитываем избирательность по промежуточной частоте:

Qo – эквивалентная добротность контуров на частоте fo

Qб – эквивалентная добротность контуров на частоте fб

fб – частота, ближайшая к промежуточной, кГц

П – ширина полосы пропускания, кГц

Fпр – промежуточная частота, кГц

Nc – число одиночных контуров

Вывод: Проверка показала , что заданные технические параметры для выбранного значения Qэ выполняются.

7. Выбор типа избирательных систем тракта промежуточной частоты и расчет их основных параметров.

Определяем избирательность по соседнему каналу:

фс

Определяем ширину расчетной полосы пропускания фильтра:

Принимаем

Определяем необходимую добротность контуров:

Определяем величину относительной расстройки:

Если сделать≥конструктивно невозможно, то определяют необходимую расчетную полосу ФСС при максимальной

Задаемся значением

Продолжаем расчет при полученной Пр

А) на краях полосы пропускания усилителя промежуточной частоты

Б) для соседнего канала:

Определяем величину обобщенного затухания:

По кривой определяем точку № 1, она равна 15,8 дБ

По кривой определяем точку № 2, она равна 1 дБ

Определяем число звеньев ФСС необходимое для обеспечения избирательности по соседнему каналу:

,79

Определяем число звеньев ФСС, обеспечивающее заданное ослабление на краях полосы:

Округляем до большего целого

расчеты проведены правильно, можно продолжить расчеты.

Определяем избирательность по соседнему каналу:

Определяем ослабление на краях полосы пропускания усилителя промежуточной частоты:

8. Определение типа и числа усилительных каскадов до демодулятора.

При выборе типа детектора следует учитывать род работы модуляции преимущества и недостатки различных схем

1. Расчет требуемого усиления до детектора.

При приеме на наружную антенну в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн чувствительность обычно задается минимальной величиной ЭДС модулированного сигнала, подаваемого на вход приемника через эквивалент антенны и обеспечивающего на выходе приемника нормальную выходную мощность при точной настройке приемника на частоту сигнала.

Определяем требуемое усиление:

где U д вх – амплитуда напряжения на входе детектора, В

Принимаем = 3 в соответствии с таблицей 2.16 [1]

Еа0 – заданная чувствительность, мкВ

Требуемое усиление необходимо увеличить с целью обеспечения запаса по усилению на:

• Разброс параметров электронных приборов;

• Неточное сопряжение контуров;

• Неточность измерения чувствительности.

Определяем требуемое усиление с запасом:

2. Выбор электронных приборов для различных каскадов приемника.

Для усиления промежуточной частоты выбираем:

Биполярный транзистор КТ315

Предельная частота fт, МГц – 250

Режим работы Iко, мА – 5

Режим работы Uко, В – 7 Sко, мА/В – НЧ параметр – 150

Емкость коллектор – база Ск, пФ – 7

Rвх, Ом – 600

R’вых, Ом - 100

Свх, пФ – 40

Свых, пФ – 10

Схема включения – ОЭ

h 21э – 50-350

Для усиления радиочастоты и для смесителя выбираем:

Полевой транзистор КП305

Режим работы Iст, мА – 8-10

Режим работы Uзи, В – 2

Режим работы Uси, В – 10

Sст, мА/В – 4-7

Rвх, кОм – 100

Rвых,к Ом - 150

Свх, пФ –5

Свых, пФ – 2

Спрох, пФ – 0,8

Коэффициент шума Кш, дБ – 7

Схема включения – ОИ

Предельная частота f, МГц – 200

3. Определение количества каскадов усиления приемника и расчет общего коэффициента усиления до демодулятора.

Число каскадов УПЧ зависит от величина общего коэффициента усиления напряжения радиочастотного тракта приемника Кобщ и заданной его реальной чувствительности.

Рассчитываем коэффициент включения электронного прибора в контур входной цепи:

Принимаем m=1, т.к. по расчету m>1

где - коэффициент шунтирования контура электронного прибора=0.5

Rвх – входное сопротивление электронного прибора

fmax – максимальная частота поддиапазона

Qэ – эквивалентная добротность

Cэmin – минимальная эквивалентная емкость контура

Определяем реальный коэффициент передачи входной цепи с учетом коэффициента включения К’вхц

Квхц – выбираем из таблицы 2.18[1] исходя из заданного диапазона волн

Определяем коэффициент устойчивого усиления: усилителя радиочастоты на КП305

где S – крутизна выходного тока в мА/В

fmax – максимальная частота поддиапазона в МГц

Cк – приходная емкость пФ

Определяем максимальный коэффициент усиления: усилитель промежуточной частоты на КТ315:

Определяем максимальный устойчивый коэффициент смесителя на КП305:

где

Т.к. затухание в полосе пропускания фильтра это величина обратная усилению, выбираем по графику:

Определяем количество каскадов УПЧ:

Принимаем расчет 2.423 за 3

Определяем реальный коэффициент усиления:

Проверка:

Если КобщКг, то расчет выполнен, верно

Проверка показала, что расчеты выполнены правильно

9. Выбор типа АРУ и предварительный расчет его основных параметров

Их эффективности АРУ видно, что изменение входа U-a 60дБ = 1000

Изменение выхода U-р 6 дБ = 1.99

Степень изменения коэффициента усиления одного каскада под действием системы АРУ. Для транзисторных приемников практически можно принимать:

Выбираем предельное значение равное 8.

Определяем требуемое изменение коэффициента усиления приемника под действием АРУ:

Определяем число регулируемых каскадов:

Принимаем число регулируемых каскадов

Каскадами АРУ охватывается каскад УРЧ три каскада УПЧ.