2.2 Розрахунок підсилювача радіочастоти

Оскільки в результаті попереднього розрахунку функціональної схеми приймача визначено, що для забезпечення заданої вибірності по дзеркальному і по побічних каналах в преселекторі необхідно два контури, які розміщується у ВК, то ПРЧ не буде резонансним, а його схема буде аперіодичною. Схема аперіодичного ПРЧ зображена на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Підсилювач радіочастоти

Дані для розрахунку ПРЧ:

Робоча частота: f_cmax=12.24(МГц);

Параметри транзистора КТ368А (з пункту 1.11): I_c=10(мА); R₁₁=870(Ом); R₂₂=200(КОм); S=165(мА/В); С_к=1.7(пФ); Е_к=9(В).

Коефіцієнт нестабільності схеми: V=4.

Максимальний стійкий коефіцієнт підсилення каскаду на біполярному транзисторі із СЕ (без нейтралізації) визначається за формулою [7]:

(2.18)

де S – крутизна транзистора на максимальній робочій частоті каскаду, мА/В;

f – максимальна робоча частота каскаду, МГц;

Ск – ємність колекторного переходу.

Для ПРЧ:

Обчислюю еквівалентний опір навантаження виходячи з умови:

(2.19)

де S – крутизна транзистора на максимальній робочій частоті, мА/В.

Величина резистора в колі колектора:

(2.20)

Приймаю найблище номінальне значення резистора 121(Ом)

Реальний еквівалентний опір:

(2.21)

Коефіцієнт підсилення підсилювального каскаду:

(2.22)

Для забезпечення режиму роботи класу А величину напруги на резисторі R₂ (рисунок 2.2) вибирають порядка (0.7…1.5)В, задавшись величиною Е_е=1.5В резистор термокомпенсації R₄ розраховують по формулі:

(2.23)

де I_k – струм колектора в мА;

Е_е – спад напруги на резисторі R₂.

Приймаю R₄=154(Ом)

Обчислюю опір резисторів дільника по формулах:

(2.24)

(2.25)

Приймаю R₁=2.74(КОм) типу МЛТ-0.25.

Приймаю R₂=562(Ом).

Щоб вберегти підсилювач від від’ємного зворотнього зв’язку на робочих частотах його блокують конденсатором С_е, ємність якого обчислюють згідно формули:

(2.26)

де f_min – нижня робоча частота, МГц;

R₄ – опір в колі емітера, КОм.

С_е – в 10³ пФ.

Приймаю більше номінальне значення С_е=28.7(нФ).

Вхідний опір підсилювача:

(2.27)

Розділяюча ємність обчислюється виходячи з умови:

(2.28)

Приймаю 0.590(нФ).

2.3 Розрахунок перетворювача частоти

В пункті 1.14 здійснено вибір схеми перетворювача частоти, схема якого зображена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема перетворювача частоти з окремим гетеродином

Вихідні дані для розрахунку ПЧ (з попереднього розрахунку):

Діапазон приймальних частот: f_min…f_max=(8.82…12.24)МГц;

Проміжна частота: f_пр=465(КГц);

Конструктивна добротність контура гетеродина: Q_к=130.

Параметри контура вхідного кола: К_пд=1.39; С_min=7(пФ); С_max=210(пФ); L=0.775(мкГн);

Потрібний коефіцієнт підсилення : К_п.пч=4.43(раз);

Параметри фільтра ФП1П-023: R_вх=2(КОм); R_вих=2(КОм); затухання σ_вн=9.5(дБ)=3(раза);

Параметри широкосмугового контура: Q_ш=18;

Параметри транзистора КТ368А: при Iк=10(мА) і U_к=1(В) S=165(мА/В); R₁₁=870(Ом); R₂₂=200(КОм); С₁₁=0.3(пФ); С₂₂=4.2(пФ); С_к=1.7(пФ); h_21e=150.

Розрахунок змішувальної частини:

Обчислюю параметри транзистора в режимі перетворення частоти:

Крутизна перетворення:

(2.29)

Вхідний і вихідний опір:

(2.30)

(2.31)

Вхідна і вихідна ємність:

(2.32)

(2.33)

В попередньому розділі була вибрана схема перетворювача частоти із спільним емітером і окремим гетеродином. Так як діапазон вузький (К_пд=1.39), то прийму схему гетеродина з ємнісним зв’язком (рисунок 2.3).

Узгодження транзистора змішувача з фільтром здійснюється через широкосмуговий контур. Обчислюю коефіцієнт шунтування контура вхідним опором фільтра і вихідним опором транзистора, допустимий із умови забезпечення необхідного коефіцієнта підсилення:

(2.34)

Обчислюю конструктивне і еквівалентне затухання широкосмугового контура:

(2.35)

(2.36)

Обчислюю характеристичний опір контура приймаючи коефіцієнт включення в коло колектора m₁=1:

(2.37)

Обчислюю коефіцієнт включення зі сторони фільтра:

(2.38)

Еквівалентна ємність схеми:

(2.39)

Ємність контура:

(2.40)

Приймаю С₂=1.47(нФ)

Обчислюю дійсну еквівалентну ємність схеми:

(2.41)

Індуктивність контура:

(2.42)

Дійсний характеристичний опір контура:

(2.43)

Резонансний коефіцієнт підсилення перетворювача:

(2.44)

Індуктивність котушки зв’язку з фільтром, прийнявши К_зв=0.4:

(2.45)

Оскільки в перетворювачі частоти використовується той самий транзистор, що і в ПРЧ, і режим роботи транзистора той самий, то розрахунки базового дільника і ланки температурної стабілізації є справедливі і для даного каскаду.

Розрахунок гетеродинної частини:

Частоту гетеродина приймаю нищою частоти сигналу. Так як діапазон вузький (К_пд=1.39), спряження контурів буду проводити тільки в одній точці, на середній частоті піддіапазону:

(2.46)

Еквівалентна ємність змінного конденсатора:

(2.47)

(2.48)

де С׳_сх рівне:

(2.49)

де С_м і С_L – відповідно ємність монтажу і ємність котушки контура, яка згідно [5] для короткохвильового діапазону рівна: С_м=10(пФ); С_L=8(пФ).

С_вн – ємність яка вноситься в контур транзистором і яка на робочій частоті рівна:

(2.50)

де m₁ – коефіцієнт включення ВК в транзистор ПРЧ, який рівний згідно пункту (2.1) m=0.132.

Отже:

Еквівалентна ємність змінного конденсатора на f_ср:

(2.51)

Індуктивність контура гетеродина:

(2.52)

де:

(2.53)

Величина опору, стабілізуюча емітерний струм, приймаючи U_{me min}=60(мВ) і I_{е поч}=1(мА):

(2.54)

Приймаю R₇=1(КОм).

Повний опір контура гетеродина при резонансі на максимальній частоті:

(2.55)

Приймаючи коефіцієнт зворотнього зв’язку К_зв=0.4, знаходжу коефіцієнт зв’язку транзистора з коливальним контуром:

(2.56)

Обчислюю величини ємностей контура на максимальній частоті:

Допоміжні ємності:

(2.57)

(2.58)

(2.59)

Дійсні ємності контура:

(2.60)

(2.61)

Задавшись коефіцієнтом зв’язку між котушками L₂ і L₃, m₃=0.1 і К_тк=0.3, одержу:

(2.63)