1 Расчёт полосы пропускания линейного тракта

Рассчитываем ширину полосы пропускания линейного тракта приёмника двухполюсного АМ радиовещательного сигнала: диапазон принимаемых частот от f _{0 мin} = 9,5 МГц до f _{0 мах} = 9,8 МГц; промежуточная частота f_{пр 0} = 465 МГц; диапазон воспроизводимых звуковых частот от F_мн = 125 кГц до F_мв =4000 кГц

Определяем ширину спектра радиочастот по формуле 1:

П_с =2F_мв П_с = 2 · 4000 = 8000 кГц (1)

Определяем максимальную частоту гетеродина по формуле 2:

f_{r max} = f _{0 мах} + f_{пр 0} =9,8 + 465 = 474,8 МГц (2)

Определяем абсолютную нестабильность частоты гетеродина по формуле 3:

_fг = F_г f_{r max} =0,00025 · 474,8 =0,52025=0,52 кГц (3)

Определяем запас полосы пропускания по формуле 4:

П_нс = 2_fг =2 · 0,52 = 1,04 кГц (4)

Ширина полосы пропускания линейного тракта по формуле 5:

П =П_С + П_НС=6+ 1,04 = 7,04 кГц (5)

Коэффициент расширения полосы пропускания по формуле 6:

К_р = П/П_С=7,04/8 = 0,88 (6)

Рассчитанная полоса пропускания существенно ухудшит чувствительность и избирательность приёмника. Целесообразно ввести автоматическую подстройку частоты гетеродина или вручную подстраивать приёмник на частоту принимаемого сигнала. Из соображений минимальной стоимости приёмника выбираем ручную настройку. Тогда

П = П_С = 6,3 кГц

2 Расчёт допустимого коэффициента шума

Рассчитываем допустимый коэффициент шума приёмника АМ сигналов диапазона КВ: антенна штыревая h_д = 5 м, чувствительность Е = 0,25 мВ/м; диапазон воспроизводимых звуковых частот от F_мн = 0,1 кГц до F_мв = 4,0 кГц; ширина полосы пропускания линейного тракта П = 6,3 кГц

Определяем шумовую полосу линейного тракта по формуле 7:

П_Ш = 0,25 · 8 = 2 кГц (7)

Требуемое отношение сигнал/шум на входе приёмника,

где  = 10; К_п = ; m = 11 определяем по формуле 8:

_вх =10 ·4( = 37,2 (8)

Действующая высота штыревой антенны

h_д=5/2 = 2,5

Допустимая величина коэффициента шума определяется по формуле 9:

N_д (9)

3 Распределение частотных искажений

Распределить частотные искажения АМ сигнала КВ диапазона с суммарным ослаблением на краях полосы пропускания линейного тракта _S 16 дБ

Поскольку в КВ диапазоне вклад преселектора в частотные искажения незначителен, задаёмся допустимым ослаблением на края полосы пропускания преселектора _Ппр = 1,5 дБ. Допустимое ослабление на краях полосы пропускания тракта промежуточной частоты _Пупч = 14,5 дБ.

Условие выполняется 1,5 + 14,5 = 16 дБ

4 Выбор средств обеспечения избирательности приёмника

Требуется обеспечить избирательность радиовещательного приёмника КВ диапазона. Антенна внешняя; диапазон принимаемых частот от от f _{0 мin} = 9,5 МГц до f _{0 мах} = 9,8 МГц; промежуточная частота f_{пр 0} = 465 МГц; избирательность по соседнему каналу _ск 34 дБ; избирательность по зеркальному каналу _зк 10 дБ; полоса пропускания линейного тракта П = 8 кГц; суммарное ослабление на краях полосы пропускания _S 16 дБ

Распределим _S между преселектором и трактом промежуточной частоты: _Ппр = 1,5 дБ и _Пупч = 14,5 дБ.

Переводим ослабление на краях полосы пропускания в линейные единицы по формуле 10:

_Пупч = (10)

Выбираем схему преселектора с одноконтурной входной цепью, нагруженной на интегральный УРЧ на биполярном транзисторе

Рассчитываем коэффициент , определяемый допустимым ослаблением на краях полосы пропускания преселектора по формуле 11:

_п= = =1,11 (11)

Определяем затухание контура, обеспечивающее заданное ослабление на краях полосы пропускания по формуле 12:

(12)

Выбираем конструктивную добротность контура конструктивное затухание контура по таблице 1.

Диапазон	Конструктивная добротность контура (Qк)			Коэффициент шунтирования контура транзистором УРЧ (a)
	с электричес-кой антенной	с магнитной антенной	полевым		биполярным
ДВ СВ КВ УКВ	20-50 40-100 60-150 100-200	80-120 90-140 140-190 100-200	1 1,1 1,2 1,3		1,25-1,5 1,5-2 2-2,5 2,5-3

Таблица 1. Конструктивные добротности контуров

Эквивалентная конструктивная добротность определяется по формуле 13:

Q_эк =Q_к /d = 130/2 =65 (13)

Эквивалентная конструктивное затухание определяется по формуле 14:

d_эк = 1/Q_эк = 1/65 = 0,0153 (14)

В соответствии с условием d_э d_эк выбираем эквивалентное затухание на нижней частоте диапазона: d_э = d_эк = 0,0153.

Частота зеркального канала на верхней частоте настройки определяется по формуле 15:

f_зк = 12,1 + 2 · 465 = 942,1 МГц (15)

Обобщённая расстройка зеркального канала определяется по формуле 16:

(16)

Избирательность по соседнему каналу одноконтурного пресселектора определяется по формуле 17:

_зк = 20 lg =16,9 дБ (17)

При индуктивной связи контура ВЦ с антенной в режиме удлинения дополнительное ослабление помех по зеркальному каналу определяется по формуле 18:

_зки =20 lg (13,03/12,1) = 0,64 дБ (18)

Общее ослабление помехи по зеркальному каналу определяется по формуле 19:

(19)

В которой значение меньше заданного.

Выбираем преселектор с двумя одиночными контурами

Затухание контура можно уменьшить за счёт использования в УРЧ каскада на полевом транзисторе. В этом случае эквивалентная конструктивная добротность контура определяется по формуле 20:

Q_эк = 130/1,2 =108,5 (20)

Эквивалентное конструктивное затухание определяется по формуле 21:

d_эк = 1/108,5 = 0,0092 (21)

Обобщенная растройка зеркального канала определяется по формуле 22:

(22)

Избирательность по соседнему каналу определяется формулой 23:

_зк =20 lg = 24,3 дБ (23)

В которой значение меньше заданного.

В ыбираем преселектор с двумя одиночными контурами:

коэффициент , определяемый допустимым ослаблением на краях полосы пропускания преселектора по формуле 24:

_п = = 0,244 (24)

Затухание контура, обеспечивающее заданное ослабление на краях полосы пропускания по формуле 25:

d_эП = 6,3/11700 · 0,244 =0,0026 (25)

т. е. существенно меньше эквивалентного конструктивного затухания. При трансформаторной связи резонансного УРЧ на биполярном транзисторе со входом микросхемы избирательность по зеркальному каналу формулой 26:

_зк = 2 · 20 lg =33,9 дБ (26)

Для удешевления приёмника выбираем внешне ёмкостную связь контура ВЦ с антенной.

Ухудшение избирательности по зеркальному каналу при этом определяется формулой 27:

_зке = - 20 lg (13,03/12,1)= —0,3 дБ (27)

Общее ослабление помехи по зеркальному каналу определяется

формулой 28:

дБ (28)

Что с запасом обеспечивает заданное.

Таким образом, требуемая избирательность по зеркальному каналу может быть обеспечена преселектором, включающим в себя одноконтурную входную цепь и резонансный УРЧ на биполярном транзисторе.

Реальная ширина полосы пропускания преселектора на нижней частоте диапазона при этом определится формулой 29:

П_ПР = d_ЭНf_0min = 0,0153 · 11,7 = 0,179 МГц (29)

Из соображений минимальной стоимости выбираем УПЧ с сосредоточенной избирательностью.

В качестве ФСИ выбираем пьезокерамический фильтр ФП1П -0,43, который обеспечивает избирательность по соседнему каналу при растройки не менее 50 дБ, ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ от 4,8 до 6,8 кГц.

Таблица 2. Основные параметры пьезокерамических фильтров.

Параметры	Тип фильтра
	ФП1П-022	ФПП1П-023	ФП1П-024	ФП1П-025	ФП1П-041	ФП1П-043	ФП1П-044
Средняя полоса пропускания	465±2	465±2	465±2	465±2	465±2	465±2	465±2
Ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ, кГц	12,5-2+2	9,5-1,5+2	9,5-1,5+2	9,5-1,5+2	5,8±1	5,8±1	5,8±1
Избирательность при расстройке ±9кГц, не менее	26	40	35	30	55	50	46
Затухание в полосе пропускания, дБ, не менее	9,5	9,5	9,5	9,5	9,5	9,5	9,5

Выбираем наихудший случай:

Определяем крутизну ската кривой избирательности ПКФ на её линейном участке по формуле 30:

S (30)

S= (50 -6)/(9 – 4,8/2)= 6,6 дБ/кГц

Ослабление сигнала на краях полосы пропускания ПКФ определяем формулой 31:

50 -6,6· (9 – 6,3/2)= 9,3 дБ (31)

Избирательность по соседнему каналу для растроек f_с = 5 кГц определяем формулой 32:

_скУПЧ 23,16 дБ (32)

Недостающая избирательность по соседнему каналу определяем по формуле 33:

_скУПЧ = 16,84 дБ (33)

Она может быть обеспечена двумя последовательно включёнными ПКФ, разделёнными усилительным каскадом и LC - контуром

В качестве второго ПКФ выбираем ФП1П – 024, который обеспечивает избирательность по соседнему каналу при растройке не менее 35 дБ, ширина полосы пропускания на уровне 6 дБ от 8,0 до 11,5 кГц. Выбираем наихудший случай :

Определяем крутизну ската кривой избирательности ПКФ на её линейном участке формулой 34:

S /кГц (34)

Ослабление сигнала на краях полосы пропускания ПКФ определяем по формуле 35:

(35)

Поскольку неравномерность затухания в полосе пропускания ПКФ не менее 2 дБ определение по формуле 1.52 является некорректным. Принимаем .

Избирательность по соседнему каналу ПКФ ФП1П – 024 для растроек найдем по формуле 36:

_{ск ПКФ} (36)

Суммарное ослабление помехи по соседнему каналу, вносимое двумя ПКФ определяется формулой 37:

_{ск ПКФ} (37)

Суммарное ослабление сигнала на краях полосы пропускания, вносимое двумя ПКФ найдем по формуле 38:

(38)

Недостающую избирательность по соседнему каналу можно обеспечить LC – контуром в тракте промежуточной частоты

Допустимое ослабление сигнала на краях полосы пропускания контура определяется формулой 39:

(39)

В линейных единицах определится формулой 4:

(40)

Допустимая добротность контура находится формулой 41:

Q_эп (41)

Обобщённая растройка контура по соседнему каналу на промежуточной частоте найдем по формуле 42:

(42)

Избирательность по соседнему каналу, вносимая контуром определим формулой 43:

_{ск LC} (43)

Суммарное ослабление помехи по соседнему каналу в тракте промежуточной частоты, равное суммарному ослаблению в линейном тракте приёмника и находится формулой 44:

_ск (44)

Таким образом, тракт промежуточной частоты с ФСИ на двух пьезокерамических фильтрах и LC – контуре обеспечит требуемую избирательность по соседнему каналу