Содержание
Основные требования к приемнику по ГОСТу 5651 – 89
Введение
1. Выбор и обоснование структурной схемы приемника
1.1 Расчет полосыпропускания
1.2 Расчетчувствительности
1.3 Разбивка надиапазоны и выбор элементов настройки
1.4 Выбор средствобеспечения избирательности по соседнему и зеркальному каналам
1.5 Выбор активныхэлементов и распределение усиления
1.6 Выбор иобоснование структурной схемы приемника
2. Расчет электрической схемы
2.1 Расчет входной цепи
2.2 Расчет УРЧ
2.3 Расчет УПЧ
2.4 Расчет Преобразователя частоты
2.5 Расчет Детектора3. Конструкцияприемника на современных микросхемах
Заключение
Список литературы
Основные требования кприемнику по ГОСТу 5651 – 89
1. Диапазон принимаемыхчастот СВ: 525 – 1605 кГц
УКВ 1 65.8 – 74 МГц
УКВ 2 100 – 108 МГц
2. Реальнаячувствительность при отношении с/ш в диапазоне АМ не менее 20 дБ и в диапазонеУКВ не менее 20 дБ, для внешней антенны (СВ) 75 мкВ (УКВ 2) 10 мкВ
3. Селективность, дБ неменее:
— по соседнему каналу(при расстройке +/- 9 кГц) (СВ) 30 дБ
(при расстройке +/- 180кГц) (УКВ) 30 дБ
— по зеркальному каналу (СВ)46 дБ
(УКВ) 30дБ
— по ПЧ, не менее 40 дБ
4. Промежуточная частота 10.7МГц+/- 0.1МГц
5. Нормальный диапазонвоспроизводимых частот 125 … 12000Гц
Введение
радиовещательныйприемник диапазон схема
Одной из основныхособенностей научно технического прогресса является непрерывный ростинформационных потоков во многих сферах человеческой деятельности. Одна изнаиболее обширных областей, в которой решается данная задача, являетсярадиовещание. Трудно себе представить быт без радиоприёмников. Это мореинформации, развлечений, познавательных программ.
Качество принимаемой информациинапрямую зависит от качества конструкции приёмника.
Поэтому в данной работе яразработаю карманный радиовещательный приёмник, соответствующий ГОСТу 5651 –89.
Выбор и обоснованиеструктурной схемы приемника
При проектированииструктурной схемы принимаются схемные, конструктивные и технические решения,преследующие следующую цель: — построение приемника, наиболее удовлетворяющеготребованиям технического задания. Также радиовещательные приемники должны бытьдешевыми, иметь несложную схему и простое управление, поскольку они рассчитанына массовое производство и служат для индивидуального пользования.
Обычно автомобильныеприемники третьего класса выполнены по схеме (рис.1), принимают сигналы надиапазонах СВ (с амплитудной модуляцией) и на УКВ (с частотной модуляцией).Линейный тракт приемника сигналов с АМ состоит из ВЦ (входной цепи), смесителяС – АМ с гетеродином Г – АМ и усилителя промежуточной частоты УПЧ – АМ – ЧМ.Для приема сигналов с ЧМ служит отдельный блок УКВ, состоящий из входной цепи(ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), смесителя (С) и гетеродина (Г). С выходасмесителя сигналы подаются на схему УПЧ – АМ – ЧМ, усиливаются и в зависимостиот режима работы приемника поступают на демодуляторы — (АД) амплитудныйдетектор или (ЧД) – частотный детектор, и далее сигнал низкой частоты поступаетна усилитель звуковой частоты УЗЧ.
Приемники принеобходимости снабжаются устройствами автоматической подстройки частоты (АПЧ).Для нормальной работы приемника при приеме сигналов с АМ введена цепь автоматическойрегулировки усиления (АРУ). В качестве приемной антенны в автомобильныхприемниках используют штыревую телескопическую антенну с сопротивлением rа= 150 Ом и Са = 21 пФ
/>
Расчет полосы пропускания
При расчете полосыпропускания приемника будем полагать, что максимальная верхняя частотамодуляции принимаемого сигнала Fвmax равна 15 кГц, а максимальноезначение девиации частоты />f = 75 кГц, тогда значениемаксимального индекса модуляции принимаемого сигнала Y, равно 5 (Y = 5)
Вычислим ширина спектрапринимаемого сигнала:
/>
/> />
Тогда значение полосыпропускания приемника найдем по формуле:
/>
Где:
/>-относительнаянестабильность несущей частоты сигнала — определяется назначением приемника;для радиовещательного приемника значение = 10-7 … 10-8Гц;
/> -относительнаянестабильность частоты гетеродина приёмника. Будем полагать, что в приемникеиспользуется гетеродин с плавной перестройкой частоты LC контуром и =10-3 … 10-4 Гц
— относительнаянестабильность частоты тракта УПЧ, и определяется типом селективной системытракта УРЧ. Будем использовать пьезокерамический фильтр.
В результате Ппр>Пс.Для сужения полосы пропускания приемника применим систему АПЧ (автоматическаяподстройка частоты), тогда
используя частотнуюавтоподстройку частоты с Капч = 20, что вполне осуществимо, получим:
/>
Расчет чувствительности
Требуемое отношение сигнал/шум (по напряжению) на входе приемникаопределяется формулой:
/>
/>
Где
/>/> - необходимое отношение сигнал/шумна выходе детектора. Для рассматриваемого диапазона берём = 20 дБ.
- отношение сигнал/шумпо мощности.
Коэффициент шумаприемника обеспечивающий заданную чувствительность приемника Еа0 прикомнатной температуре (290К) определяется неравенством:
/>
/> />
K=1.38*10-23 Дж/К – постояннаяБольцмана, Т0=290К – стандартная температура приемника. ra =150Ом – внутреннее сопротивлениеантенны, Пдейств=1.1*Ппр =1,1*257,8=283,6 кГц, Крф — коэффициент передачи фидера по мощности Крф=10-0,1dфb=10-0,1*0,06*1=0,986,
/>
Разбивка на диапазоны ивыбор элементов настройки
Проектируемый приемникявляется стандартным приемником третьей группы сложности, и его основныепараметры определены в ГОСТе – 5651 – 89, в том числе и частоты диапазонов.Считаем, что приемник имеет два диапазона: СВ – средневолновый диапазон счастотами от 525 до 1605 кГц и УКВ – ультракоротковолновый с частотами от 100до 108 МГц.
Выбираем перестройкуконтуров преселектора в диапазоне УКВ с помощью варикапов (варикапной матрицыКСВ – 111А)
/>
Коэффициент диапазонаприемника (в УКВ диапазоне):
Параметры КВС 111А
Сmin = 29.7пФ; Cmax = 36.3пФ; Q = 200; Cном = 33пФ;
Uсм = 4В; fизмер =50МГц; Uобрmax = 30В; Iобр max = 1мкА
Определим минимальнуюемкость варикапа:
Свmin = Cном (Uном / Umax)n = 33*10-12*(4.85/4,5+0,85)0.43= = 31,637пФ
Uном = Uсм + />к = 4+ 0.85 = 4.85В
Umax = Uп + />к =4.5 + 0.85 = 5.35В
n = 0.43 (для КСВ – 111А)
В качествеперестраиваемых элементов контуров преселектора будем использовать варикапы привстречном включении, тогда Свminвстр = Свmin/2 = 31.637/2=15.82пФ.
С0= CL+CM+Cп+m12Cвых+m22Cвх
Где
С0– начальнаяемкость контура
CL= 0.5пФ собственная емкость катушек(в диапазоне УКВ 2)
CM= 5пФ ёмкость монтажа
Cп = 2…20пФ = 10пФ ёмкость подстроечногоконденсатора
Cвых = 6пФ выходная емкость транзисторногокаскада
Cвх = 3пФ входная емкость транзисторногокаскада
m1 = 1 и m2 = 0.3…0.5 коэффициенты включения транзистора в контур
С0=0,5+5+10+1*6+0.09*3 =21.77 пФ
Св maxвстр = Свminвстр +С; С =Ск min (Кд2-1); Скmin = Со+ Свminвстр;
Ск min = 21.77+15.82 = 37.6пФ;
С = 33.92пФ*((1.227)2–1)=17.15пФ;
Св maxвстр = 15.82+9.163 = 24.9пФ
/>
Минимальное и максимальноеуправляющее напряжение:
Применение электроннойнастройки в данном приемнике позволяет упростить конструкцию механизманастройки, дает возможность повысить надежность, селективность по принимаемойчастоте увеличением числа каскадов с перестраиваемыми контурами. Вконструктивном отношении использование электронной настройки позволяетвыполнить блок УКВ в виде полностью автономного узла.Выбор средств обеспеченияизбирательности по соседнему и зеркальному каналам
Данные для расчета:
f пч = 10.7 МГц, f с min = 88 МГц, f с max= 108 МГц
Seзк= 30дБ – ослабление по зеркальномуканалу
257,8 кГц – полосапропускания приемника = Ппр
В приемниках срасстроенной антенной (как в нашем случае) на этапе расчета структурной схемыпринимаем равенство эквивалентных затуханий, нагруженных контуров трактавысокой частоты.
Задаемся ослаблением накраях полосы пропускания для радиовещательных приемников sсч= 1.41. Обобщенная расстройка длякраев полосы пропускания при этом будет xсч=0,9, вычисляем минимально допустимое эквивалентное затуханиенагруженных контуров тракта преселектора
/> />
Эквивалентное затуханиеконтуров тракта dэсч целесообразновыбирать равным dэп если
/>
где q – коэффициент шунтирования контуровактивными элементами; d0min — минимально достижимое значение затухания ненагруженных контуров.
/>
/> />
определяем обобщеннуюрасстройку для зеркального канала:/> />
Применяем в приемнике верхнююнастройку гетеродина тогда:
/>
Выбираем селективнуюсистему с двумя одиночными резонансными контурами следующего вида:
Вх. Ц УРЧ СМ Э /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> К Э К
Она обеспечит необходимуюизбирательность по зеркальному каналу. Каждый резонансный контур (входная цепьи контур УРЧ) даст избирательность по зеркальному каналу не менее 30дБ, такимобразом общая избирательность по зеркальному каналу Sезк будет не хуже 60 дБ, что лучше требуемой величины./> />
Ослабление, даваемое преселекторомна границе полосы линейного тракта:
Оно настолько мало, чтоможно не считаться с ним при выборе резонансных контуров.
Выбираем изконструктивных соображений апериодическую входную цепь и первый каскад УРЧ содиночным резонансным контуром.
Для обеспечения избирательности по соседнему каналу будем использоватьпьезоэлектрический фильтр типа ФП1П6 – 1.1 с средней частотой полосыпропускания 10.7 МГц. Такие фильтры используются в радиовещательных приемникахне выше второй группы сложности и удовлетворяют всем необходимым требованиям.
Проверим ослаблениявносимые преселектором по промежуточной частоте (канал прямого прохождения).Обобщенная расстройка:
/> />
Значение ослабления по ПЧ будетпри такой расстройке больше 70 дБ, что соответствует ТУ.Выбор активных элементови распределение усиления
Необходимое усиление сигналов в линейном тракте следует обеспечить придостаточной устойчивости каскадов (возможно меньшем их числе), используяэкономичные приборы. /> />
Коэффициент усиления линейноготракта Кол должен быть равен:
Uп — амплитуда сигнала на выходе УПЧ приемника, длянормальной работы детектора необходим, чтобы амплитуда сигнала на входедетектора была не меньше 0.2 В, выбираем значение 0.3 В
Еа0 — чувствительность приемника.
Выбор средств обеспеченияусиления линейного тракта, начнем с определения коэффициента усиленияпреселектора (ВЦ и УРЧ). В приемнике с переменной настройкой обычно применяютвходную цепь при ненастроенной антенне и коэффициенте связи с антенной не болееполовины оптимального. Положим k =0.5 kopt
/> />
— коэффициент шума входнойцепи.
Для каскада УРЧ выбираеммалошумящий транзистор КТ368 Б, который будем использовать еще и в смесителе.Допустимый коэффициент шума приемника может быть обеспечен при одном каскадеУРЧ и смесителе по схеме с общим эмиттером.
Nш урч = 2*Nш тр-ра = 2*2 = 4; Nшсм = 4*2 = 8.Коэффициенты шума УРЧ и СМ
/>
Для расчета примем, что вкаскаде УПЧ будут использоваться транзисторы КТ339, как наиболее дешевые иподходящие по своим параметрам. Nшупч = 2*7 = 14 –коэффициент шума одного каскада УПЧ, собранного по схеме с общим эмиттером.
Наименьший коэффициентусиления (на максимальной частоте) по напряжению каскада УПЧ:
/> />
а по мощности:
наименьший коэффициентусиления преобразователя частоты по мощности:
/>
/> />
Устойчивый коэффициент усиленияодного каскада УПЧ определяется как:
/>
по мощности:
Проверим, обеспечиваетсяли заданная чувствительность приемного тракта УКВ.
/>
Как видно коэффициентшума приемника меньше допустимой величины, что обеспечивает чувствительность нехуже заданной.
/>
Требуемый коэффициентусиления по напряжению УПЧ и преобразователя частоты равен:
/>
Где kз = 2 – коэффициент запаса.
Вычислим сколько каскадовнеобходимо для обеспечения заданного коэффициента усиления тракта УПЧ:
/>
Следовательно,необходимое число каскадов — 4
Минимальная емкостьконтуров необходимая для стабильности АЧХ УПЧ при смене активных элементов
/>
DС=0,15пФ — средневероятностныйразброс емкостей активных элементов
Q(m) — функция, зависящая от вида селективной системы.
Расчет электрическойсхемыРасчет входной цепи
/>
Сб VD1 +Еупр
Cвх
L Сп gвх
VD2
Как уже говорилось, перестройкаконтуров преселектора будет осуществляться варикапами:
Свmin = 8.1пФ
Св max= 12.6пФ
Параметры эквивалентаантенны постоянны во всем диапазоне рабочих частот, тогда D = 1
/>
1. Индуктивность катушкисвязи:/> />
2. Максимальный коэффициентсвязи, обеспечивающий допустимую расстройку
/>
3. Полагая dсв=0,02, вычисляем затухание антеннойцепи для начала диапазона по формуле:
/>
/>
Вычислим значения для других точек диапазона и сведем результатывычислений в таблицу:
Таблица 1:f1, МГц dа кopt dэк квц квц*кувч 88 0,443 0,147 0,0174 1,17 7,18 98 0,398 0,161 0,0184 1,04 5,73 108 0,362 0,175 0,0197 0,93 4,64
/>
/>
/>
Результаты расчётов длядругих точек диапазона также сведём в таблицу 1.
/>4. Так както принимаем коэффициент связи между катушками равным
/>
5. Коэффициент включениявхода электронного прибора к контуру гарантирующий заданное при расчете блоксхемы эквивалентное затухание контура расчитывается по формуле:
/>
/> />
6. Проверяем осуществимостьминимальной эквивалентной ёмкости, для этого должно выполнятся неравенство:
/>
7. Индуктивностьконтурной катушки вычисляется по следующей формуле:
/>
/> />
8. Действительные значенияэквивалентного затухания контура определяющие свойства входной цепи вычисляютсяпо следующей формуле:
/>
Рассчитанные значениязатуханий контура для других частот также сведём в таблицу.
/>
9. Коэффициент передачидля тех же частот диапазона находим по формуле:
/>
Результаты вычисленийсведем в таблицу.
10. Действительноеослабление сигнала на границе полосы пропускания на промежуточной частотевычисляют по следующей формуле:
/>
/>
или 53,4 дБ, чтозначительно больше требуемого.
11. Коэффициент шумавходной цепи для конца диапазона:
/>
/>
12.Коэффициент передачипо мощности до конца диапазона:
13. Чтобы наблокировочном конденсаторе не создавалось большого падения напряжения сигнала,его ёмкость должна удовлетворять неравенствам:
/>
Сб=2200 пФ.
Расчет УРЧ
/>
Cб1
VT1
VD1
Lk
R3
VD2
Cб2
Uвх
R2 C1
R1 Rф
Eупр ЕК0
Из предыдущих расчетов
Свmin = 15,82пФ
Св max= 24,9пФ
Предварительно будемполагать полное включение контура в цепь коллектора
p1=1 и неполное ко входу следующегокаскада c p2 » 0.15.
Ёмкость контура без учётаконденсатора промежуточной ёмкости будет:
/>
1. Расчет элементов цепипитания. Считаем DURФ=1В – допустимое падение напряжения на сопротивлении фильтра эмиттерной цепи, g = 2 – требуемый коэффициентстабильности коллекторного тока, DT =80оC– интервал температур в градусах Цельсия, в пределахкоторого должна обеспечиваться температурная компенсация коллекторного тока, Ек0=4,5В, Iк=1mA, Ik0=0.5 мкА, Uk=3В, a0=0,98:
/>
Сопротивление фильтра:/> />
2. Индуктивность контурнойкатушки L:
/>
/>
3. Вычислим параметрыэквивалентной схемы каскада:
/>
/>
/>
Результаты расчетовсведем в таблицу 1.2:
f,
МГЦ
Y
mA/B
G1,
мкСм
G2,
мСм
C1,
пФ
C2,
пФ
g,
мкСм
gэ,
мкСм k0 dэ 88 37.509 53.427 1.399 8.94 11.838 118 335 2.6 0.0170 98 37.38 66.231 1.461 8.971 11.823 106 324 2.7 0.0184 108 37.251 80.005 1.526 8.969 11.808 96 316 2.7 0.0197
3. Рассчитаем kом для начала диапазона, так какнеобходимо обеспечить эквивалентное затухание контуров
/>
Так как kом >> k0уст а, характеристическое сопротивлениеконтура определено выбором емкости связи. Коэффициент включения контура в /> />
данном случае выбирается последующим формулам:
/>
/>
/>
4. Найдем проводимостьшунтирующего сопротивления:/> />
5. По формуле вычисляемсобственную проводимость контура для начала, середины и конца диапазона:
/>
Запишем полученныерезультаты также в таблицу1.2
6.По формуле вычисляемэквивалентную проводимость контура для начала, середины и конца диапазона:
Подставляем полученные значенияв формулу и вычисляем коэффициент усиления каскада для начала, середины и концадиапазона:
/>
Как видно коэффициентусиления каскада УРЧ во всем диапазоне больше Ко уст.
7. Из формулы найдемэквивалентное затухание для начала, середины и конца диапазона:
/>
8. Согласно формуленайдем реальную полосу пропускания для начала, середины и конца диапазона:
/>
в середине 920 КГц и вконце 1086 КГц.
9. Обобщенная расстройкаконтуров преселектора на границе полосы пропускания приемника будет:
/>
Ослабление зеркальногоканала
/>
/>
10. Определим среднююемкость подстроечного конденсатора:
/>
Поскольку максимальноевлияние собственных шумов на чувствительность приемника, имеет место намаксимальной частоте диапазона, то коэффициент шума рассчитываем для концадиапазона. Рассчитаем вспомогательные параметры
А) Эквивалентнаяпроводимость контура в точке подключения входа транзистора за вычетомсобственной входной проводимости транзистора:
/>
/>
/> />
Коэффициент шума каскада УРЧнаходим по формуле:
/>
NT=5Расчет УПЧ
/>
VT1
Cк1 L1 L2
Cк2
R3
Cф
R2 C1 R1 Rф
Eк0
В расчете структурнойсхемы УПЧ в качестве активного элемента берем транзистор КТ 339А
Параметры транзистора КТ339А:
Iк=1mA, Uк=3B, g11=0.35 мСм, g22=0.007мСм, Y21=32.127,C11=5.206пФ, C22=1.637пФ, C12=0.803нФ,a0=0,95, g12=0.001мСм, Iк0=1мкА, NТ=5, fгр³300MГц
Будем полагать, монтажныеёмкости в цепи коллектора См1=5пФ и в цепи базы См2=5пФ.
/>
1. Расчет элементовсхемы. Положим g=2,DТ=80°С, тогда:/> />
Сопротивление фильтра:/> />
2. Вычислим для контуроввнешние проводимости и емкости:
G1=g22+g12=0.007+0.001=0.008мСм;
G2=g11+1/R2+1/R3=0.35*10-3+1/4700+1/1200=1.4мСм
С1=С22+См1=1,637+5=8,185пФ
С2=С11+ См2=5,206+5=10,206пФ
Согласно таблице1.1Наименьшее усиление преселектора равно 4.64
Следовательно, усиление втракте промежуточной частоты должно быть:
/>
Подставляя Ко прв формулу при n=4, получаем необходимый коэффициентусиления каскада:
/> />
Условие выполняется. Причетырёх каскадах УПЧ эквивалентное затухание контуров должно быть
Положив значение b =0.2 по равенству:
Определяем предельноезатухание контуров
/>
Как видно из результата dэ1max
/>
3. Найдем коэффициентусиления, учитывая, что hmax=1.45
/>
4. Определимэквивалентные емкости контуров, считая, что p1=1
/>
/>
5. Индуктивностьконтурных катушек контуров
Индуктивность получиласьв пределах допустимой.
6. Определим коэффициентывключения контуров к электродам транзисторов
/>
7. Проводимость шунтовдля контуров должна быть
это сопротивления шунтов,подключаемых параллельно контурам.
/>
/>
8. Емкость контурныхконденсаторов имеют следующее значение:
/>
9. Рассчитаем коэффициентшума каскада УПЧ
/>
Расчет преобразователячастоты
/>
С2 VT1 C
L
R3 Cф
Uвх R2 R1 C1 Rф
Lсв U
Выберем режим работытранзистора при Uk =5В, Ik = 1мА так как режим работытранзистора совпадает режимом работы транзистора в каскаде УРЧ, то элементысхемы сохраняют значения полученные при расчете УРЧ.
Положим амплитудунапряжение гетеродина Um2=0.1В. Из проходной характеристике транзистора КТ 368 А находим Uбэ1=0.2, Ik=0.15мА при Uбэ2=2Uбэ1=0.4В, Ik2= 5мА, следовательно:
/>
/>
тогда амплитуданапряжения гетеродина должна быть
Поэтому принятую ранееамплитуду напряжения гетеродина можно считать за окончательную.
Крутизна преобразованиясмесителя (при Uб0 = 0.3В – смещение на базетранзистора)
/>
J1(aUm2)=0.58 – Функция Бесселя первого порядка.
В качестве селективнойсистемы и нагрузки используем пьезокерамический Фильтр ФП1П6. Средняя полосапропускания на уровне 6дБ – 240 …260кГц,
Rвх=Rвых=2кОм; q=0.53;Сшунт=20пФ
По формуле Пк=dэfПЧ=(2,5¸3,5)Пф находим полосу пропускания коллекторного согласующегофильтра, учитывая, что
Пк=3Пф=240*3=720кГц
/>
Тогда эквивалентноезатухание должно быть:/> />
Эквивалентная емкость контурадля получения оптимальных параметров контура: /> />
Индуктивность контурнойкатушки:
Примем собственноезатухание контура равным 0.006, тогда активная проводимость контура:
/>
Находим коэффициентывключения в контур активного элемента и пьезокерамического фильтра:
/>
Входная проводимостьтранзисторного преобразователя частоты для конца диапазона:
/>
/>
Поэтому, для сохранения коэффициентавключения входа транзистора к выходному контуру УВЧ, следует увеличитьпроводимость шунта контура на 1,17*10-3-0,5*10-3=0,67*10-3См. Поскольку p2=0,067, то для этого нужно увеличитьпроводимость шунта контура на 0,0672*0,67*10-3=3мкСм
Коэффициент шумапреобразователя частоты:
/>
Коэффициент передачипреобразователя по мощности для конца диапазона, находим по формуле:
/>
что меньше допустимойвеличины, принимавшейся при предварительном расчёте.Расчет детектора
VD1 R3
/>
L1 L2
Ср VT1 C1 R1
VD2 C2 R2
Сэ
Rб1 Rк L3
Rэ R5 Rф
Rб2 Cк
+Eк0 С4 Сф
Исходные данные для расчета:
f=10.7МГц; П=257,8 КГц; d0=0,006 – собственные затухания контуров; Сэ=45пФ – эквивалентная ёмкость контуров; Rвх.нч=1кОм;Свх.нч=0,02мкФ; Мн=Мв=1,1; полагаем Скат=0.5пФ,pk»pд»0,5(максимально допустимое значениекоэффициентов включения диодов); См1=См2=4пФ
Транзистор VT1 и селективная система детектора издвух связанных контуров используется в схеме каскада УПЧ. Положим Rф=R вх нч, берем резистор Rф = 1кОм. Сопротивление резисторов
R1 = R2 = 1,1*(Rф + Rнч.вх) = 1,1*(103 + 103)= 2,2кОм. Выбираем диоды Д2Е, их внутреннее сопротивление Riд = 100 Ом, входное сопротивление диодного детектора R вх д = 1200Ом, Кд = 0.75 – коэффициент передачи.
/>
Собственная активнаяпроводимость контуров:
Реальный коэффициентвключения диодов в контур
/>
что меньше максимальнореализуемой величины 0,5 и приемлемо.
/>
Коэффициент передачичастотного детектора определяем по формуле:
/>
Средние емкостиподстроечных конденсаторов контуров:
/>
следовательно, принятаяранее эквивалентная ёмкость контуров осуществима.
Индуктивность контурныхкатушек:
/>
/> />
Тогда емкость конденсатора:
/>
Допустимый уровеньамплитудно — частотных искажений на верхней модулирующей частоте не превышаетзаданного значения если:/> />
Здесь Rig=500 Ом внутреннее сопротивлениедетектора для токов модулирующей частоты.
Емкость конденсатора:
/>
/> />
Коэффициент связи междуконтурными катушками определяется:
Ёмкость конденсатора С3:
/>
/>
Коэффициент связи между 1и 3 катушками и индуктивность:
R3 и R4 необходимы для балансировки и их сопротивления обычнодесятки Ом и они определяются в процессе наладки детектора. R5 – увеличивает затухания катушки L3, чтобы она не влияла на полосупропускания и подбирается при наладке.
/>
Конструкция приемника насовременных микросхемах
Проектируемый переноснойприемник реализуется на базе двух микросхем серии К174, выпускаемыхотечественной промышленностью. Применение этих двух многофункциональныхмикросхем дает возможность сконструировать простую и компактную схему приемноготракта сигналов с АМ и ЧМ. Сравнительно небольшая их стоимость (по сравнению состоимостью дискретных элементов) так же является одним из факторов, доказывающихэффективность их применения. Обе микросхемы одинаковой серии К 174,следовательно, они легко сопрягаются между собой, а также приемник построенныйна их основе будет иметь сравнительно небольшой разброс параметров и хорошуютемпературную стабильность электрических параметров схемы. Построение схемыприемника на основе этих микросхем позволяет сократить до минимума количестводополнительных навесных элементов. Применение типового варианта включения этихсхем способствует повышению степени унификации, улучшению технологичностиаппаратуры, ускорению сроков разработок.
Теперь рассмотримподробнее конструкцию приемника. Линейный тракт УКВ приемника выполнен наоснове микросхемы К 174 ХА 15, включающей в себя усилитель высокой частоты,балансный смеситель, стабилизатор напряжения, Структурная схема микросхемыприведена ниже/>Структурная схема К174ХА15/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>/>
/>/> УВЧ Смеситель Фильтр НЧ /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>/>/>
/> Буфер Гетродин Стабили-
/>/>/>/> АРУ усилит заторы1,2 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Назначение выводов:
1,16 – выводы гетеродина,
2 – вход стабилизаторанапряжения (+Uпит),
3 – вход смесителя 1,
4 – вход смесителя 2,
5, 12 – общий (-Uпит).
6 – вход усилителя,
7 – вывод АРУ, УВЧ,
8 – выход УВЧ,
9, 10 – выводы УВЧ,
11 – выход усилителя АРУ,
13, 14 – выход сигналапромежуточной частоты,
15 – напряжениепитания.(+Uпит)
К 174 ХА 15 обладает высокой степенью интеграции, высокими параметрамиУКВ приема. Получение высоких качеств приема обусловлено использованием симметричногосмесителя перемножителя с глубокой противосвязью, большим входнымсопротивлением и высоким коэффициентом усиления, балансному гетеродину,буферному каскаду предохраняющему гетеродин от входного сигнала, высокимкачеством стабилизации.
Приемный тракт УКВ.
При приеме передач вдиапазоне УКВ, радиочастотный сигнал с телескопической антенны поступает наблок УКВ, где происходит его выделение и преобразование в сигнал ПЧ – ЧМ(10,7МГц). Входная цепь блока УКВ состоит из входного контура ,L11,L12,VD4,VD5 и антенны. Перестройка по диапазонучастот происходит посредством изменения емкости варикапной матрицы (электроннойперестройки частоты). Сигнал, выделенный входным контуром, усиливается УВЧ,входящим в состав микросхемы К 174 ХА 15, и через выходной контур УВЧ – L18, L19, VD10, VD11 поступает на входной контурсмесителя L13, L14, VD2, VD3, входящего в туже микросхему.Избирательность по зеркальному и дополнительному каналам приема обеспечиваетсяв основном контуром входной цепи и контуром УВЧ. Перестройка контура УВЧ подиапазону осуществляется с помощью варикапной матрицы. Сигнал ПЧ — ЧМ черезпьезокерамический фильтр Z1 ивыходной контур смесителя C17, L20, L21, поступает на вход усилителя ПЧ – ЧМ микросхемы К174ХА10,где усиливается усилителем – ограничителем и с его нагрузки поступает наквадратурный детектор. С выхода детектора сигнал звуковой частоты поступает навход усилителя звуковой частоты К174УН18, где и усиливается до необходимоймощности.
Приемный тракт СВ – АМ полностью построен на основе микросхемыК174ХА10 Структурная схемаК174ХА10/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>
/>/>/> Стабилизат.
/>
/>/>/> УНЧ
/>/> УПЧ Демодулятор/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>
/>/>/>
/> УВЧ
/>/> Смеситель
/>
/>/> Гетеродин
/>
Назначение выводов:
1 – вход 1-й УПЧ. 2- вход2-й УПЧ. 3, 11 – общий (-Uпит). 4 – выход смесителя. 5 – выходконтура гетеродина. 6 – вход 1-й тракта АМ. 7 – вход 2-й тракта АМ. 8 – выходдемодулятора. 9 – вход УНЧ. 10 – блокировка. 12 – выход УНЧ. 13 – напряжениепитания (+Uпит). 14 – вход демодулятора. 15 – выходУПЧ. 16 – блокировка АРУ/выход АПЧ.
Схема включения К174ХА10в качестве приемника АМ сигналов является типовой. Входной сигнал с антенныпоступает на входную цепь АМ сигналов С12.2, С19, L10, L11,после чего усиленный поступает на смеситель, с выхода которого через пьезокерамическийфильтр Z2 поступает на УПЧ – АМ гдеусиливается и поступает на детектор. Фильтр Z2 обеспечивает избирательность по соседнему каналу.Перестройка по диапазону осуществляется конденсатором переменной емкости С12входной цепи и контура гетеродина. Этими контурами осуществляетсяизбирательность по зеркальному каналу и другим дополнительным каналам приема. Свыхода детектора сигнал поступает на УЗЧ и громкоговоритель. Переключениедиапазонов S1
В качестве выходногоусилителя звуковой частоты используется микросхема К174УН18 представляющаядвухканальный усилитель с выходной мощностью 2 Вт. В состав микросхемы входят:предварительные усилители, промежуточные усилители, выходные каскады, делителинапряжения отрицательной обратной связи устройства защиты от перегрузокуправляющий каскад и устройство тепловой защиты.
Заключение
Разработанный карманный приемник удовлетворяет всем требованиямтехнического задания. Он построен на современных микросхемах серии К174, чтообеспечивает их легкое сопряжение и не сложную настройку собранного приемника.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Расчёт параметровтранзистора КТ368А.
/>
/>
Результаты сведём втаблицу:f, МГц 88 98 108 gгр 0,98 0,109 0,12 gs 0,068 0,076 0,083 g21, мСм 38.360 38.316 37.273 b21, мСм 2.608 2.912 3.177 Y21,mA/B 38.449 38.427 38.405 g12, мкСм -31.361 -38.797 -47.024 b12, мСм -0.931 -1.037 -1.142 C12, пФ 1.651 1.684 1.683 Y12, mA/B .940 1.047 1.154 g22, мкСм 22.066 27.434 32.981 b22, мСм 1.265 1.408 1.551 C22, пФ 2.289 2.287 2.286 Y22, mA/B 2.355 2.617 2.884 g11, мСм 1.043 1.105 1.170 b11, мСм 3.781 4.201 4.620 C11, пФ 6.838 6.823 6.808 Y11, mA/B 177.950 197.051 216.199
Список литературы
1. М. К. Белкин, В.Т. Белинский, Ю. Л. Мазор, «Справочник по учебному проектированиюприемно-усилительных устройств», Киев, Высшая школа, 1988г.
2. Н. В. Бобров, Г.В. Максимов, В. И. Мичурин, Д. П. Николаев, «Расчет радиоприемников», Москва,Воениздат, 1971г.
3. Под редакцией А.П. Сиверса, «Пректирование радиоприемных устройств», Москва, Советское радио,1976г.
4. В. Д. Горшелев,З. Г. Красноцветова, Б. Ф. Федорцов, «Основы пректирования радиоприемников»,Ленинград, Энергия, 1977г.
5. И. Ф. Белов, А.М. Зильберштейн, «Переносные радиоприемники и магнитолы», Москва, Радио исвязь, 1996г.
6. С. Г. Калихман,Я. М. Левин, «Радиоприемники на полупроводниковых приборах», Москва, Связь,1979г.