Расчет связного АМ супергетеродинного приемника

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. 1.3 РАСЧЕТ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ РАДИОПРИЕМНИКА Для приемников, обеспечивающих прием с поиском и без под- стройки полоса пропускания РПУ, равная полосе пропускания ДД тракта будет равна Пдд2 fсК2 fпер2 fг2 fг пч где 2 fc - ширина спектра частот при- нимаемого сигнала, который ДД тракт должен пропустить ко входу детектора fнс2651,15 кГц fнсК2 fпер2 fг2 fт пч - расшире- ние полосы

пропускания за счет ухода частот передатчика, гетеродина прием- ника, частоты настройки тракта ПЧ, с учетом коэфициентом их совпадения К. Обычно принимают К0,3 0,7. Примем К0,5 Для амплитудной модуляции ширина спектра частот принима- емого сигнала 2 fc2Fв7 кГц где Fв3,5 кГц -верхняя частота моду- ляции. Максимально возможные уходы частот от номинального значе- ния частот передатчика, гетеродина и настройки тракта

ПЧ соот- ветственно равны fпер перfc max fг гfг max fт пч пчfп где пер3е-5 -относительное изменение частоты передатчика г1е-4 -относительное изменение час- тоты гетеродина т пр 1е-5 - относительное изменение частоты настройки тракта ПЧ fс мах 20 МГц - максимальная частота передатчика fг мах20,465 МГц -максимальная часто- та гетеродина, равная fг maxfcmaxfп fп465 кГц -промежуточная частота. Пдд2651,1570009651,15 Гц Пдд9,6 кГц L 4 G ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЕЙ И НЕРАВНОМЕРНОСТИ H GУСИЛЕНИЯ В ПОЛОСЕ ПРОПУСКАНИЯ.H Неравномерность усиления в полосе пропускания ДД тракта характеризуется коэфициэнтом Удд1Мдд -относительный уровень ослабления. где Мдд -коэфициэнт частотных искажений ДД тракта. МддМрчМпч -коэфициэнт частотных искажений ДД тракта складывается из коэфициэнтов частотных иска- жений трактов

РЧ и ПЧ. Начиная с диапазона КВ и более коротких волн коэфициэнт частотных искажений тракта радио частоты принимают равным примерно 0,5 дБ. ТОГДА СОТВЕТСТВЕННО G H G HМрч0,5 дБ G H G H Мпч6,0 дБ G H Мдд6,5 дБ L 1.5 H Эквивалентная добротность

Qэ и число контуров n тракта РЧ для приемников КВ диапазона определяются требуемой избиратель- ностью по зеркальному каналу. Необходимая эквивалентная добротность, для обеспечения требуемой избирательности по зеркальному каналу при входном кстройстве с внешней емкостной связью с антенной Qu зfз mахfc maxA где n -число контуров -избирательность по зеркальному каналу относ.единиц. здБ20ln з fc max -максимальная частота диапа- зона, fc max20

МГц fз max -максимальная зеркальная ча- стота. fз maxfc max 2fп20000-9301907кГц Аfз maxfc max-fc maxfз max A0,09527 ЗНАЧЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОБРОТНОСТИ ПРИ РАЗНОМ КОЛИЧЕСТВЕ КОНТУРОВ. T N Qu 1 398,4513 2 64,6718 3 35,2773 L Необходимое условие Qu Qэ Подходит значение Qu65 2 контура Следовательно примем Qэ max65 Qк250 Расчитаем эквивалентную добротность на нижней частоте диапазона.

1Qэ min1Qк1Qэ max-1Qкfc minfc max 1Qэ min1250165-125017200,0136 отсюда Qэ73,5 Число каскадов n-12 2 каскада 1.6 GРАСЧЕТ АЧХ ТРАКТА РЧ И ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЕЙ ПОH G МЕШАЮЩИМ КАНАЛАМ ПРИЕМА.H 1 Расчет ослабления сигнала для входной цепи с внешней емкостной связью с антенной. Уfo f 1X fo где n -число контуров тракта РЧ, включая контур входного устройства fo -резонансная частота,

на кото- рой расчитывается АЧХ f -абсолютная расстройка , при которой считаем ослабление У , равная ff-fo X -обобщенная расстройка, определя- емая при В 1 X2 fQэfo B 1 Xffo-fofQэ Qэ -эквивалентная добротность на резонансной частоте fo. 2 Расчет АЧХ диапазонного приемника производить в двух крайних точках диапазона, т.е ffc min и ffc max 3 Результаты расчета сведены в таблице 1.6 . При расчетах задавались расстройкой fBП1BfoQэ .

При достиже- нии значения f2fп расчеты прекращались. 4 Значение Уз, вычисленное при расстройке f2fп опре- деляет избирательность по зеркальному каналу з1Уз з min261 отн.ед.48 дБ З max57 отн.ед.35 дБ Вывод расчитанная избирательность заведомо лучше чем данная в задании. 5 График АЧХ, построеный по данным таблицы 1.6, смотри в приложении 6 Расчет избирательности по каналу приема на промежуточ- ной частоте пQбfпfб-fбfп fбfп где n -число контуров

тракта РЧ Qб -их эквивалентная добротность на частоте fб, ближайшей частоте рабо- чего диапазона к промежуточной fп. п90,417000465-46517000 17000465107 дБ п заданая 44 дБ п расчетная 107 дБ L Вывод расчитанная избирательность по каналам приема на ПЧ заведомо лучше заданной. 1.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ И ЧИСЛА КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ ТРАКТА ПЧ. 1 Ширина расчетной полосы пропускания

ФСС. ПрПдд п где п0,8 0,9 примем п0,85 , тогда получим Пр9,60,8511,3 кГц. 2 Необходимая добротность контуров ФСС. Qн2 2fпПр Qн930000 211300116,4 ФСС применяют, если конструктивная добротность Qк их контуров, лежащая в интервале 100-300, будет больше Qн. 3 Величина относительной расстройки по соседнему каналу. с2dfсосПр где fсос-расстройка, при которой

задана избирательность по соседнему каналу. с29000113001,4 Вычислим обобщенное затухание 2fпQкПр 930000113002000,41 при Qк200 по графику 1. 5 найдем значения для с1,59 Y1c п0,85 Y1п 5 с1-Y1с дБ -избирательность по соседнему каналу. Мпч1-Y1п дБ -коэфициэнт частотных искажений на краях полосы пропускания.

6 Число звеньев ФСС для обеспечения заданного коэфициэнта частотных искажений на краях полосы пропускания. n пМпчМпч16 так, как nс nп то примем nфnс 1.8 H При построении АЧХ ФСС используется обобщенная АЧХ его П-образного звена с расчитанным значением обобщенного затуха- ния .

Строятся обе ветви этой обобщенной АЧХ. Затем вводится новый масштаб по осям. На оси ординат ука- зываются значения ослабления n-звенного ФСС с числом звеньев nф Уфсс дБ nфУ1 дБ По оси абсцисс, ниже относительной расстройки , указыва- ется абсолютная расстройка f, связанная с первой соотношением f0,5Пр На построенный график АЧХ наносят полосу пропускания

ДД тракта и определяют коэфициэнт частотных искажений на ее краях Кроме того, для заданной расстройки нужно отметить полученную избирательность по соседнему каналу. Для оценки правильности расчета параметров ФСС на его график АЧХ наносят линии заданного уровня коэфициэнтов ослаб- ления помехи по зеркальному каналу и по промежуточной частоте. Расчет считаем законченым, если границы полосы пропускания на графике проектируются ниже заданных,

а коэфициэнт ослабления соседнего канала больше заданного. Запас избирательности по соседнему каналу всего ФСС должен быть меньше избирательности по соседнему каналу одного его звена. 1.9 РАСЧЕТ ОБЩЕГО УСИЛЕНИЯ ДД ТРАКТА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ЕГО КАСКАДОВ. В ДД тракте осуществляется усиление слабого сигнала, поступающего на вход РПУ от антенны до уровня, необходимого для работы детектора в заданом режиме.

I Расчет общего усиления ДД тракта. При приеме на наружную антенну требуемое усиление расчитывается по формуле КддUвх1,414Еао где Uвх - заданная амплитуда напря- жения на входе детектора В Eao - заданная чувствительность В Кдд0,321,4140,0637713 С целью создания запаса по усилению увеличим полученное значение в 1,4 раза. Кдд на377131,4527697 Кдд на 527697 L II Определение числа усилительных каскадов

ДД тракта. При приеме на наружную антенну КобщКвцКурчКпчКупч II.a где Квц - коэффициент передачи одноконтурной входной цепи на КВ при наружной ненастроенной антенне типа телеско- пический штырь или наклонный одиночный провод . КвцmQэ мinСаСэ махСаmKвц где m - коэффициент включения входа первого транзистора Qэ мin - эквивалентная добротность контура входной цепи

Сэ мах - эквивалентная емкость контура входной цепи на минимальной частоте, Сэ махСмахСсх Са - емкость, определяемая из выраже- ния СаСаСсвСаСсв ,Са -емкость антенны, Ссв - емкость конденсатора связи антенны с входной цепью. Сначала расчитаем коэффициент включения входа первого транзистора m. mm1-Qэ махQкRвх махСэ мinfс мах159Qэ мах где Qк -конструктивная добротность входного контура

Rвх мах - входное сопротивление тран- зистора кОм на частоте fс мах Cэ min -минимальная эквивалентная ем- кость входного контура, Сэ minСminС Сmin -минимальная емкость конденсатора переменной емкости, при которой осуще- ствляется настройка контура на частоту fс мах, С-эквивалентная емкость схемы при которой блок клнденсаторов перемен ной емкости, выбраный в соответствии с таблицей 1. 5 обеспечит перектытие за- данного диапазона fс min

fc max, ССмах-ККСminКК-1 , К-коэффи- циент перекрытия диапазона, Кfc maxfc min 1коэфициент перекрытия диапазона К20171,1765 2эквивалентная емкость схемы С100-1,384101,384-1224 пФ 3минимальная эквивалентная емкость входного контура Сэ min22410234 пФ 4входное сопротивление транзистора ГТ310Б - 25 кОМ. mm1-652502523420159650,03539 m0,18813 5емкость антенны

Са 10 пФ 10е-12 Ф 6емкость конденсатора связи антенны Ссв 3 пФ 3е-12 Ф 7емкость СаСаСсвСаСсв103103 2,3 пФ 8эквивалентная емкость контура входной цепи на минималь- ной частоте диапазона Сэ махСмахС100224324 пФ 9коэфициент передачи одноконтурной входной цепи, при коэфициенте включения входа первого транзистора m1 КвцQэ minCаСэ maxСа73,52,3е-12326Е-12 Квц0,52 10общий коэффициент передачи одноконтурной входной цепи

КвцmКвц0,188130,520,0976 Квц 0,0976 L II.bKoэффициент усиления каскада УРЧ при предварительном расчете принимают равным устойчивому коэффициенту усиления на максимальной частоте диапазона Ко уст мах0,45 Swс махСк 4входное сопротивление транзистора ГТ310Б - 25 кОМ. m1-6525025722015965 m0,17 5емкость антенны Са 10 пФ 10е-12 Ф 6емкость конденсатора связи антенны

Ссв 3 пФ 3е-12 Ф 7емкость СаСаСсвСаСсв103103 2,3 пФ 8эквивалентная емкость контура входной цепи на минималь- ной частоте диапазона Сэ махСмахС10072172 пФ 9коэфициент передачи одноконтурной входной цепи, при коэфициенте включения входа первого транзистора m1 КвцQэ minCаСэ maxСа73,52,3е-12172Е-12 Квц0,983 10общий коэффициент передачи одноконтурной входной цепи КвцmКвц0,170,9830,167 Квц 0,167 L IIIKoэффициент усиления каскада

УРЧ при предварительном расчете принимают равным устойчивому коэффициенту усиления на максимальной частоте диапазона Ко уст мах0,45Swс махСк где S -крутизна проходной характерис- тики транзистора на максимальной час- тоте 30 мАВ Ск - емкость коллекторного перехода транзистора 1,2 пФ Ко уст мах0,20250,0323,14201,2е-12 Ко уст мах6,5 Условие Ко уст мах 3 выполняется Коэффициент шума в этом случае определяется, в основном, шумами первого каскада.

Коэффициент усиления УРЧ КурчКо уст мах6,5 IVКоэффициент усиления преобразователя частоты. Зададимся Кпр14 VРасчет коэффициента усиления УПЧ. При приеме на наружную антенну КупчКдд наКвцКурчКпр527690,176,5141486 Следовательно в УПЧ целесообразно использовать каскодный усилитель типа ОЭ-ОЭ. 1.10 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ

УСИЛЕНИЯ АРУ. АРУ должно обеспечивать изменение входного и выходного напряжения 389 дБ. аUS1вх махTUS1вх минT -изменение входного напряжения. рUS1вых махTUS1вых минT -изменение выходного напряжения. а 38 дБ 10S03820T 79,4 отн. ед. р 9 дБ 10S0920T 2,8 отн. ед. Требуемое изменение коэффициэнта усиления под действием АРУ КS1АРУT ар 79,42,8 28,17отн. ед. Необходимое число регулируемых каскадов nS1АРУT ln KS1AРУTln КS11 РЕГ.T ln 28,17ln 10 1,5 С учетом округления nS1АРУT 3 1.11

РАСЧЕТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКА, ОГРАНИЧЕННОЙ ШУМАМИ. Для наружной антенны ЕаСэ мах10-5DCа где Са -емкость, вносимая антенной цепьюСа -емкость эквивалента антенны СаСаш10h10 пФ h1м высота антен- ны Ссв3 пФ - конденсатор связи вход- ного контура с антенной D ПвцПпчLкKш вх где Пвц - полоса пропускания ненагру- енного входного контура,Пвцfc minQк Ппч -полоса пропускания тракта ПЧ , принимаем

ПпчПдд Lк -индуктивность катушки входной цепи 88 мкГн Кш -коэффициент шума транзистора3 дБ КшдБ10LgKш вх -отношение мощности полезного сиг- нала к мощности шума на входе детекто- ра20 дБ, вхдБ10Lg вх Расчитаем коэффициент шума транзистора отн.ед Кш103102 Расчитаем отношение мощности полезного сигнала к мощности шума на входе детектора отн.ед вх102100 Расчитаем полосу пропускания ненагруженного входного кон- тураПвц1710625068000

Гц68 кГц Расчитаем D 681039,61038810-82100333 Тогда чувствительность приемника, ограниченная шумами бу- дет равна Еа17010-53332.30.24 Вм 1.12 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ T T T T N Показатель Заданное Расчетное Коэффициент пп РПУ значение значение запаса 1 П ДД 9,6 кГц 2 Q MIN 250 3 Q MAX 65 4 число колеба- 1 тельных конту- ров

ДД тракта 5 избирательно- min48 дБ 20 сть по зерк. 35 дБ каналу max35,5 дБ 1,12 6 избирательно- 44 дБ 107 дБ 2 10 4 сть по каналу приема на ПЧ 7 число звеньев 4 в ФСС 8 добротность 110 контуров ФСС 9 К ДД 37713 52769 1,4 10 К УРЧ 6,5 11 К УПЧ 1486 12 К АРУ 28,7 13 n АРУ 2 L 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УЗЛОВ ТРАКТА ДД. 2.1 Каскодный

УПЧ. Заданный коэффициент усиления образуется из усиления апериодического и резонансного каскадов см.схему. К УПЧ К 1 К 2 При расчетах примем К 1 К УПЧ 3 1468322 ,тогда К 2 14682267 Проверим, что при выбранных значениях коэффициентов К1,К2 амплитуда напряжения на входах транзисторов VT1, VT2 не превы- шает допустимого значения U ВХ ДОП 35 мВ ,при котором коэффи- циент нелинейных искажений

К Г 2 . Так как в данном РПУ есть АРУ, то К 2 U ВХ Д МАХ U ВХ 2 МАХ U ВХ Д МАХ U ВХ ДОП где U ВХ Д МАХ pU ВХ ДОП К 2 0,3280,0047512 0,3280,03573,2 Условие выполнено. Коэффициент усиления 1-го каскада УПЧ с АРУ U ВХ 1 МАХ U ВХ 2 МАХ К 1 МИН U ВХ ДОП где К 1 МИН К 1 К 1

РЕГ 2210 2,2 U ВХ 1 МАХ 0,00472,2 0,0021 В 0,035 В Условие выполнено. Так как U ВХ 2 МАХ U ВХ ДОП , то K 1 K 1 РЕГ ,следова- тельно при выбранных значениях коэффициентов К1,К2 амплитуда напряжения на входах транзисторов в каскаде УПЧ не привышают максимально допустимую, а коэффициент усиления апериодического каскада позволяет ввести

в него АРУ. Эквивалентное сопротивление нагрузки 1-го каскада R Э К 1 S 220,03 733 Ом Эквивалентное затухание контура резонансного каскада d Э П 0,7 f П 28,8465 0,062 Коэффициенты включения резонансного контура mS11T и mS12T с учетом заданных коэф. усиления каскада и эквивалентного зату- хания его контура mS12T 1 , mS12T KS12TmS11TSRS1ЭT 673010S0-3T733 0.8 Эквивалентное затухание его контура dS1ЭT dS1КT dS1ВЫХT dS1ВХ

ДT Индуктивность контура LS1KT 1wS02TCS1Э T 123,1446510S03TS02T110S0-6T 6 мкГн , что приемлимо. Емкость контурного конденсатора CS13 T CS13 T CS1ВЫХ T- mS12TS02 T CS1вх упч T CS1MT CS1LT CS13 1310TS0-9T - 0,8S02T2110S0-9T1,510S0-9T 1,5S0 TпФ Емкость конденсаторов связи C1,C2 CS1СВT 5023,14 ТАБЛИЦА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ АЧХ ТРАКТА

РЧ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМИ КОНТУРАМИ. таблица 1.6 T ПАРАМЕТР ЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРА fofc max20 МГц T T T T T T T T T T T В 0 0,1 0,15 0,2 0,250,35 0,5 1,0 1,5 2 2fпч dfкГ 0 3,1 46,4 61,8 77,3108,2154,6309,2463,7618,2930,0 X 0 0,2000,3000,4000,5000,7001,0002,0002,970 3,9405,880 X 1 1,0400,0900,1600,2500,4901,0004,0008,820 15,5234,57 1X 1 1,0191,0441,0771,1181,2201,4142,2363,134 4,0655,964 1 2 1,0401,0901,1601,2501,4902,0005,0009,820 16,5235,57

fofodf 1 0,9980,9970,9960,9960,9940,9920,9840,977 0,9700,955 Yотн.ед 1 0,9600,9200,8600,8000,670 0,5000,2000,1000,0600,029 YдБ 0 -0,30-0,70-1,20-1,90-3,40-5,95-13,8-19,7 -24,0-30,4 fofc min17 МГц T T T T T T T T T T T В 0 0,1 0,15 0,20 0,25 0,35 0,5 1,0 1,5 2,0 2fпч dfкГц 0 11,0616,5922,1227,6538,7255,31110,6165,9 221,2930,0 X 0 0,2000,3000,4000,5000,7001,0002,0002,970 3,95016,09

X 0 1,0400,0900,1600,2500,4901,0004,0008,820 15,60258,9 X 1 1 1,0191,0441,0771,1181,2201,4142,2303,130 4,08016,13 X 1 1 1,0401,0901,1601,2501,4902,0005,0009,820 16,60259,9 fofodf 1 0,9980,9980,9970,9970,9960,9940,9890,983 0,9780,914 Yотн.ед 1 0,9600,9100,8600,8000,6730,5030,2020,103 0,0610,004 Y дБ 0 -0,30-0,70-1,20-1,90-3,40-5,90-13,8-19,6 -24,2-48,0

L Москва. МИРЭА РТС РК-4-90 Натрусов М.В. 1993г.