Qэк.зк < 0,6×100
39,4< 60
Условие выполняется, следовательно УРЧ в приёмнике не применяется.
Расчёт полосы частот входного сигнала П и максимальной добротности контура входной цепи Qэкп, при которой частотные искажения в заданной полосе не превышают допустимых, полученных при распределении их между каскадами.
П = 2 (Fмmax + ∆fсопр + ∆fг), (9)
где ∆fсопр – допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для декаметрового диапазона выбирают 10 – 15 кГц, километрового и гектометрового 3 – 5 кГц;
∆fг – возможное отклонение частоты гетеродина, равное
∆fг =(0,5 – 1)×10-3fсmax.
∆fг = 0,7×10-3××0,285×106 = 0,2×103 Гц
Принимаем ∆fсопр=4 кГц
П = 2 (3,5×103 + 4×103 + 0,2×103) = 15,4×103 Гц
Значение Qэкп определяем по формуле
, (10)где М – частотные искажения преселектора;
П – полоса частот, кГц;
fсmin– минимальная частота сигнала, МГц;
При отсутствии в прёимнике УРЧ
М = Мпрес/2,
Так как УРЧ в приёмнике не применяется, то
М = 5/2 = 2,5
Qэкп=0,285×106Ö2,52-1/15,4×103=42,4 [дБ]
Должно выполняться условие
Qэкп >Qэкзк (11)
42,4 > 39,4
Условие выполняется.
Если условие выполняется, то принимаем рассчитанная Qэкп.
Затем выбирают блок конденсаторов переменной ёмкости, двух- или трёхсекционный, в зависимости от количества контуров, настраиваемых на частоту принимаемого сигнала.
Для расчёта числа поддиапазонов определяют коэффициент диапазона Кд, который может обеспечить выбранный конденсатор переменной ёмкости, и требуемый коэффициент диапазона по частоте Кд.с:
, (12)где Ссх – принимается диапазонах гектометровых волн 25 – 30 пФ.
Для расчёта принимаем следующие значения Ссх = 25 пФ, Cкmin = 12 пФ, Cкmax= 495 пФ.
________________
Кд=Ö495+25/12+25=3,7
Затем определяем значение Кд.с по формуле:
Кд.с = f 'cmax/f 'cmin, (13)
f 'cmax = 1,02 fcmax, (14)
f 'cmin = f 'cmin/1,02, (15)
f 'cmax = 1,02×0,285×106=0,2907 МГц
f 'cmin =0,285×106/1,02=0,279 МГц
Кд.с = 0,2907 / 0,279 =1,04
Если Кд ≥ Кд.с, то в приёмнике применяется 1 диапазон. Если Кд ≤ Кд.с, то заданный диапазон частот входного сигнала следует разбить на поддиапазоны.
Кд> Кд.с,
3,7 > 1,04.
Условие выполняется, следовательно, в приёмнике достаточно иметь один диапазон.
Выбор схемы детектора и типа диода. Выбираем последовательную схему диодного детектора.
Так как по заданным техническим условиям проектируемый приёмник можно отнести ко второму классу, то в соответствии принимаем значения
Uвхd = 0,3 В, Kd = 0,4.
Напряжение на выходе детектора рассчитываем по формуле:
Uвыхd = KdmUвхdk, (16)
где k = 0,5 – 0,6 – коэффициент, учитывающий потери части выходного напряжения детектора на резисторе,
m = 0,3 – коэффициент модуляции.
Задаёмся следующими коэффициентами k = 0,5, m = 0,3.
Uвыхd = 0,3×0,4×0,5×0,3 = 0,018 В
Выбираем точечный диод типа Д9Б.
Определение необходимого коэффициента усиления от входа до детектора. Для преобразования частоты выбираем транзистор КТ357А для которого fт=80 МГц, Екмах =10В. Проверяем выполнения условий.
fмах=0,1 fт=0,1×80=8 МГц
Uк =12В>Еи=9В
где fмах – максимальная частота заданного рабочего диапозона частот;
fт – предельная частота усиления тока для схемы с общим эммитером при котором h21э=1
Uк - предельно допустимое напряжение на коллекторе транзистора
Условие выполняется, следовательно, транзистор выбран правильно. Из справочника для транзистора КТ357А выписываем основные параметры:
Iк =10мА, Uк=6В, h21э=120, С12=4пФ, S =│Y21э│ = 26 мА/В.
Определяем входное сопротивление транзистора в режиме преобразования
Rвх = 1/0,8g11э (17)
Rвх=1/0,53×10-3= 1,8 кОм
Определяем характеристическое сопротивление контура на частоте f 'cmax
ρmax = 159/fcmax [МГц]× (Cкmin + Cсх) [пФ], (18)
ρmax = 159/0,285×(12 + 25) = 15,14 кОм
Определим эквивалентное и конструктивное затухание контура:
dэп = 1/Qэп; (19)
dкон = 1/Qкон; (20)
dэп = 1/11,3=0,088;
dкон = 1/100=0,01.
Определяем коэффициент включения контура m1 по формуле
, (21)где Rвх – входное сопротивление транзистора 1 каскада радиоприемника;
rmax– характеристическое сопротивление контура;
dэп и dкон – затухание контура.
________________________
m1=Ö(0,088–0,01)×1,8 /15,14=0,096
Напряжение сигнала на входе первого каскада радиоприёмника можноопределяется по формуле:
Uвх = EhдQэк.пm1, В, (22)
где E – напряжённость электрического поля в точке приёма В/м, равная 100мкВ;
hд – действующая высота магнитной антенны, равная 0,02 – 0,04 м;
Qэк.п – максимальная добротность контура входной цепи, дБ;_
Принимаем действующую высоту антенны hд = 0,03 м
Uвх = 120∙10-6××0,03×0,096×42,4 =0,14 мВ.
Необходимый коэффициент усиления при приёме сигнала на магнитную антенну определяется по формуле
Кн = (Uвхd/ Uвх)×106, (23)
Кн = (0,3/0,14∙10-6)×106=2142
Необходимый коэффициент усиления Кн' берут с запасом из-за разброса параметров транзистора, неточной настройки контуров и т.д.:
Кн' = (1,4 – 2) Кн., (24)
где Кн – необходимый коэффициент усиления;
Кн' – необходимый коэффициент усиления с запасом.
Кн' = 2×2142=4284
Определение числа каскадов УПЧ. Для определения числа каскадов УПЧ необходимо знать коэффициенты передачи входной цепи и преобразователя частоты.
Принимаем коэффициент передачи входной цепи приёмника – 2
Коэффициент усиления ПЧ, нагруженного на фильтр сосредоточенной избирательности, рассчитывают оп формуле:
Кпч = m1m2KфY21пчR, (25)
где m1 – коэффициент включения нагрузки в коллекторную цепь смесителя m1= (0,6 – 0,8); принимаем m1=0,7
m2 – коэффициент включения нагрузки в цепь базы первого УПЧ
m2= (0,1 – 0,2); принимаем m2=0,15
Y21пч – крутизна характеристики транзистора в режиме преобразования, мА/В;
Y21пч = 0,5×Y21э, (26)
где R = (10 – 15)×103 Ом – характеристическое сопротивление контуров фильтра сосредоточенной селекции; принимаем R=12кОм
Kф = 0,2 – 0,25 – коэффициент передачи ФСИ; принимаем Kф = 0,25
Y21пч = 0,5×26 = 13 мА/В;
Приняв следующие значения m1 = 0,7; m2 = 0,15; Kф = 0,25; R = 12кОм определяем коэффициент усиления ПЧ
Кпч = 0,7×0,15×0,25×0,013×12×103 = 4,095
Для определения коэффициента усиления каскада УПЧ рассчитывают устойчивый коэффициент усиления по формуле
, (27)где Ск – проходная ёмкость транзистора, принимаем 4 пФ;
fпр – промежуточная частота, равная 465кГц;
Y21Э – крутизна характеристики транзистора, мА/В
В каскаде УПЧ применяем транзистор КТ 357А
Рассчитываем устойчивый коэффициент усиления УПЧ
Купчуст=6,3Ö26×10-3/465×103×4×10-12=23,54
Необходимое количество каскадов УПЧ определяется по формуле
Nупч =(lg Кн' – lg Кпч)/lg Купчуст, (28)
Nупч =(lg 4284 – (lg 4,095+lg 3+lg2) /lg 23,54 =1,63
Таким образом, для обеспечения заданной чувствительности приёмника должно быть 2 каскада УПЧ.
Избирательность по соседнему каналу Se, создаваемую входной цепью приёмника определяем по формуле:
, дБ, (29)где N– число каскадов УРЧ;
∆f – стандартная расстройка, равная 9 кГц для километрового; гектометрового и декаметрового диапазонов;
fcmax – максимальная частота сигнала, МГц;
Qэк. – ранее выбранная добротность контуров входной цепи и УРЧ
____________________________
Se¢=(0+1) 20lgÖ1+2×9×103×1,17/0,285×106=1,7 дБ
Избирательность по соседнему каналу Seфси, которую должен обеспечить ФСИ определяется по формуле
Seфси = Se – (Se' + Seупчобщ), [дБ] (30)
где Se – заданная избирательность по соседнему каналу, [дБ]
Seфси = 45 – (0,17 + 6) = 38,83 дБ
Выбираем тип пьезокерамического фильтра, у которого избирательность по соседнему каналу не менее полученного выше значения и полоса пропускания
Пфси = П/α, (31)
где α = 0,8 – 0,9 – коэффициент расширения полосы.
Пфси = 15,4/0,8 = 19,25кГц
В качестве нагрузки преобразователя частоты используется ФСИ, состоящий из пьезокерамических-звеньев, то необходимо определить количество звеньев (nфси), при котором будут обеспечиваться частотная избирательность Seфси и полоса пропускания Пфси. Для определения количества звеньев фильтра рассчитывают необходимую эквивалентную добротность контуров ФСИ:
Qэк.фси = (2×√2)×465/ Пфси, (32)
Qэк.фси = (2×√2)×465/12,5 =68,32
Должно выполняться условие
Qэк.фси< (0,6 – 0,8) Qконфси. (33)
где Qконфси = 200 – максимальная добротность контуров ФСИ
68,32< 0,8×200
68,32 < 160
Относительную расстройку αе и обобщённое затухание βе находим по формулам: