Расчет приемника для связной УКВ радиостанции (стр. 3 из 4)

Зная емкость, могу найти индуктивность фильтра:

Для нахождения остальных параметров составлю систему уравнений:

После решения данной системы получим:

Для согласования каскадов УПЧ буду использовать так же резонансный контур. Для этого надо решить систему уравнений, приведенную выше, но при этом вместо выходного сопротивления фильтра надо подставить выходное сопротивление усилителя

=2000 Ом. После решения системы получим:

Так же следует определить сопротивление нормальной работы усилителя:

По ряду Е24 выбираю 75 Ом.

5. Расчет АРУ

Расчёт детектора АРУ.

Будем строить детектор АРУ по последовательной схеме.

Рис. 5. Схема детектора АРУ

Постоянную времени цепи R₉C₂₁ выберем так, чтобы она была более нескольких десятков периодов ВЧ колебания. Пусть С₂₁=120 пФ, а R₉=45 кОм. Тогда R₉C₂₁=54·10–6 сек или примерно 540 колебаний ВЧ сигнала, а входное сопротивление детектора будет примерно равно 0,5 R₉ или 22,5 кОм.

Для детектора выберем диод МВD 101.

Табл. 4. Характеристики диода MBD 101.

Электрические параметры

Параметр	Условие	Макс.	Единица
Емкость диода	Частота 1 МГц, обратное напряжение =0	900	фента Ф

Рис. 6. Зависимость постоянного тока через диод от напряжения на нём.

У этого диода очень малое динамическое сопротивление и малая ёмкость, поэтому коэффициент передачи амплитудного детектора, построенного на нём, будет весьма близок к единице.

Схема моделирования данного устройства в Or Cad представлена на рис. 7.

Рис. 7. Схема моделирования детектора АРУ

Здесь параллельно включенные резистор 1 МОм и конденсатор 3,5 пФ обозначают вход усилителя постоянного тока АРУ, а три источника, два усилителя, умножитель и сумматор – это источник АМ колебаний с глубиной модуляции 0,4.

Результаты работы схемы показаны на рис. 8. На этом рисунке зелёным обозначается сигнал с выхода источника, синим – с выхода детектора. Искажения сигнала нет, коэффициент передачи детектора близок к единице. При номинальном напряжении на входе приёмника на выходе УПЧ амплитуда напряжения будет 1 вольт, на выходе детектора АРУ – 0,62 В. Когда амплитуда напряжения с выхода УПЧ увеличится на 3 дБ (то есть станет равным 1,4 В), тогда на выходе детектора будет напряжение, равное 1 В.

Рис. 8. Результаты работы детектора АРУ

Расчёт усилителя постоянного тока АРУ.

Это устройство имеет следующую задачу: сформировать напряжение на своём выходе напряжение, равное 4 В, если напряжение на его входе меньше или равно 0,62 В, и напряжение, меньше или равное 2 В, когда напряжение на его входе больше или равно 1В.

Схема устройства представлена на рис. 9.

Рис. 9. Схема усилителя постоянного тока АРУ вместе с ФНЧ

В исходном состоянии транзистор заперт, а на выходе есть максимальное напряжение, определяемое делителем R₁₂R₁₃. На резисторе R₁₀, который вместе с конденсатором С₂₂ образует развязку по цепи питания. Когда напряжение, поступающее с выхода детектора АРУ, превысит напряжение на резисторе R₁₄ плюс напряжение, при котором транзистор заперт, появится ток стока I_C. Он пойдёт по цепи +Е R₁₀ R₁₂ VT₁ R₁₄ 0, и начнёт понижать напряжение на выходе, так как начнёт повышаться падение напряжения на резисторах R₁₄, R₁₂, R₁₃.

Выберем для этой схемы транзистор BF 908. Из проходной характеристики видно, для того, чтобы запереть транзистор, нужно напряжение затвор-исток -0,5 В, а его крутизна на начальном участке характеристики очень мала, и равна примерно 0,3 мА/В.

Пусть в исходном состоянии I_C=0, и через делитель R₁₁R₁₄ течёт ток I₁, а через R₁₂R₁₃ – I₂. Напряжение с выхода детектора АРУ обозначим U₁.

Ток стока транзистора равен:

, .

Напряжение I₁R₁₄ определяет тот порог, при котором начинает уменьшаться напряжение на выходе. Оно должно быть на 0,5 В больше, чем такое напряжение с выхода детектора АРУ, при котором напряжение на входе приёмника равно номинальному. Поэтому

В.

,

Примем

В, R₁₄=820 Ом (Е48), тогда

кОм,

Тогда

Отсюда Ом.

кОм Берём его по ряду Е 48 равным 31.6 кОм.

Пусть

Ом. (по Е24), R₁₂ берём 10 кОм (по Е48), R₁₁ берём 3320 Ом (по Е48).

Это справедливо, когда нагрузка не потребляет ток. Если это не так, то придётся корректировать сопротивления делителей.

На второй затвор необходимо подать напряжение относительно нулевого провода +4В.

Возьмём

кОм. Тогда МОм.

Возьмём ёмкости С₂₂ и С₂₃ по 2 мкФ.

Результаты моделирования в Or Cad представлены на рис. 10. На нём видно, что при напряжении на входе, равном 0,6 В, напряжение на выходе только начинает снижаться, а при напряжении на входе, равном 1 В, напряжение на выходе равно 1,7 В.

Тем самым, при изменении напряжения на входе детектора АРУ с 1 до 1,4 В (3 дБ), коэффициент усиления электронных регуляторов падает на ~120 дБ.

Рис. 10. Зависимость напряжения на выходе схемы от входного

Назначением фильтра в цепи АРУ является выделение из продетектированного сигнала постоянной составляющей напряжения, пропорциональной амплитуде колебаний несущей частоты. Фильтр АРУ должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Регулирующее напряжение на выходе фильтра должно успевать следить за наиболее быстрыми изменениями уровня сигнала на входе приёмника, обусловленными например явлением замирания. Это требование определяет максимально допустимое значение постоянной времени фильтра, однако делать слишком малой эту постоянную времени также нельзя.

2. Фазовый сдвиг по НЧ в фильтре должен быть минимальным, что необходимо для обеспечения устойчивой работы замкнутой цепи АРУ. Для улучшения взаимной развязки между отдельными звеньями электронных регуляторов приходится включать дополнительные RC звенья в цепи подачи напряжения на каждое звено электронных регуляторов. Это увеличивает общий фазовый сдвиг в цепи АРУ. Однако, если постоянную времени дополнительных звеньев выбрать много меньше постоянной времени основного фильтра, то дополнительный фазовый сдвиг окажется незначительным.

Выберем постоянную времени развязывающих фильтров равной 10^-5.

Тогда R_18…22 возьмём по 10 кОм (по ряду Е24), а С_25…29 по 1 нФ (по ряду Е24).

Выберем постоянную времени ФНЧ АРУ на R₁₇C₂₄ равной двум периодам частоты модуляции или 4·10^-2 сек. Возьмём тогда R₁₇=51 кОм (по ряду Е24), а С₂₄=0,82 мкФ (по ряду Е24).

По условию технического задания динамический диапазон напряжения на входе антенны

= 80 дБ, при этом изменение напряжения на выходе детектора не должно превышать = 3 дБ. Разрабатываемая АРУ имеет экспоненциальную характеристику, следовательно, эффективность регулировки может быть найдена по формуле:

Глубина регулировки одного усилителя в тракте УПЧ равна

= 45 дБ. Следовательно, число каскадов, в которых следует изменять коэффициент усиления равно: