Расчет ЧМ РПУ на ИМС (стр. 2 из 3)

1. В первую очередь главным недостатком этой схемы является большая сложность и трудность обеспечения постоянной промежуточной частоты f_пр.

2. Наличие паразитного дополнительного канала приема, называемого зеркальным или каналом симметричной станции. Частота зеркального канала f_зк отличается от частоты принимаемого сигнала f_c на удвоенное значение промежуточной частоты. Таким образом, супергетеродинный приемник будет одновременно принимать радиостанции, работающие на частотах f_c и f_зк симметрично расположенных относительно частоты гетеродина f_г.

Рисунок 2 – Ось частот, используемая в работе супергетеродинного ЧМ приемника.

1. Выбор блок-схемы приемника.

В принципе возможны два различных подхода к проектированию УКВ-ЧМ приемника. Один использует однократное, другой – двойное преобразование частоты. При относительно высокой промежуточной частоте большинство транзисторов обладают небольшим устойчивым усилением да и крутые скаты резонансной кривой получить затруднительно. Это является недостатком однократного преобразования. Двукратное преобразование с низкой второй промежуточной частотой исключает эту трудность. Дополнительным преимуществом двукратного преобразования является то обстоятельство, что общее усиление приемника распределяется по нескольким частотам. При этом заметно уменьшается опасность самовозбуждения приемника через различные паразитные связи. Для тесного монтажа в малогабаритных приемниках указанное преимущество особенно важно.

Однако во всеволновых вещательных приемниках, содержащих также тракт АМ, применение двукратного преобразования является обычно неоправданным из-за сложности тракта ЧМ, так как невозможно использовать комбинированные каскады АМ-ЧМ. Поэтому двукратное преобразование частоты можно рекомендовать, если требуется получить показатели приемника выше, чем для первого класса, т.е.

> 36 дБ, крутизна ската > 0,25 дБ/кГц.

По заданию к данному расчету, эти параметры равны:

= 23 дБ

= 0,24 дБ/кГц

Следовательно, для упрощения схемы приемника, выбирается схема с однократным преобразованием частоты.

Рисунок 3 – Упрощенная блок-схема ЧМ приемника с однократным преобразованием

частоты.

2. Предварительный расчет усиления ЧМ на ИМС приемника.

Требуемый коэффициент усиления напряжения от входа приемника до входа частотного детектора определяется по формуле [1]:

К`общ = Kзап * Uвхчд / Uвхmin (1),

где Kзап – коэффициент запаса, Kзап

Uвхчд – входное напряжение ЧД, В

Uвхmin – чувствительность РПУ, мкВ

В качестве частотного детектора выбирается дробный детектор, согласно условию, что Uвхчд

В.

Расчет формулы (1):

К`общ. = Kзап * Uвхчд / Uвхmin =

=

Согласно найденному К`общ и заданному частотному диапазону в дальнейшем будет выбираться необходимый набор ИМС, обеспечивающий все функции РПУ, исключая избирательность.

3. Для обеспечения избирательности

рассчитывается резонансная система, которая должна включаться до смесителя.

3.1 Определение ширины полосы пропускания ЧМ РПУ на ИМС.

3.1.1 Определение индекса модуляции

по формуле:

(2),

где

- девиация частоты, кГц

- верхняя (максимальная) частота модуляции, кГц

Расчет формулы (2):

= 10,7

3.1.2 Исходя из условия

, ширина полосы пропускания определяется по формуле:

(3),

Расчет формулы (3):

кГц

Обычно входной контур преселектора выполняют широкополосным с настройкой на fср, определяемую по формуле:

fср

(4),

где fср – средняя частота рабочего диапазона приемника, МГц

f min – минимальная частота рабочего диапазона приемника, МГц

f max – максимальная частота рабочего диапазона приемника, МГц

Расчет формулы (4):

fср

МГц

3.2 Входная цепь, как правило, имеет фиксированную настройку на среднюю

частоту fср рабочего диапазона, а полоса пропускания входной цепи равна ширине диапазона f fmin – fmax. Затухание входной цепи d вх. ц. определяется по формуле:

d вх.ц.

(5),

Расчет формулы (5):

d вх.ц.

0,032

что соответствует затуханию на краях полосы в 3 дБ.

3.3 Избирательность по зеркальному каналу, которую обеспечивает одиночный контур (ОК), рассчитывается по формуле:

(6),

где

- эквивалентное затухание одиночного контура = d вх. ц.

fпр – промежуточная частота, МГц

Расчет формулы (6):

дБ

3.4 Избирательность, обеспечиваемая ОК не достаточна, т.е.

< . Следовательно, рассчитывается недостающая избирательность по формуле:

(7),

где

- заданная избирательность по зеркальному каналу, дБ

- избирательность, обеспечиваемая одиночным контуром, дБ

Расчет формулы (7):

дБ

возможно обеспечить либо резонансной нагрузкой УРЧ, либо в качестве входной цепи выбирают ДПФ.

3.5 Затухание контура в нагрузке УРЧ определяется по формуле:

(8),

предварительно переведем

в разы по формуле:

(9),

Расчет формулы (9):

0,875

Расчет формулы (8):

полученное затухание реально, т.к по условию оно реально, если > 0,01. Следовательно,

обеспечивается резонансной нагрузкой УРЧ.

Далее, решается вопрос о выборе схем последующих каскадов и выбираются соответствующие ИМС.

4. Выбор ИМС, используемой в качестве УВЧ, преобразователя, УПЧ, ЧД а так же предварительного УЗЧ.

В виду того, что в требуемом к расчету диапазоне рабочих частот, очень затруднительно согласовывать отдельные каскады на ИМС, из-за устаревшей элементной базы, в качестве УВЧ, преобразователя, УПЧ, ЧД а так же предварительного УЗЧ, применяется ИМС К174ХА34 (аналог TDA7021) [3].

ИМС К174ХА34 включает в себя так же фильтр промежуточной частоты (см. структурную схему на рисунке 4). Так же необходимо заметить, что недостающие 1,5 дБ, составляющие

(которые не обеспечиваются входной цепью и должны обеспечиваться, по расчету, одиночным контуром), обеспечиваются внутри ИМС.

К174ХА34 имеет следующие характеристики:

Электрические параметры:

Номинальное напряжение питания,

, В ……………………………………...…....... 3

Ток потребляемый,

, мА, при = 3 не более …………………………………6,3

Выходное напряжение НЧ, мВ, при

= 2,7, = 69 МГц не менее …………..… 80

Коэффициент ослабления амплитудной модуляции,

, дБ не менее ……………...…… 30