Расчет супергетеродинного приемника (стр. 3 из 3)

Избирательность по зеркальному каналу на минимальной частоте рассчитывается по формуле (2.9)

ìfmin+2fпр _ fmin__ü

Slзер(min) = Qэmin * î fmin fmin+2fпр þ *

ìfmin+2fпр ü

* î fmin þ , (2.9)

где Qэmin - добротность контуров тракта ВЧ на минимальной частоте.

Из моих исходных данных fmin = 150 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmin = 2,3, n = 1 можно вывести следующее:

ì0,15 + (2 * 0,465) _ _ 0,15_ _____ü

Slзер(min) = 2,3 * î 0,15 0,15 + (2 * 0,465)þ*

ì0,15 + (2 * 0,465)ü

* î 0,15 þ = 2,3 * (7,2 - 0,14) * 7,2 =

= 116,9 = 40 дБ.

Избирательность по зеркальному каналу на максимальной частоте рассчитывается по формуле (2.10)

ìfmax+2fпр _ fmax__ü

Slзер(max) = Qэmax * î fmax fmax+2fпр þ *

ìfmin+2fпр ü

* î fmin þ, (2.10)

Из моих исходных данных fmax = 400 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmax = 2, n = 1 можно вывести следующее:

ì0,4 + (2 * 0,465) _ 0,4 ______ü

Slзер(max) = 2 * î 0,4 0,4 + (2 * 0,465)þ *

ì0,4 + (2 * 0,465)ü

* î 0,4 þ = 2 * (3,325 - 0,3) * 3,325 = 26 дБ

Далее рассчитываем избирательность тракта ВЧ по соседнему каналу по формуле (2.11)

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Slтсч= [Ö1 + ((2Df/fmax) * Qэmax)?]? , (2.11)

где Df - стандартная расстройка, кГц.

Из моих исходных данных fmax = 400 кГц, из главы 2.3

Qэmax = 2, n = 1, Df = 9 кГц можно найти Slтсч:

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Slтсч = Ö1 + ((2*9/400) * 2)? = Ö1 + 0,0081 = 1 = 0 дБ.

Далее находим вносимые частотные искажения Мтсч на заданной полосе пропускания приемника 2Df:

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Мтсч = 1 / (Ö1 + ((Qэmin * (2Df/fmin))?) , (2.12)

Из моих исходных данных fmin = 150 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmin = 2,3, n = 1, Df = 9 кГц можно вывести следующее:

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Мтсч = [1/ (Ö1 + (2,3 * (2*9/150))?) = 1/1,037 = 1 = 0 дБ.

Рассчитаем избирательность приемника по промежуточной частоте по формуле (2.13)

Slпр = (Qэmin(fпр/fо - fо/fпр))? * fпр/fо, (2.13)

где fо - крайняя частота поддиапазона, наиболее близка к промежуточной fпр;

Qэ - добротность контуров по частоте fо;

n - число однотипных контуров ТСЧ.

Полученное значение Slпр оказалось больше заданного, фильтр-пробка не нужен.

2.4 Распределение частотных искажений по трактам РПУ

Частотные искажения вносят все тракты приемника. Необходимо рассчитать конкретные значения частотных искажений каждого тракта, так как значение допустимых частотных искажений, заданное в исходных данных коэффициентом М, должно быть распределено по всему тракту приемника.

Коэффициент частотных искажений тракта РЧ - Мтрч рассчитывается по формуле (2.14)

Мвч = М - Мнч, (2.14)

где М - заданный коэффициент частотных искажений приемника, дБ;

Мнч - коэффициент частотных искажений тракта ЗЧ, дБ.

Из моих исходных данных М = 5 дБ, Мнч задается в пределах 3-6 дБ. Я выбираю Мнч = 3 Дб.

Мвч = 5 - 3 = 2 дБ.

Полученное значение Мвч состоит из частотных искажений трактов сигнальной и промежуточной частот.

Используя коэффициент частотных искажений ТСЧ Мтсч получаем частотные искажения ТПЧ

Мтпч = Мвч - Мтсч, (2.15)

где Мвч - коэффициент частотных искажений высокочастотной части (ВЧ), дБ;

Мтсч - коэффициент частотных искажений тракта сигнальной частоты (ТСЧ), дБ.

Исходя из моих данных

Мтпч = 2 - 0 = 2 дБ.

2.5 Выбор избирательной системы тракта ПЧ

Избирательная система тракта промежуточной частоты (ТПЧ) обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу и вместе с трактом сигнальной частоты формирует резонансную характеристику приемника.

Значение избирательности Slр, по которому рассчитывают избирательную систему, определяют исходя из запаса на 15-20% (в относительных величинах), что позволяет обеспечить заданные требования при ухудшении избирательности, вызванном неточностью сопряжения настроек контуров.

Следует учесть также значение избирательности по соседнему каналу в ТСЧ, который существенно влияет на избирательность на длинных волнах. Таким образом, расчетная избирательность

(1,5-1,2)Sl

Slр = Slтсч , (2.16)

где Sl- заданная избирательность по соседнему каналу, дБ;

Slтсч - избирательность по соседнему каналу тракта ВЧ, дБ.

Из исходных данных Sl= 24 дБ = 15,9; из формулы (2.11)

Slтсч = 1,004 можно вывести следующее:

1,2*15,9

Slр = 1,004 = 19 = 25,5 дБ.

Избирательной системой ТПЧ служит система фильтров сосредоточенной избирательности. Количество звеньев ФСC в радиовещательных радиоприемных устройствах редко превышает 5, а в некоторых профессиональных приемниках оно достигает 9-13.

Число звеньев ФСС выбирается в соответствии с Slтпч из расчета 10-12 дБ на одно звено. В данном случае число звеньев ФСC равно трем. Но так как первое звено ФСС тракта промежуточной частоты (ПЧ) шунтируется выходным сопротивлением транзистора-усилителя ПЧ, то следовательно добротность первого и последнего звена падает, поэтому я буду делать ФСС из четырех звеньев, чтобы обеспечить заданную избирательность.

2.6 Определение числа каскадов тракта РЧ и распределение усиления по каскадам

Для того, чтобы определить число каскадов тракта радиочастоты необходимо задать величину напряжения на выходе детекторного каскада (Ud) из расчета обеспечения режима линейного детектирования. Для детекторного каскада, выполненного на полупроводниковом диоде, это напряжение должно быть 0,5 - 1 В.

Необходимый коэффициент усиления тракта радиочастоты с 1,5 - 2 кратным запасом, учитывающим разброс параметров усилительных элементов, равен:

(1,5-2)Ud

К’вч = Ö2 Ea, (2.17)

где Ud- напряжение на выходе детекторного каскада, В;

Ea- чувствительность по техническим данным, мкВ.

Из моих исходных данных Еа=0,15 mВ/м. Величину Ud, выбираемую в пределах (0,5 - 1)В, в моем случае равна 1 В.

__ -3

К’вч = 2*1/(Ö2 *0,15*10 ) = 9524.

При использовании схемы тракта промежуточной частоты, настроенной по принципу сосредоточенной избирательности, при внешней антенне коэффициент усиления тракта радиочастоты рассчитывается по формуле (2.18)

n-1

Квч = Квх ц * Кувч * Кпр * Капч * Кшпч1 * Кшпч2, (2.18)

где n - количество контуров в тракте ВЧ;

Квх ц - коэффициент усиления входной цепи с внешней антенной;

Кувч - коэффициент усиления каскада высокой частоты;

Кпр - коэффициент усиления преобразователя частоты;

Капч - коэффициент усиления апериодического каскада промежуточной частоты;

Кшпч1 - коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя промежуточной частоты;

Кшпч2 - коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя на входе детектора.

Коэффициент усиления входной цепи (Квх ц) выбирают в пределах 0,1-0,4, в данном случае 0,1. Коэффициент усиления апериодического каскада промежуточной частоты (Капч) выбирают в пределах 10-40, в данном случае 10. Коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя промежуточной частоты (Кшпч1)выбирают в пределах 20-30, в данном случае 20. Коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя на входе детектора (Кшпч2) выбирают в пределах 30-150, в данном случае 50.

Квч = 0,1*12*20*50*10 = 12000.

После расчетов должно выполняться условие Квч > К’вч. По полученным результатам расчета составляем структурную схему тракта радиочастоты, изображенную на рисунке (2.4)

Рисунок 2.4

2.7 Выбор и обоснование выбора структурной схемы УЗЧ

В качестве схемы выходного каскада тракта звуковой частоты выбирают двухтактную схему в режиме В или АВ на мощных транзисторах, так как Pвых > 0,2 Вт.

Транзисторы выходного каскада выбирают исходя из условия допустимой мощности рассеивания на коллекторе (Pк max > Pк).

Pк рассчитывают по формуле(2.19)

0,6*Р’вых

Рк = hтр * x?’ (2.19)

где hтр - коэффициент полезного действия выходного трансформатора;

x - коэффициент использования коллекторного напряжения;

P’вых = Рвых/2 - выходная мощность, приходящаяся на один транзистор при двухтактной схеме.

Исходя из моих исходных данных рассчитываем P’вых.

P’вых = 1/2 = 0,5 Вт

Выбираем hтр исходя из предела 0,7-0,8, в данном случае hтр = 0,7. Выбираем x из предела 0,8-0,95, в данном случае x = 0,8.

0,6*0,5

Рк = 0,7*(0,8)? = 0,67 Вт

Исходя из полученных данных в формуле (2.19), выбираем транзистор П 201.

Следующим этапом является определение коэффициента усиления по мощности тракта звуковой частоты, который рассчитывается по формуле (2.20)

P’вых

Кр нч = Рвх ’ (2.20)

где Рвх - мощность сигнала звуковой частоты на входе первого каскада тракта звуковой частоты, Вт.

Из рассчитанных в данной главе данных, можем определить Кр нч.

-6

Кр нч = 0,5/10 = 500000

Учитывая, что коэффициент усиления по мощности выходного каскада (Кр вых) находится в пределах 30-100, рассчитывают коэффициент усиления по мощности предварительных каскадов (Кр пред) рассчитывают по формуле (2.21)

Кр нч

Кр пред = Кр вых (2.21)

Из формулы (2.20) Кр нч = 5*10 , а Кр вых выбирают из предела 30-100, я выбираю Кр вых = 50.

5*10

Кр пред = 50= 10000

Полученное значение Кр пред позволяет ориентировочно определить число каскадов предварительного усиления, пологая, что один каскад, выполненный по схеме с общим эмиттером, обеспечивает коэффициент усиления мощности не менее 30-100.

Исходя из формулы (2.21), выбираем три каскада усиления с коэффициентом усиления каждого каскада 50, следовательно общий коэффициент усиления будет равен 125000. Так как общий коэффициент усиления по мощности больше чем рассчитанный, то при ведении отрицательной обратной связи, коэффициент усиления уменьшается, но не станет меньше рассчитанного и поэтому добавочные каскады не требуются.

Исходя из полученных в главах 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, данных составляем структурную схему радиоприемника, которая изображена на рисунке 2.5.