перечень сокращений (стр. 6 из 13)
С выхода аттенюатора сигнал поступает на фильтр нижних частот, пропускающий полосу частот до ПЧ1 – 55.5 МГц.
3.2 Усилитель радиочастоты
Усилители сигнальной частоты должны обеспечивать: 1) устойчивое усиление в рабочем диапазоне частот; 2) изменение коэффициента усиления в допустимых пределах в условиях нормальной эксплуатации; 3) требуемый динамический диапазон принимаемых сигналов; 4) минимальные линейные и нелинейные искажения сигнала; 5) необходимую полосу пропускания; 6) односигнальную и многосигнальную избирательность к помехам; 7) минимально возможный коэффициент шума /7/.
В УРЧ в области умеренно высоких частот наибольшее распространение получили схемы с общим эмиттером (для БТ), как позволяющие получить наибольшее усиление по мощности. В схемах УРЧ используются малошумящие БТ. В проектируемом приемнике используется широкополосный высоколинейный УРЧ на широкополосных трансформаторных линиях (ШПТЛ). Полоса пропускания такого УРЧ линейна до частоты 35 МГц, после чего его АЧХ имеет плавно спадающий характер /6/.
В основе УРЧ однокаскадный усилитель по схеме с ОЭ на биполярном транзисторе, в качестве нагрузки используется широкополосная трансформаторная линия. В схеме применена эмиттерная стабилизация рабочей точки. На рисунке 3.2 приведена схема УРЧ.
Рисунок 3.2 - Схема электрическая УРЧ
В схеме используется отрицательная обратная связь по переменному току. АЧХ данного широкополосного усилителя будет линейна и должна охватывать весь диапазон принимаемых частот. Усилители этого типа отличаются исключительно высокой стабильностью электрических параметров, низким уровнем шума /36/. Кроме того, данное решение упростит схему радиоприемника.
3.3 Усилитель первой промежуточной частоты УПЧ - 1
К усилителям первой промежуточной частоты обычно предъявляют высокие требования по линейности, обеспечению малого уровня собственных шумов. Кроме того, так как первое преобразование в проектируемом приемнике осуществляется «вверх», т.е. высокая ПЧ1, необходимо чтобы усилительный прибор был высокочастотным. Теоретики немецкой фирмы Роде и Шварц определили, что коэффициент усиления первой ПЧ не должен превышать 20 дБ или 10 раз по напряжению /36/. Такой оптимальный коэффициент усиления можно получить используя однокаскадный УПЧ1.
В качестве усилительного элемента используем полевой транзистор с двумя изолированными затворами. Данный тип транзисторов имеет значительно более высокое эквивалентное сопротивление в сравнении с биполярными транзисторами и обычными полевыми, что позволяет включать непосредственно в стоковую цепь резонансные системы /6/. При этом, не шунтируя их, то есть, сохраняя узкую полосу. Так же двухзатворные транзисторы обладают небольшим уровнем шума. Таким образом, данный тип транзистора является оптимальным для выскоимпедансного резонансного усиления.
Сигнал с выхода ФСС1 подается на первый затвор, на второй затвор подано фиксированное постоянное напряжение. Такой способ обеспечит более линейную регулировочную характеристику при меньших искажениях сигнала, чем, если бы сигнал был подан на второй затвор. В стоковую цепь транзистора включен одиночный параллельный колебательный контур, настроенный на первую промежуточную частоту – 55.5 МГц. Сигнал с частотой ПЧ2 через разделительный конденсатор поступает на второй смеситель.
Рисунок 3.3 - Схема электрическая УПЧ - 1
3.4 Усилитель второй промежуточной частоты УПЧ - 2
На этапе эскизного проектирование было определено, что УПЧ - 2 должен обеспечить усиление в 80 дБ (см. раздел 2.7). То есть, УПЧ - 2 должен обеспечить основное усиление сигнала в радиоприемнике. В качестве усилительного элемента используем полевой транзистор с двумя изолированными затворами. При выборе схемы УПЧ - 1 были описаны достоинства двухзатворных транзисторов. Усиление в 80 дБ невозможно получить от одного каскада. Таким образом, УПЧ – 2 многокаскадный, все каскады одинаковы. В стоковую цепь транзистора включен одиночный параллельный колебательный контур, настроенный на вторую промежуточную частоту – 1.455 МГц.
3.4.1 Расчет схемы электрической принципиальной УПЧ - 2
Выберем в качестве усилительного прибора кремниевый полевой транзистор с двумя изолированными затворами и каналом n – типа - BF998, выпускаемый фирмой Philips. Отечественная промышленность так же выпускает подобные усилительные приборы, но так как в данном проекте предполагается моделирование работы УПЧ - 2 на основе PSpice моделей то, соответственно, требуются и PSpice модели усилительных приборов. А таких моделей для подобных отечественных приборов не существует.
Приведем электрические параметры транзистора BF998:
Коэффициент шума N = 0.6 дБ;
Коэффициент усиления по мощности KP = 25 дБ;
Крутизна характеристики по первому затвору S = 24 мА/В;
Емкость проходная по первому затвору CЗС = 0.25 пФ;
Предельная частота усиления fГР = 1300 МГц.
Рассчитаем, какой коэффициент устойчивого усиления сможет обеспечить один каскад УПЧ - 2 на основе BF998:
, (3.1)где g21 – проводимость прямой передачи, См;
Y12 – проводимость обратной передачи, См
(3.2) 
(3.3)где fC – частота ПЧ 2, Гц.
См 
дБМинимальное число избирательных систем, необходимое для реализации усилителя с заданным коэффициентом усиления:
, (3.4)где
К0S - заданный коэффициент усиления УПЧ - 2.
Таким образом, для устойчивой работы УПЧ - 2 и обеспечения необходимого усиления в 80 дБ необходимо три каскада построенных на транзисторе BF998.
Для построения каскада будем использовать схему усилителя частоты с одноконтурным настроенным каскадами с истоковой стабилизацией рабочей точки.
Рисунок 3.4 - Схема электрическая каскада УПЧ - 2
Выбор рабочей точки осуществим графическим методом, построив нагрузочную прямую на семействе стоковых характеристик по первому затвору изображенных на рисунке 3.5.
Зададим RС = 390 Ом.
Рисунок 3.5 - Семейство стоковых характеристик BF998
Параметры рабочей точки:
UСИ0 = 6.7 В, IС0 = 5.5 мА, Uз2-и0 = 4 В, Uз1-и0 = -0.2 В
Для возможности работы транзистора в заданной рабочей точке определим величину резистора в цепи истока по формуле:
(3.5) 
ОмИз ряда стандартных значений Е24 сделаем выбор номинала резистора RИ = 330 Ом.
Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току необходимо зашунтировать резистор RИ конденсатором большой емкости. Проведем расчет этого конденсатора, соблюдая условие:
, (3.6)где
С6 – емкость конденсатора, мкФ.
Зададимся величиной конденсатора C6 = 10 мкФ и проверим выполнение условия:
- условие выполняетсяНеобходимо установить потенциал второго затвора такой величины, чтобы обеспечить работу транзистора на квадратичном участке переходной вольт – амперной характеристики по первому затвору. Величину потенциала определяют резисторы R2, R3 (смотри рисунок 3.4). Определим их величину исходя из следующих условий:
, (3.7)где
RВХ – входное сопротивление транзистора по второму затвору;
RВХ = 15 кОм
IЗУ – ток утечки второго затвора.
В результате преобразований получено R2 = 1.25*R3, тогда R2 = 27.3 кОм, R3 = 21.8 кОм.
- условие выполняетсяВыберем номиналы резисторов R2, R3 из ряда стандартных значений Е24:
R2 = 27 кОм;
R3 = 22 кОм.
Для обеспечения большей стабильности напряжения смещения применим включение конденсатора в цепь резистивного делителя, а так же включим конденсаторы в цепь истоковой стабилизации и в цепь стока. Емкость конденсаторов C2, C3, C4 – примем равной 0.01 мкФ.
Рассчитаем элементы параллельного колебательного контура.
Максимальная емкость контура рассчитывается по формуле:
, (3.8)где
LMIN – минимальная индуктивность катушки контура, мкГн