Предварительный расчёт.
1.Выбор и расчёт
блок-схемы приёмника.
При проектировании профессиональных радиоприёмников выберем
супергетеродинную
блок-схему приёмника.
2.Расчёт полосы пропускания
приёмника.
Определим ширину спектра:
-телефонного сигнала (fсп.тлф=2Fв=2*3500=7кГц;
Гц.
Гц.
С учётом исходных данных примем значение относительной
нестабильности несущей
частоты сигнала bн= bпр =0 и что гетеродин приёмника будет с
кварцевой стабилизацией
примем, что b г= 2*10-5. Тогда:
Тогда полоса
пропусканиё приёмника для приёма:
-телефонных сигналов (fп тлф=(fсп тлф+(fнест=7+0,125=7,125 кГц;
-телеграфных сигналов с тональной модуляцией: (fп тлг=(fсп
тлг+(fнест=2040+0,125=2,165 кГц;
-телеграфных сигналов без тональной модуляции: (fп тлг=(fсп
тлг+(fнест=54+125=179 Гц.
3.Расчёт выходного
каскада.
Нормальная выходная мощность прёмника при среднем коэффициенте
модуляции m=0.3 на основании исходных данных:
Принимаем трансформаторную схему выходного каскада с (тр=0,75
вычислим номиналь-
ную выходную мощность, которую должен обеспечить транзистор:
. Такую мощность могут обеспечить однотактные
каскады по схеме с ОЭ в режиме класса А с транзисторами типа П15.
Выберем на выходной
характеристике транзистора выберем рабочую точку А при Iк=23 мА и
Uкэ=-5В и проведем
через неё нагрузочную линию БВ. Из треугольника БГВ определяем
нагрузочное
сопротивление RА=125 Ом. Из треугольника БГВ вычислим отдаваемую
мощность
Pвых л =0.5*0.02*2.5=25 мА. Подбираем по входной характеристике
такую амплитуду, при
которой амплитуда коллекторного тока Imin , необходимой для
обеспечения требуемой
номинальной мощности. Она оказывается равной 0,06В. Затем находим
значения пяти ординат
коллекторного тока: I1=48 mA, I2=33 mA, I3=23 mA, I4=14 mA,
I5= 9 mA. Подставим
полученные значения вычислим амплитуды гармоник коллекторного тока:
;
;
.Следовательно
коэффициент гармоник выходного каскада будет равен:
.
Полученная величина меньше допустимой для приёмника, поэтому
выбранный тип
транзистора пригоден для использования в выходном каскада. Амплитуду
входного
напряжение при нормальном коэффициенте модуляции вычислим по формуле:
Umвх=0,3Umн=0,3*0,06=0,018В.
Для определения входного сопротивления каскада проводим
касательную ко входной
характеристике в рабочей точке А. Она отсекает по абсцисс в масштабе
напряжения величину
0,35-0,21=0,14В, а по оси ординат в масштабе тока 1,0-0,0=1,0 мА.
.
4.Выбор типа и
режима работы детектора.
Коэффициент гармоник детектора не больше:
.
Т.к. допустимая величина kгд получилась сравнительно малой, то
выберем диодный
(полупроводниковый) детектор в линейном режиме, для обеспечения
которого на его вход
необходимо подводить амплитуду несущей напряжения промежуточной
частоты Umпр(1,0В.
При приёме телефонных сигналов эффективная полоса пропускания
низкочастотного
тракта должна быть (Fп эф тлф=1,1(Fв- Fн)=1,1(3500-3200)=300Гц..
Полагая полосу пропускания НЧ тракта при приёмника равной
0.5(fсп, для приёма
телеграфных сигналов:
-с тональной модуляцией
получим:(Fпэфтлг(1,1(fсптлг/2=1,1*0,5*2040=1125Гц;
-без тональной модуляции получим:
(Fпэфтлг(1,1(fсптлг/2=1,1*0,5*54=30Гц .
Т.к. необходимые полосы пропускания высокочастотной части
приёмника для телефонных и телеграфных сигналов мало отличаются друг от
друга, то целесообразно отказаться от
регулировки полосы в усилителе промежуточной частоты.
Эфффективную полосу пропускания ВЧ тракта вычисляем по
формуле:
(fп эф=1,1(fп
тлф=7125= 7,85 кГц.
Необходимое отношение сигнал/шум на входе приёмника рассчитываем
по уравнению:
5.Предварительный выбор типа и схемы первых
каскадов
для обеспечения заданной
чувствительности.
В соответствии с исходными данными расчёт будем вести по собственным
шумам приёмника.
Полагая, что Еп=0, вычислим допустимый коэффициент шума приёмника в
телефонном режиме:
.
На данной рабочей частоте допустимый коэффициент шума обеспечим
на одном каскаде УВЧ и смесителе по схеме с ОЭ на транзисторе типа
ГТ310А. Напряжение на коллекторе будем полагать равным Uк=5В и Iк=1мА. В
каскадах УПЧ будем тоже использовать транзистор типа ГТ310А.эти
транзисторы германиевые сплавно-диффузионные p-n-p. Предназначены для
работы в УПЧ приёмников, а также для УВЧ коротковолновых приёмников.
Рассчитаем коэффициенты шума УВЧ, УПЧ и ПЧ:
Nупч=2Nт=9,5*2=19=Nувч, Nпч=4Nт=4*9,5=38, где. Nт=9,5-коэффициент шума
транзистора.
Определим коэффициенты усиления по мощности на рабочей частоте:
(в режиме преобразования).
Положим коэффициент связи с антенной к=0,5копт, тогда:
Вычислим возможный коэффициент шума приёмника:
6.Выбор промежуточной частоты, оптимального варианта
избирательных систем и
блок-схемы преселектора, обеспечивающих
заданную избирательность.
На практике наиболее часто встречаются два случая:
-полоса пропускания преселектора (fп.прес шире необходимой полосы
пропускания приёмника:
(fп.прес (3(fп;
-полоса пропускания преселектора (fп.прес сравнима с полосой
пропускания приёмника:
(fп.прес(3(fп;.
Полоса пропускания преселектора определяется избирательными системами
входной цепи и каскадов УРЧ. В приёмниках коротких волн избирательные
системы входной цепи и каскадов идентичны. Для таких приёмников
минимальную полосу пропускания преселектора вычисляют по формуле приняв
значении параметра qс=2,5. Будем считать собственное затухание этих
контуров равным (о=0,02.
,
где (эс=qс(о=0,5, ((а)=2.
.
. Выберем fпр=500 кГц.
7.Выбор транзисторов и числа каскадов тракта промежуточной частоты
для обеспечения необходимого
усиления.
. Тогда коэффициент усиления преселектора будет равен: К0 макс=КВЦК0
уст=0,8*28=22. Необходимый коэффициент усиления в тракте промежуточной
частоты вычислим по формуле, приняв кз=2:
=60,2дБ.
Выбираем для каскадов УПЧ транзисторы типа ГТ301А. Режим работы
принимаем Uк=5В и Iк=1мА. При проектировании узкополосных усилителей, а
в рассматриваемом случае относительная полоса пропускания составляет
лишь 7,125/465=0,015, как правило, максимально возможное усиление
каскадов определяется величиной коэффициента устойчивого усиления.
Поэтому расчёт будем вести на коэффициент устойчивого усиления каскада:
18,67. Подставляя полученные величины вычислим возможный коэффициент
усиления тракта промежуточной частоты при трёх каскадах:
, что больше требуемого К0 пр.
8.Проверка осуществимости АРУ.
. Выбираем Л1=8. Определим требуемое усиление приёмника под действием
системы АРУ: Лт=(/( =1000/2,5=400. Считая, что все управляемые каскады
идентичны, определим число регулируемых каскадов:
. Будем регулировать первые три каскада УПЧ. На этом предварительный
расчёт заканчиваем. Блок-схема приёмника будет выглядеть следующим
образом:
преселектор
к УНЧ
Рис1.Блок-схема
супергетеродинного приёмника.
Расчёт каскадов супергетеродинного прёмника КВ диапазона.
1.Расчёт усилителя высокой
частоты.
L
VT1 С2
Lк Lсв
С3
R3
R2 C1 R1
R4
Ек
Рис 2. Схема транзисторного УРЧ.
Будем предварительно полагать полное включение контура в цепь
коллектора (р1=1) и неполное ко входу следующего каскада с р2(0,15.
Примем собственную ёмкость катушки СL=3пФ; среднюю ёмкость подстроечного
конденсатора Сп=10пФ;ёмкость монтажа См=10пФ состоящей ёмкости монтажа в
цепи коллектора См1=5пФ и в цепи базы См2=5пФ; минимальную ёмкость
контурного конденсатора Смин=7пФ. Ёмкость контура без учёта переменной
ёмкости будет равна: С(=Сп+СL+р12(См1+С22)+р22
(См2+С11)=10+3+(5+10)+0,152(5+50)(29 пФ.
Минимальная индуктивность Lmin= (0.2..0.3) мкГн
Вычислим сопротивления цепи питания транзистора, полагая что:
-допустимое падение напряжения на сопротивлении фильтра коллекторной
цепи (URФ=1В;
-требуемый коэффициент стабильности коллекторного тока (=1,5(3;
-интервал температур в градусах Цельсия, в пределах которого должна
обеспечиваться темпера-
турная компенсация коллекторного тока (Т=80(С.
. Выберем R-1=510Ом.
. Выберем R3=6 кОм.
.
Выберем R2=560 Ом.
. Выберем С1=20нФ.
Сопротивление фильтра вычислим по формуле:
. Выберем Rф=160 Ом.
. Выберем Сб2=100нФ. Определим индуктивность контурной катушки из
выражения:
. Выберем 150 мкГн.
Вычислим параметры эквивалентной схемы каскада:
G1=gвых+g12+gcх=4,5+3+0=7,5мкСим и
G2=gвх+gcх=0,21*10-3+(7500)-1+(3600)-1=0,62 мкСим.
После этого рассчитаем максимально возможный коэффициент усиления
каскада:
<К0уст=2,5 –условие выполняется. Теперь рассчитаем коэффициенты
включения:
.
.
Проверим необходимое ослабление зеркального канала:
(68,6дБ.
На этом расчёт УРЧ эакончим.
2. Расчёт входной цепи с внешнеёмкостной
связью.
Рассчитываемая схема представлена на рис.3. Для начала определим
величину ёмкости связи Ссв. От её величины зависит влияние антенной цепи
на входной контур. С увеличением этой ёмкости за счёт большого влияния
цепи антенны расширяется полоса пропускания входной цепи, ухудшается
избирательность и изменяется настройка контура. Малая ёмкость связи
вызывает уменьшение коэффициента передачи входной цепи. С учётом ранее
сказанного на КВ диапазоне Ссв=10..20пФ.
1.Выберем Ссв=15пФ.
.
. Выберем L=43 мкГн.
4. Приняв эквивалентную добротность контура Qэ=40 найдём необходимую
величину собственной добротности контура: Qк=(1,2(1,25)*Qэ=
(1,2(1,25)*40=48(50.
5.Вычислим сопротивление потерь контура для этого рассчитаем
характеристическое сопротивление контура:
6. Коэффициент передачи входной цепи прикоэффициенте включения m=1:
.
7.Рассчитаем эквивалентную проводимость:
Gэ=G0+Gвн=G0+0,2*(GA+Gвх)=0,83+0,2*083=0,25 мСим.
8.Рассчитаем коэффициент включения m =(1-Qэ мах/Qк)Rвх мах*Сэ мin*fс
мах/159/Qэ мах =
=(1-40/50)25000*100*10-12*2.182*106/159*40 = 0.2, где Rвх=25кОм (для
1Т310А).
9. Тогда коэффициент передачи входной цепи при m=0.2 будет равен:
, что больше, чем в предварительном расчёте.
11.Найдём коэффициент усиления преселектора:
Кпрес=КвцК2урч=6*1,822=19,8.
Cсв
Сп L
Рис 3. Входная цепь с внешнеёмкостной связью с антенной.
3.Расчёт усилителя промежуточной
частоты .
Выпишем данные параметров транзистора на промежуточной частоте
fпр:
Uк=-5В, Iк=1мА, S0=Y21=26мА, g12=4,5мкСим ,gвх=0,21мСим, gвых=4,5мкСим,
Свх=21пФ, Свых=11,8пФ, Ск=5пФ, Iк0=5мкА, Nт=9,5. Будем полагать, что
монтажные ёмкости цепи коллектора и базы, соответственно См1=См2=10пФ,
равными. Ранее была принята схема с общим эмиттером при нагрузке из двух
связанных контуров при максимальной связи. Положим (=1.5, (URф=2В и
(Т=80(С, тогда расчёт элементов схемы питания УПЧ такой же, как и в УРЧ.
Тогда:
. Выберем R1=270 Ом.
. Выберем R3=1 кОм.
.Выберем R2=160Ом
Теперь произведём расчёт С1, Rф и Сф :
(выбираем 200нФ).
(выбираем 200Ом).
(выберем 100нФ).
=20дБ.
При трёх каскадах УПЧ эквивалентное затухание контуров должно быть:
1. Положив значение возможного относительного изменения входной и
выходной ёмкости транзистора b=0.1 определим минимально допустимое
отношение эквивалентной ёмкости контура каскада к ёмкости, вносимой в
контур транзисторами:
. Предельное затухание контуров определим по формуле:
. Находим коэффициент усиления каскада, учитывая что при трёх каскадах
(макс=1,63, по формуле:
, что существенно превышает требуемую величину. Полагая р1=1 определим
эквивалентную ёмкость контура и его индуктивность:
,
. Далее определяем коэф-
фициенты включения контуров: р1=1, т.к. L(Lmin=250мкГн, тогда надо
рассчитать только р2:
. На этом расчёт УПЧ закончим.
4.Расчёт преобразователя частоты с пьезомеханическим фильтром
ПФ1П-4-3 и отдельным
гетеродином.
R1 C2 L4 L5
fпр
С1 VT1
R2 R3
C3
+ – Еп
от гетеродина
Рис.4 Преобразователь частоты с отдельным гетеродином.
В данном преобразователе рассчитаем только смесительную часть.
1.Определяем параметры транзистора в режиме преобразования частоты:
Sпр=0,3S=0,3*26=8 мА/В;
Rвх.пр=2R11=0,2*1500=300 Ом;
Rвых.пр=2R22=2*200*103=400 кОм;
Свых.пр=С22=8 пФ; Свх.пр=С11=70 пФ.
2.Согласование транзистора смесителя с фильтром осуществляем через
широкополосный контур. Определим коэффициент шунтирования контура
входным сопротивлением фильтра и выходным сопротивлением транзистора,
допустимый из условий обеспечения согласования:
.
3.Определим конструктивное и эквивалентное затухание широкополосного
контура:
, где Qэш=20 –добротность широкополосного контура.
4.Определяем характеристическое сопротивление контура, принимая
коэффициент включения в цепи коллектора m1=1:
5.Определим коэффициент включения контура со стороны фильтра:
.
.
7.Ёмкость контура: С2=Сэ-Свых.пр=174-70=104 пФ. Выберем С2=100 пФ.
8.Определим действительную эквивалентную ёмкость схемы:
Cэ’=С2+Свых.пр=100+70=170 пФ.
.
10.Дествительное характеристическое сопротивление:
.
11.Резонансный коэффициент усиления преобразователя:
.
12.Индуктивность катушки связи с фильтром, приняв kсв=0,5:
.
3.Расчёт амплитудного детектора.
L L C3
C4 VT2
C5
Cн
VT1
C6 RВХ
С1 УПЧ
R2
R4 R1 R3
+
EП
–
В детекторе используем тот же транзистор, что и в УПЧ.
1.Определим Rн из условия малого шунтирования следующего каскада:
Rн=(5..10) Rвхн=(5..10) кОм.( Gн=0,2мСм.
.
3.Найдём эквивалентное сопротивление нагрузки по переменному току:
, где (Uk=4В, (Ik=1мА при Uбэ=const.
(Rн~=1,1кОм.
.
.
7.Рассчитаем элементы цепи питания. Для этого найдём
Iдел=(50..100)Iк0=(50..100)*20*10-6=2 мА.
.
.
9.Найдём входное сопротивление: Rвх=10r11=10*300=3 кОм и
Свх=С11/10=5/10=0,5пФ.
. Примем m2=1.
11.Вычислим напряжение на входе УНЧ: Uвх унч=UmдКдm2=0.4*9*1=3.6В.
На этом расчёт амплитудного детектора закончим.
6.Расчёт системы
АРУ.
3.
. Следовательно, поставленные к системе АРУ требования можно
удовлетворить без дополнительного усиления, полагая, что коэффициент
передачи детектор-АРУ должен быть Кд(0,8.
Примем сопротивления R4=680Ом и R1=3.5кОм. Тогда для сохранения
исходного смещения на базах регулируемых транзисторов найдём силу тока
Iп1, протекающего через сопротивление R4:
. Приняв UR5=0 и число регулируемых каскадов n=3 найдём R2:
. Выберем R2=4.7 кОм.
.
Выберем R3=510 Ом, при этом необходимое условие
R3(0,2*(R1+R2+R4)=0.2*(3.5+0.68+4.7)=1,78.
Для определения элементов схемы задержки зададимся R8=2 кОм и найдём:
.
Применим однозвенную структуру фильтра АРУ, при этом сопротивление
фильтра будет R2. Постоянную времени фильтра АРУ при помощи следующего
выражения, предварительно вычислив параметр М:
При заданной длительности переходного процесса tАРУ=0,5с получим:
. Выберем С2=1,8 мкФ. Чтобы обеспечить реализицию однозвенной
структуры фильтра АРУ, постоянная времени нагрузки детектора должна
быть:
.
На этом расчёт курсового проекта закончим.
УПЧ К К К
ПЧ 1К
УРЧ К К
АРУ
Д
ВЦ
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Стр.
Лист
Изм
Дата
Подпись
№ докум.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter