Расчет полосы пропускания линейного тракта приемника

ППЧ=2,4 МГц

Полоса спектра сигнала: ПС= ППЧ

Полоса пропускания линейного тракта приемника с учетом того, передатчик и приемник неподвижны относительно друг друга определяется по формуле:

(3.1)

где - полоса спектра сигнала; - запас полосы, требуемый для учета нестабильности и неточности настроек приемника.

Величина определяется по формуле:

(3.2)

Где - относительная нестабильность частоты сигнала; - относительная нестабильность частоты гетеродина; - неточности настроек гетеродина и УПЧ.

По ГОСТ на радиовещательные передатчики

Исходя из этого примем:

Частота гетеродина: нижняя настройка гетеродина

Относительная нестабильность частоты транзисторного гетеродина без кварцевой стабилизации

Неточность настроек частоты гетеродина

Неточность настроек частоты УПЧ

Подставив полученные значения в (3.2) найдем запас полосы, требуемый для учета нестабильности и неточности настроек приемника

Подставив полученные значения в (3.1) найдем полосу пропускания линейного тракта приемника:

Расчет ВЦ

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкосной с УВЧ. (рис. 6)

Рис. 2. Схема ВЦ.

Выбираем полную емкость схемы, используя данные таблицы 1.

Таблица 1.

Для заданной в ТЗ частоты сигнала Ссх≈14пФ

Выбираем собственное затухание контура, используя данные таблицы 2.

Таблица 2.

Для диапазона метровых волн d=0,005

Рассчитаем коэффициент включения фидера и входа УВЧ для согласования при заданном dэр контура входной цепи.

dэр – эквивалентное затухание контура преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигнала и нагрузкой. Если промежуточная частота задана, то эквивалентное затухание следует выбирать из условия dэр≥0,02..0,01.

Выберем dэр=0,04

(3.3)

где - полная емкость схемы; - волновое сопротивление фидера;

=13 мСм.

Так как используется настроенная антенна, то

Ом

Подставив известные значения в (3.3) найдем коэффициент включения фидера: =0,127

(3.4)

- входное сопротивлении УВЧ (ОЭ); d – собственное затухание контура.

Рис. 3. Зависимость входной проводимости транзистора ГТ311Е от частоты и тока коллектора

Пользуясь графиком (рис. 3.) найдем параметр при fc=120 МГц и токе коллектора 3 мА. =12,6 мСм. Тогда

Подставив полученные значения в (3.4) найдем 0,112

Емкость контура рассчитаем по формуле

(3.5)

где - паразитная емкость катушки контура;

- емкость монтажа;

- входная емкость каскада.

Из графика (рис. 3.) определим параметр

. Тогда

пФ

Подставив значения в (3.5) найдем пФ

Находим индуктивность контура:

Находим индуктивность катушки связи с антенной

Для снижения паразитной емкости между и коэффициент связи между ними, обеспечивая согласование, должен быть наименьшим. Найдем минимальный коэффициент связи при котором обеспечивается согласование.

(3.6)

Подставив данные в (3.6) найдем коэффициент связи:

Найдем коэффициент передачи входной цепи:

(3.7)

где - коэффициент передачи фидера определяемый из графика (рис. 4.) по произведению ( - затухание в фидере; - длина фидера); - коэффициент передачи собственно входной цепи при согласовании равный

(3.8)

Рис. 4. Зависимость от произведения

Из графика находим =0,88

Подставив значения в (3.8) получим

Подставив полученное значение в (3.7) найдем коэффициент передачи входной цепи:

Обобщенная расстройка зеркального канала при нижней настройке гетеродина и заданном эквивалентном затухании (было выбрано dэр=0,04) рассчитывается по формуле:

(3.9)

Подставив значения в (3.9) получим, что 23,6 раз≈27 дБ

Рис. 5.

Выбрав структурную схему преселектора вида (рис. 6)

Рис. 6.

Найдем из графика (рис. 5.) ослабление по зеркальному каналу Seзк=56 дБ. Обобщенная расстройка соседнего канала на краях полосы пропускания преселектора определяется по формуле:

Рис. 7.

Используя график (рис. 7.) найдем ослабление для выбранной структурной схемы преселектора: Seпр= 1,5 дБ

Рассчитать ослабление которое можно допустить в ФСИ по формуле:

Для выбранного преселектора обобщенную растройку для соседнего канала определяем по формуле:

Ппч=1,5 МГц = (растройка, соответствующая соседнему каналу)

По графику (рис. 7.) найдем значение ослабления соседнего канала создаваемого преселектором. 3,0 дБ.

Определить ослабление соседнего канала требуемое от ФСИ можно по формуле:

где - полное ослабление соседнего канала, требуемое в приемнике. Для бытовых приемников обычно принимают =30 дБ.

Расчет УВЧ

По техническому заданию схема УВЧ ОЭ (рис. 8).

Рис. 8. Принципиальная схема УВЧ.

Используя графики (рис. 9.-рис.11.) и справочные таблицы определю параметры транзистора ГТ311Е и его рабочую точку

Параметры транзистора:

Определение рабочей точки транзистора:

По ТЗ . Тогда: Іб=0,1 мА. Uбэ=0,32 В; Uкэ=3 В; Пусть ЕК=9 В.

Рис. 9. Зависимость проводимости прямой передачи Y21Э от частоты и тока коллектора.

Рис. 10. Зависимость входной проводимости Y11Э от частоты и тока коллектора.

Рис. 11. зависимость выходной проводимости Y22Э от частоты и тока коллектора.

Изменение обратного тока коллектора Ікбо=0,83мкА;(Т0=293К)

Для транзисторов серии ГТ –

Т0=293К

Ттах=+550С=328К

Ттіп= -250С=248К

Тогда

Тепловое смещение напряжения базы определяется по формуле:

Нестабильность тока коллектора определяется по формуле при =3 мА:

Сопротивлении резистора R3 рассчитывается по формуле:

R3= (3.10)

Где

Тогда R3=

R4 рассчитывается по формуле:

Сопротивления резисторов рассчитываются по формулам:

Емкости блокирующих конденсаторов С3, С5 рассчитываются по формулам. Подставляя значения, получим:

С6 можно рассчитать по формуле:

,

где ;

пФ; пусть С6=62 пФ

Из условия обеспечения заданной полосы пропускания приемника определяем эквивалентное затухание контура по формуле:

(3.14)

где - требуемое эквивалентное затухание каждого из контуров УВЧ, обеспечивающее заданную полосу пропускания; п – число каскадов УВЧ(в ТЗ каскад один).

Подставив значения в (3.14) найдем

Тогда =0,1

Резонансный коэффициент усиления рассчитывается по формуле:

(3.15)

height="24" align="BOTTOM" border="0" />=0,005 найдем резонансный коэффициент усиления

Минимальная эквивалентная емкость контура:

Так как в диапазоне метровых и более коротких волн , тогда

Коэффициенты трансформации рассчитываются по формулам:

(3.18)

Определить собственную емкость контура можно по формуле:

Рассчитать индуктивность катушки контура можно по формуле:

Расчет УПЧ

Вместо УПЧ с распределенной избирательностью можно использовать УПЧ с фильтром сосредоточенной избирательности (ФСИ). При этом УПЧ содержит каскад с ФСИ, который обеспечивает требуемую избирательность, и ряд апериодических или слабоизбирательных каскадов, создающих необходимое усиление по промежуточной частоте (минимум 1000). Исходя из этого предварительно выберем схему УПЧ трехкаскадную.

Рис. 12. Принципиальная схема трехкаскадного УПЧ

Используем тот же транзистор ГТ311E. При =22 МГц;

Ппч=2,4 МГц = (растройка, соответствующая соседнему каналу)

Ослабление на границе полосы пропускания:

Ослабление соседнего канала требуемое от ФСИ:

Собственное затухание контура d=0,005

В УПЧ иногда не целесообразно применять ФСИ, поэтому надо проверить целесообразность использования ФСИ. Проверить целесообразность применения ФСИ можно по формуле:

(3.19)

Применение ФСИ целесообразно.

Обобщенное затухание ФСИ можно вычислить по формуле:

(3.20)

Относительную расстроку по соседнему каналу можно вычислить по формуле:

Необходимое число звеньев вычисляется по формуле:

По графику (рис. 13а) находим значение для .

Тогда округлим п до ближайшего целого числа, тогда примем п=3.

Для расчета коэффициентов трансформации нужно определить величину . обычно ее выбирают исходя из условия, что . Учитывая неравенство:

выберем

=4 кОм.

Рассчитаем коэффициенты трансформации по формулам:

(3.21)

(3.22)

Рис. 13. а – график для определения ослабления одного звена б – график для расчета величины Кф

По графику (рис. 13б) определим коэффициент передачи напряжения: КФ=0,19

Резонансный коэффициент усиления рассчитывается по формуле:

(3.23)

Используя известные формулы рассчитаем элементы термостабилизации каскадов УПЧ

Сопротивлении резисторов R7, R11, R15 рассчитывается по формуле (3.10) при :

Тогда R7=

Сопротивление резисторов R8, R12, R16 рассчитывается по формуле:

Сопротивления резисторов R5, R9, R13 рассчитываются по формуле:

Сопротивления резисторов R6, R10, R14 рассчитываются по формуле:

Емкости блокирующих конденсаторов С8, С11, С20 рассчитываются по формуле:

Емкости блокирующих конденсаторов С10, С12, С21 рассчитываются по формуле:

Рассчитаем элементы контуров образующих звенья ФСИ по формулам, где С измерено в , в кОм, f в МГц: Конденсаторы С14, С15, С16:

Конденсаторы С17, С18:

Конденсатор С13:

Конденсатор С19:

Индуктивности L7, L8:

Индуктивности L6, L9:

Индуктивность связи L5 рассчитывается по формуле:

(3.24)

Где — соответствующий коэффициент трансформации; значением коэффициента связи задаются в пределах 0,7 ... 0,9.

Подставляя значения в (3.24) найдем L5:

Так как каскад УПЧ с фильтром обеспечивает коэффициент усиления равный , то каскад УПЧ без фильтра будет большим, и не будет учитывать затухание в ФСИ. Рассчитать можно по формуле:

.

Тогда коэффициент усиления УПЧ можно рассчитать:

.

Общий коэффициент усиления приемника можно рассчитать как произведение коэффициентов усиления УВЧ и УПЧ.

Вывод:в ходе выполнения курсового проекта были разработаны некоторые блоки радиоприемного устройства, а именно: ВЦ, УВЧ и УПЧ. Преемник работает на частоте 120 МГц, реализована избирательность по соседнему каналу равная избирательности для бытовых радиоприемников. Коэффициенты усиления однокаскадного УВЧ и УПЧ (три каскада) равны 3,9 и 35913 соответственно, тогда .

Список использованной литературы

Расчет радиоприемников Н. В. Бобров. М. «Радио и связь». (Массовая радиобиблиотека. Выпуск 1027).

Расчет высокочастотных каскадов на транзисторах. Музыка З. Н. и др. М., «Энергия», 1975

Проектирование радиоприемных устройств. Под. ред. А. П. Сиверса. Учебное пособие для вузов. М., «Советское радио». 1976

Справочник по приемному проектированию приемно-усилительных устройств. М. К. Белкин и др. «Вища школа»