Разработать радиоприемник с внешними параметрами

     Согласно  формуле (3):  

     

 

     Согласно  формуле (1):

     

     Выбранная промежуточная частота  удовлетворяет условиям (для возможности применения контуров с реализуемой добротностью) и (для фильтрации сигналов промежуточной частоты при детектировании АМ сигналов) [1, с. 19]. 
 
 

Выбор средств обеспечения избирательности приемника 

     Супергетеродинный прием, при всех своих преимуществах, не лишен и недостатков. При приеме появляется зеркальный канал, обусловленный умножением частот в смесителе. Необходимо обеспечить защиту от помех на зеркальной частоте. Необходимо также обеспечить защиту от помех по соседнему каналу. Частотная избирательность супергетеродинного приемника зависит в основном от необходимых ослаблений по зеркальному и соседнему каналам (соответственно S_зк и S_ск). В приемниках с одним преобразованием частоты (как в нашем случае) ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор, ослабление соседнего – в основном УПЧ и частично преселектор. 

     Исходные  данные: МГц; выберем - эквивалентные затухания контуров преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой [1, с. 20] (Допустимо для фиксированных промежуточных частот). При заданной промежуточной частоте эквивалентное затухание выбирают из условия

     Определим обобщенную расстройку зеркального канала при верхней настройке гетеродина [1, c. 20-21].

     

 (4) 

     

     Определим обобщенную рассторйку зеркального  канала при нижней настройке гетеродина .

     

(5) 

     

     Будем использовать верхнюю настройку  гетеродина.

     По  методике, изложенной в [1, с. 19-20, рис 1.5, рис. 1.6], выберем схему приемника.

     

     Пользуясь нормированными частотными характеристиками преселекторов при больших расстройках рис. 1.7а, 1.8а [1, с.21, 22], находим, что необходимое ослабление по зеркальному каналу S_зк=60dB может обеспечить одноконтурная входная цепь и два УРЧ. 

     

  

     Рассмотрим  соседний канал.

     Для выбранного преселектора вычисляем  ослабление по соседнему каналу, которое он создает.

     Обобщенная  расстройка для краев полосы пропускания приемника :

     

(6)

     

     Из  рис. 1.8б [1, с. 22] находим, что такой расстройке соответствует ослабление преселектора .

     Разберемся  теперь, как следует распределить избирательность в тракте ПЧ.

     Есть  два способа – УПЧ-Р и ФСИ. Принцип УПЧ-Р - рассредоточенной избирательности, заключается в постепенном ослаблении мешающих частот в каждом из каскадов ПЧ. При этом резонансные контуры, обеспечивающие требуемую избирательность, обеспечивают и требуемое усиление. [1, с. 269]. Это приводит к тому, что эти каскады в среднем имеют относительно невысокую избирательность, поэтому воздействию мешающих помех подвергаются все каскады усиления, а не только первый. Это есть существенный недостаток.

     Другой  метод – фильтр сосредоточенной  избирательности, избирательная система “сосредоточена” между каскадами преобразователя (ППЧ) и усилителя (УПЧ). От последующих каскадов тракта ПЧ требуется лишь обеспечить нужное усиление. Такими системами являются LC-фильтры, пьезоэлектрические и кварцевые фильтры, которые имеют относительно высокие коэффициенты прямоугольности частотной характеристики.

     По  методике предварительного расчета, изложенной в [1, с. 21], рассчитаем величину:

     

     В случае, если , и если предъявлены высокие требования к избирательности, рационально применить ФСИ.

     

     Как видно, в нашем случае применение ФСИ не требуется, однако при данных требованиях к избирательности по соседнему каналу значительно усложняется расчет каскадов тракта ПЧ, в частности УПЧ. Поэтому, мы построим тракт ПЧ с использованием сосредоточенной избирательности.

     Рассчитаем  ослабление S_пп, которое можно допустить в ФСС, на полосе пропускания из выражения:

     

. (7)

     Для выбранного преселектора определим  обобщенные расстройки для соседнего канала из выражения:

     

, (8)

     где - расстройка для соседнего канала. Так как в нашем случае верхняя частота модуляции равна 3кГц, то минимальное расстояние в герцах между каналами (или их несущими) равно 3+3=6кГц.

     

     По  рис. 1.7б [1] находим, что данной расстройке соответствует ослабление соседнего канала, создаваемого преселектором.

     Определяем  ослабление соседнего канала , требуемое от ФСС:

     

     Где – полное ослабление соседнего канала, требуемое в приемнике.

     

.

     Как видно, преселектор “частично” давит соседний канал. Этим подавлением можно пренебречь и принять, что вся избирательность по соседнему каналу должна выполнятся фильтром сосредоточенной селекции. 
 

Распределение усиления по линейному тракту приемника 

     Перейдем  теперь к усилению в линейном тракте. Если чувствительность приемника задана в виде Э.Д.С. сигнала в антенне Е_а, то коэффициент усиления линейного тракта приемника К_0л должен быть равен [1, с. 29]:

      ,

     где: u_п – амплитуда сигнала на выходе УПЧ приемника.

В ТЗ указано, что на входе детектора напряжение должно составить 1В, минимальное ЭДС в антенне Ea = 3мкВ.

      

     Выбор средств обеспечения усиления линейного  тракта можно начать с определения коэффициента усиления преселектора (ВЦ и УРЧ). В транзисторных приемниках коротких волн коэффициент усиления есть коэффициент усиления по напряжению. Его можно найти их выражения [1, с. 29]:

     

, где:

     К_0вц – коэффициент передачи входной цепи

     К_0урч – коэффициент усиления УРЧ (их может быть N).

     

     _{Для того чтобы распределить усиление по тракту, необходимо выбрать схемы ВЦ, УРЧ и УПЧ, рассчитать устойчивые коэффициенты усиления УРЧ и УПЧ и определить число каскадов УПЧ.}

     _{При выполнении расчета  ВЦ определим коэффициент  перекрытия диапазона.}

     Требуемый коэффициент усиления по напряжению УПЧ и преобразователя частоты  с транзисторным смесителем, равен:

     

, где:

     К_з = 2…3 – коэффициент запаса усиления, учитывающий старение электронных приборов, расстройку контуров и уменьшения напряжений питания в процессе эксплуатации. Выберем К_з = 2.

     К_0вц- коэффициент передачи ВЦ (далее, . К_0вц = 0.5)

     _{В разделе выбора усилительного  элемента был выбран транзистор и рассчитаны его основные параметры.}

     _{Ориентировочный коэффициент усиления УРЧ [1, c30]:}

                             

     _{Выберем, в соответствии с [1, c31], разбив диапазон на 3 части и рассчитав коэффициенты усиления для них:}

     _{Начало  диапазона:}            

     _{Середина:}

     _Конец:

     _{Выберем меньший коэффициент  и рассчитаем ориентировачный коэффициент усиления УПЧ. Из расчета ВЦ получили коэффициент передачи входной цепи равный 0,47.}

     _Тогда:

     

 
 
 

Выбор активного элемента усилительных каскадов 

   Обычно  для всех каскадов приемника стараются  выбрать одинаковые транзисторы для уменьшения уровня шума, простоты расчета.

   Для обеспечения независимости усиления от частоты, граничная частота транзистора, по крайней мере, в 3 раза должна превышать верхнюю частоту диапазона.

   Выберем маломощный сверхвысокочастотный транзистор КТ366A

Его основные параметры:

• Граничная частота = 1000 МГц
• Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ =
• Емкость коллекторного перехода = 1,1 пФ
• Постоянная времени цепи обратной связи = 60 пс
• Максимальный ток коллектора = 20 мА
• Ток эмиттера = 1 мА
• Постоянное напряжение коллектор-эмиттер = 10 В
• Постоянная рассеиваемая мощность коллектора = 30 мВт

Определим граничную частоту  характеристики транзистора  [1, c114]:

 

  

Предельная  частота удовлетворяет требованию [1, c225]

     

Определим постоянную времени входа транзистора

     

 

Найдем входное  сопротивление транзистора

 

      Рассчитаем  Y-параметры и высокочастотные параметры транзистора КТ361E на рабочей частоте (для УРЧ в схеме с ОЭ). [1, c110]

                 

Найдем- выходное сопротивление транзистора

 

где .

Определим входную  емкость транзистора

 

Определим выходную емкость транзистора

  

     Рассчитаем  Y-параметры и высокочастотные параметры транзистора КТ366А на промежуточной частоте .

      

 

Найдем- выходное сопротивление транзистора

где .

Определим входную  емкость транзистора

Определим выходную емкость транзистора

 
 

Коэффициент шума приемника 

     Вычислим  допустимый коэффициент шума приемника из условия [1, с13]:

,     

где - чувствительность приемника; - отношение сигнал/шум на входе приемника; - напряженность поля внешних помех; - действующая высота приемной антенны; - шумовая полоса линейного тракта; - постоянная Больцмана; - стандартная температура приемника; - внутреннее сопротивление приемной антенны.