Расчет радиоприемника КВ диапазона

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ исходных данных

Исходные данные на проектирование включают следующие основные требования:

1. Проектируемый приемник предназначен для приема АМ - радиосигналов и будет использоваться в качестве стационарного устройства.

2. Проектируемое изделие имеет следующий диапазон частот fmin=12,1 МГц; fmaх =15,6 МГц следовательно приемник относится к диапазону коротких волн, для заданного диапазона задаемся значением промежуточной частоты f_пр = 1.84 МГц.

3. Согласно требованию варианта чувствительность проектируемого радиоприемника Е=4 мВ/м. Так как она задана в милливольтах, то мы используем внутреннюю ферритовую антенну.

4. Избирательность по соседнему каналу задают значением ослабления сигнала соседней станции при расстройке ?f в килогерцах и для проектируемого радиоприемника Sе=34 дБ (?50). Её в основном обеспечивает избирательная система тракта ПЧ (ТПЧ), выбор которой производится на основе предварительного расчета.

5. Избирательность по зеркальному каналу проектируемого радиоприемника Se.зер.=20 дБ (?10). Её обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой производится на основе предварительного расчета.

6. Избирательность по частоте, равной промежуточной проектируемого радиоприемника Se.пч.=24 дБ (?16).Её обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой также производится на основе предварительного расчета.

7. Выходная мощность проектируемого радиоприемника Рвых = 5 Ватт. Она определяет выбор схемы УЗЧ, который производится на основе предварительного расчета.

8. Полоса частот модулирующего сигнала проектируемого радиоприемника от Fн = 50 Гц до Fв = 9400 Гц. Она определяет ширину полосы пропускания радиоприемника.

9. Частотные искажения, задаваемые коэффициентом частотных искажений М= 8 дБ (?2,5), который определяется неравномерностью частотной характеристики (кривой верности) для верхней частоты модуляции Fв. Величина М характеризует частотные искажения всех трактов радиоприемника.

2. Выбор транзисторов высокочастотной части

2.1 Выбор типа транзистора

В каскадах усиления сигнальной и промежуточной частоты, а также в преобразователях частоты наиболее часто применяют высокочастотные транзисторы следующих типов: ГТ310, КТ361, КП315, МП41 и др.

Параметры транзистора сильно зависят от частоты, поэтому при выборе конкретного типа транзистора следует руководствоваться в основном его частотными свойствами, который оценивают коэффициентом а=f₀/f_Y12Э. Параметры транзистора практически не зависят от частоты в том случае, когда рабочая частота f₀ оказывается значительно ниже граничной частоты f_Y12Э т.е. Однако коэффициент а может превышать указанное значение и даже находится в пределах 1,5-3,0. При этом коэффициент усиления каскада из-за снижения проводимости прямой передачи Y₂₁ уменьшается не более чем в два раза.

Для выбора типа транзистора и определения необходимых для расчета Y - параметров используют следующие параметры, приводимые в справочниках:

h_21э - коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ;

Рh_21эР - модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте f_из (f_из - частота измерения);

С_к - емкость коллекторного перехода;

ф_к - постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте

r_б' - сопротивление базы

Для проектируемого приемника выбираем транзистор типа КТ368 со следующими параметрами:

h_21э = 50 ч 300;

h_11б = 6 Ом;

h_22б = 5 мкСм;

С_к = 1,7 пФ;

ф_к = 15 пс;

f_y21Э = 900 МГц;

f_из = 15 МГц;

U_к = 9 В;

I_к = 30 mA.

Так как и в справочнике не указан то произведем их расчет по формулам

= ф_к / Ск = 8,8 Ом

Так как полученное произведение больше чем максимальная частота диапазона то транзистор выбран правильно

2.2 Расчет параметров транзистора на максимальной частоте сигнала

Рассчитываем активные и реактивные составляющие параметров биполярного транзистора на максимальной частоте сигнала по формулам, в которых помимо параметров, задаваемых в справочниках, используются следующие коэффициенты:

где: граничная частота коэффициента передачи тока.

Активная составляющая входной полной проводимости

Т. к. условие выбора транзистора выполняется, т.е. в расчётных формулах сумму () полагаем равной единице.

Активная составляющая выходной полной проводимости

где

Полная проводимость прямой передачи

Модуль полной проводимости прямой передачи

Выходная ёмкость



Полная проводимость обратной передачи

Ёмкость обратной передачи

2.3 Расчет параметров транзистора на промежуточной частоте сигнала

Рассчитываем активные и реактивные составляющие параметров биполярного транзистора на промежуточной частоте по формулам, в которых помимо параметров, задаваемых в справочниках, используются следующие коэффициенты:

где:

Активная составляющая входной полной проводимости

Так как. условие выбора транзистора выполняется, т.е. в расчётных формулах сумму () полагаем равной единице.



Активная составляющая выходной полной проводимости

Полная проводимость прямой передачи

Модуль полной проводимости прямой передачи

Выходная ёмкость

Полная проводимость обратной передачи

Ёмкость обратной передачи



2.4 Расчет параметров транзистора в режиме преобразования

Модуль полной проводимости прямой передачи

Активная составляющая входной полной проводимости

Емкость обратной передачи

Активная составляющая выходной полной проводимости

Выходная емкость

.

3. Предварительный расчет

3.1 Выбор числа поддиапазонов

Коэффициент диапазона К_д (или поддиапазона К_пд) характеризуется отношением граничных частот диапазона или поддиапазона:

Так как значение находится в пределах 1,01 - 3, то диапазон не будет разбиваться на поддиапазоны

3.2 Выбор параметров избирательной системы тракта сигнальной частоты

Добротность контуров ТСЧ следует рассчитать так, чтобы одновременно удовлетворить двум условиям: обеспечить избирательность по зеркальному каналу Se_зер и пропустить полосу не уже 2?F_тсч.

n - количество поддиапазонов. Выбираем его равным единице n = 1

Таким образом, значение Q_Э находят

а) из условия обеспечения избирательности по зеркальному каналу: для диапазона КВ

б) из условия обеспечения полосы пропускания . Полоса пропускания ТСЧ превышает заданную полосу приёмника .

,

где,

- допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которая для КВ диапазона выбирают в пределах 10 - 20 кГц, возьмем =12000 Гц. Возможное отклонение частоты гетеродина,

Добротность Q_ЭП по условию обеспечения полосы можно найти из уравнения резонансной кривой.

Для диапазона КВ - Мк = 0,9 - 0,95 где Мк=0,9.

Искомое значение добротности находится из условия

107>50>18,2

Эквивалентная добротность Qэ

В транзисторном приемнике контур шунтируется малым входным сопротивлением транзистора, в результате чего собственная (конструктивная) добротность контура Q уменьшается.

Значение добротности на минимальной частоте Q_э(min) по формуле

где:

Эквивалентное затухание контура на минимальной частоте собственное затухание контура:

Эквивалентное затухание на максимальной частоте

После определения Q_э(min) окончательно проверяют условие (а), так чтобы

Проверяют также возможность реализации заданной избирательности по зеркальному каналу на максимальной и минимальной частотах для полученных значений Q_э(max) и Q_э(min) по формуле:

- на минимальной частоте

- на максимальной частоте

Так как полученное значение в дБ превышают исходные, то расчет произведен верно.

С помощью параметров уже рассчитанной избирательной системы ТСЧ можно вычислить избирательность тракта по соседнему каналу Se_ТСЧ и фактически вносимые частотные искажения М_ТСЧ на заданной полосе пропускания приемника 2?F:

Так как проектируемый приёмник относится к диапазону КВ, то и можно не рассчитывать а принять равной единице.

Проверим избирательность Sе_пр по частоте, равной промежуточной

Так как полученное значение Se_пр оказалось больше заданного, то во входной цепи не ставится фильтр-пробка и его расчеты не нужны.

3.3 Распределение частотных искажений по частям и трактам приёмника

приемник радиосигнал транзистор диапазон

Частотные искажения в низкочастотной части приёмника задаются из расчёта от 0 до 6 дБ.

Коэффициент частотных искажений в высокочастотной части (ВЧ)

Так как коэффициент частотных искажений ТСЧ , получим частотные искажения ТПЧ в децибелах,

В приёмниках с полосой пропускания , содержащих ФСС, частотные искажения от 5 до 7 .

3.4 Выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты

Избирательная система ТПЧ обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу и вместе с ТСЧ формирует резонансную характеристику приемника.

Расчётная избирательность:

3.5 Определение числа каскадов тракта радиочастоты приёмника и распределение усиления по каскадам

Необходимый коэффициент усиления тракта радиочастоты с 1,5 - 2-кратным запасом, учитывающим разброс параметров транзистора, для приёмника с ферритовой антенной равен

U_вх=Е•h_дmin•Q_э(max) ?с_вх= =0,0002

где U_вх - амплитуда напряжения сигнала на входе первого транзистора; т.е. напряжение, снимаемое с контура входной цепи с ферритовой антенной;

Е - напряженность поля в месте приема; где Е = 4мВ/м

h_дmin - минимальная действующая высота ферритовой антенны; где h_дmin =0,01

Q_э(max) - наименьшее значение эквивалентной добротности входного контура на максимальной высоте f_max; где Q_э(max) = 50

с_вх - выбрать от 0,1 до 0,2 - коэффициент включения входного контура в цепь транзистора первого каскада; где с_вх = 0,1

- амплитуда несущей частоты на входе детектора

Ожидаемый коэффициент усиления тракта радиочастоты коэффициентами усиления отдельных его частей при ферритовой антенне равен;

Так как полученное значение больше требуемого, то расчет произведен верно.

3.6 Выбор и обоснование структурной схемы УЗЧ

Выбираем схему выходного каскада исходя из исходя из заданной выходной мощности . Так как то принимаем двухтактную схему в классах В и АВ на мощных транзисторах.

Выбираем транзисторы выходного каскада исходя из условий допустимой мощности рассеивания на коллекторе . Т. к. то:

где - выходная мощность транзистора

- КПД выходного трансформатора (0,7 - 0,8), где ;

- коэффициент использования коллекторного напряжения (0,8 - 0,95), где .

Определяем коэффициент усиления мощности УЗЧ.

где - мощность сигнала НЧ,

Рассчитываем коэффициент усиления мощности и число каскадов n предварительного усиления

где - коэффициент усиления мощности выходного каскада,

Полученное значение позволяет ориентировочно определять число каскадов n, полагая, что один каскад в схеме с общим эмиттером обеспечивает коэффициент усиления мощности не менее 30 - 100. принимаем равным 37, то количество каскадов n = 3

==

Так как полученное значение больше требуемого то расчет произведен верно.

Литература

1. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства. М.Ж.: Сов. Радио, 1978.

2. Боровик С.С., Бродский М.А. Ремонт и регулировка БРЭА. Мн.: Высш. Шк., 1989.

3. Бобров Н.В. Радиоприемные устройства. М.: Энергия, 1976.

4. ГОСТ 2. 195-95. Текстовые документы.

5. ГОСТ 2. 710-84. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

6. ГОСТ 2. 710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

7. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надежность / под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио и связь, 1985.

Размещено на Allbest.ru