Расчет носимой радиостанции

n = vg_э / 2g_вх.ф = v0,27*10^-4 / 2*4,55*10^-4 = 0,2 (57)

где с = vL/С = v3,7*10^-6 / 15*10^-12 = 497 Ом

g_э = 1 / сQ_э = 1 / (497*75) = 2,7*10^-5 См

g_вх.ф = 0,000455 См

з условия согласования фильтров:

m = v(n²g_вх.ф - g_о)/m²g_вых.пч = v(0,2²*0,000455 - 2*10^-6)/

0,16*10^-3 = 0,32 (58)

где g_вых.пч = 0,16*10^-3 См

g_о = 1 / сQ_о = 1 / (2р f_о LQ_о) = 2*10^-6 См

Резонансный коэффициент усиления по напряжению

К_о = К_ф m n с S_пр / d_э = 0,5*0,32*0,2*497*4,5*10^-3 / 0,01 = 7,2, (59)

где К_ф = 0,5 - т.к. ослабление ZQ₁ в полосе пропускания = 6 дБ

d_э = 1 / Q_э = 1 / 100 = 0,01

Коэффициент усиления по мощности

К_р = К_о² R_н / R_вх.пч = 51,84, т.к. К_о = 7,2 (60)

R_н = R_вх.пч = 1000 Ом (61)

3.3 Расчёт УПЧ

Выбранная микросхема К175УВ2А представляет собой дифференциальный усилительный каскад со стабилизацией режима. Отсутствие внутренних коллекторных нагрузок позволяет подключать к ИМС различные избирательные цепи. В связи с тем, что ДУ предназначен для работы на переменном токе, параметры по постоянному току (U_см, I_вх, Дf_вх и др.) не контролируются.

Электрические параметры:

Верхняя граничная частота ? 100 МГц

Напряжение питания U_ип ? 6,6 В

Ток потребления I_пот ? 3 мА

Входное сопротивление ? 1 кОм

Коэффициент шума Ш ? 6 дБ

Крутизна преобразования S ? 10 мА/В

Глубина регулировки усиления (АРУ) ? 40 дБ

Коэффициент усиления УПЧ

К_упч = К_тр.пч / (К_вц * К_урч * К_пч ) = 7071,07 / (4,53*2,3*7,2) = 94,26 (62)

где К_вч - коэффициент усиления тракта ВЧ,

К_вц - коэффициент усиления входной цепи,

К_урч - коэффициент усиления УРЧ

К_пч - коэффициент усиления преобразователя частоты.

К_упч = S * R_{н (ЧД)} = 10*10^-3*1*10⁴ = 100 (63)

Типовая схема включения микросхемы К175УВ2:

Рис.3.5 Типовая схема включения микросхемы

В качестве УПЧ применяем схему, изображённую на рис. 3.6

Рис. 3.6

Автоматическая регулировка усиления обеспечивает поддержание на выходе усилителя промежуточной частоты уровня сигнала достаточно высокого и стабильного для воспроизведения сообщений от радиостанций различной мощности, находящихся на разных расстояниях и в меняющихся условиях распространения радиоволн. В схеме предусмотрена возможность регулировать К_о резистором R₁.

Рассчитаем полосу пропускания УПЧ

П_0,7 = f_п d_э = 1,05 МГц, где d_э = 0,015 (65)

f_п = 70 МГц

3.4 Расчёт ограничителя совместно с частотным детектором и устройством шумопонижения

Выбранная И.С. К174ХА6 представляет собой многофункциональную микросхему, предназначенную для построения трактов промежуточной частоты УКВ ЧМ приёмников. Она обеспечивает усиление, ограничение входного сигнала, бесшумную настройку, формирование напряжения для индикации, автоматическую подстройку частоты и детектирование сигнала ЧМ. На рис. 3.7 показана структурная схема И.С.

Рис. 3.7

Микросхема содержит усилитель-ограничитель - А1, детектор уровня - А2, частотный детектор UZ1, стабилизатор напряжения - А3, усилитель - А4, триггер - А5 и ключи S₁ и S₂.

Основной тракт ИМС, состоящий из многокаскадного усилителя-ограничителя, дополнен трактом БШН (устройство шумопонижения), управляющий сигнал которого снимают с каскада усилителя-ограничителя через детектор уровня.

Типовая схема включения микросхемы показана на рис. 3.8

Рис. 3.8

Порог срабатывания бесшумной настройки устанавливают подстроечным резистором R₅. Уровень напряжения на выводе 13, необходимый для включения БШН, составляет 0,95 В, для выключения БШН - 0,5 В.

Вывод 2 используется для подачи управляющего напряжения для отключения АПЧ на время настройки на принимаемую станцию. Подаваемое на вывод 2 минимальное напряжение, при котором происходит отключение АПЧ, не более 20 мВ; при подключении вывода 2 к корпусу (переключатель S замкнут) АПЧ отключается. Напряжение сигнала АПЧ на выводе 5 равно 2 ч 4,5 В.

Входной ЧМ сигнал промежуточной частоты подаётся на вывод 18 с амплитудой не более 160 мВ. Сопротивление цепей по постоянному току, включенных между выводами 17 и 18, не должно превышать 390 Ом. Выводы 14 - 15 предназначены, соответственно, для подключения индикатора напряжённости поля и управления системой БШН. При включении системы БШН выходной сигнал НЧ подавляется не менее 60 дБ.

Выходной сигнал низкой частоты снимается с вывода 7. При замыкании вывода 13 на корпус БШН полностью отключается. Остаточный уровень сигнала при отсутствии несущей частоты определяется резистором (сопротивлением не менее 10 кОм), включенным между 6 и 12.

Сопротивление R₁ определяет полосу пропускания усилителя ПЧ и коэффициент гармоник. Для входного сигнала амплитудой 10 мВ и добротности контура, подключённого к выводам 9 и 10, равной 35, коэффициент гармоник равен не превышает 1%, а при том же входном напряжении и добротности равной 20 коэффициент гармоник становится менее 0,25%.

Электрические параметры ИМС К174ХА6:

Номинальное напряжение питания U_пит, В 12 ± 10%

Входное напряжение ограничителя U_{вх.огран,}мкВ ? 60

Изменение постоянного напряжения на выводе 5, В ? 0,25

Ток потребления I_потр при U_пит= 13,2 В, мА 16…25

Выходное напряжение НЧ U_вых.нч (U_вх = 10мВ), мВ ? 160

Уровень ослабления выходного сигнала НЧ с БШН, дБ 60

Коэффициент ослабления АМ К_осл.АМ, дБ ? 46

Коэффициент гармоник К_г ? 1%

Отношение сигнал/шум, дБ ? 70

Предельные эксплуатационные параметры

Напряжение питания U_ип, В 4,5…18

Максимальный ток, мА: через вывод 14 3 через вывод 15 1

Максимальное сопротивление по постоянному току между 17 и 18 390 Ом.

При приёме ЧМ колебаний возникает необходимость устранить нежелательные изменения амплитуды ВЧ колебания, возникающие из-за накладки помех на радиосигнал. Для этого перед блоком частотного детектора в микросхеме К174ХА6 стоит устройство амплитудного ограничителя. Входное напряжение ограничения для него ? 60 мкВ.

Устройство бесшумной настройки БШН блокирует шумы в тех случаях, когда радиостанция, на которую был настроен приёмник, прекращает работу, поэтому устройство БШН применяем в роли устройства шумопонижения.

Расчёт детектора с одиночным контуром

Приблизительная эквивалентная схема детектора

Рис. 3.9

Рекомендуемое значение R_ш = 2,2 кОм, С_бл = 33 пФ - разделительный конденсатор.

R_вх ? 1 кОм. ___

Тогда: R_ш = 2,2 кОм, щ_о = vLС, где f_о = 70 МГц

щ_о = 2рf_о (66)

Примем значение С = 270 пФ,

Тогда

L = 1 / (2рf)²С = 1 / ((2р*70*10⁶)²*270*10^-12) = 0,238 мкГн (67)

с = vL/С = v0,238*10^-6 / 270*10^-12 = 9,03 Ом (68)

- характеристическое сопротивление контура

g_экв = g_о + g_ш + g_вх (69)

R_вх = 1 кОм, d_о ? 0,01, где g_ш = 4,5*10^-4 См (70)

g_вх = 0,001 См,

g_о = 1 / сQ = 1 /9,03*50 = 2,2*10^-3,

g_экв = 4,5*10^-4 + 0,001 + 2,2*10^-3 = 3,65*10^-3 См,

R_к = с / d_о = 9,03 / 0,01 = 903 Ом,

d_экв = с / R_экв = с g_экв = 9,03*3,65*10^-3 = 0,033,

Q_экв = 1 / d_экв = 30,3.

Преобразование сигнала ЧМ в детекторе происходит в LС контуре, используя для этого наклонный участок его АЧХ, где зависимость U_к от f близка к линейной. При использовании наклонного участка АЧХ контура возникает модуляция, при которой закон изменения амплитуды U_к напряжения на контуре соответствует закону изменения частоты входного сигнала.

3.5 Сравнение полученных и требуемых характеристик спроектированного приёмника

Таблица 3.1

Ш_общ = (Ш_вц + (Ш_урч - 1) / К_Рвх.ц + (Ш_пч - 1) / К_Рвх.ц * К_Рурч +

(Ш_упч - 1) / (К_Рвх.ц *К_{Рвх.урч}* К_Рпч)) / К_Рф = (1,2 + (1,5 - 1)/

0,7 + (7-1)/0,7*300 + (6,3-1)/(0,7*300*51,8)) / 1 = 2 (71)

где К_Рф = 1

Е_а = v 4кТ₀П_ш DR_А Ш_доп (72)

Е_а - чувствительность приёмника

к - постоянная Больцмана; к = 1,38 * 10^-23 Дж

Т₀ - стандартная температура приёмника; Т₀ = 290⁰К

П_ш - эффективная полоса пропускания приёмника; П_ш = 19800 Гц

D = 12 дБ = 15,85 - с/ш по СИНАД

R_а = 50 Ом Ш_доп = 2 - допустимый коэффициент шума

Е_а = v4*1,38*10^-23*290*19800*15,85*50*2 = 0,71 мкВ (73)

Принципиальная схема приемника.

Все узлы принципиальной электрической схемы, кроме УРЧ, выполнены на ИМС. УРЧ выполнен на полевом транзисторе.

Размещено на Allbest.ru