C_Н = C₁ = C₂ = 50 нФ.

Определим постоянную времени цепи нагрузки детектора по формуле:

Для проверки правильности выбора R_н и C_н необходимо выполнение усло­вия:

мкс.

40< 78

Последнее условие выполняется, следовательно можно считать рассчитан­ный детектор безинерционным.

3.2. Расчет схемы УПЧ

Основное усиление в супергетеродинном приемнике обеспечивают каскады промежуточной частоты, в основном 2 промежуточной. У резонансных усили­телей коэффициент усиления меньше чем у апериодических каскадов, поэтому рассчитаем апериодический усилитель.

Рис.2. Апериодический усилитель

Возьмем транзистор ГТ310А, его параметры:

h_21э=20-70,h_11б=38 Ом,I_к=1мА,Y₂₁=26мсм, Y₁₂=11мксм, I_к0=2мкА, g₁₁=1,3 мСм, g₂₂=0,35мСм.

1.Определяем устойчивый коэффициент усиления каскада:

подставляя значения в формулу получаем:

Возьмем напряжение Ек=12 В.

1.Найдем сопротивление резисторов

2. Определяем перепад температуры окружающей среды:

3. Находим изменение обратного тока коллектора . Так как наи­более сильно изменяется при повышении температуры, то достаточно оп­ределить его приращение при увеличении температуры от до заданной максимальной. Это приращение:

где и - значения соответственно при и ; а - коэффици­ент, зависящий от типа транзистора.

Для германиевых транзисторов а =10.

4. Вычисляем изменение напряжения на эмиттерном переходе:

где - коэффициент теплового смещения напряжения на эмиттерном пере­ходе ( принимаем мВ\град ).

5. Определяем допустимое приращение тока коллектора в рабочей точке:

где -значения Iк соответственно при

5. Рассчитываем сопротивления резисторов базового делителя:

6. Рассчитаем емкость блокировочного конденсатора

7. Найдем проводимость делителя

8. Определим входную проводимость

9. Определим реальное эквивалентное сопротивление нагрузки каскада:

, где

,тогда

, подставляем значения в формулу

10. Вычислим реальный коэффициент усиления каскада:

по условию получается

Коэффициент усиления каскада оказался меньше устойчивого коэффици­ента усиления, что даёт нам полное право использовать рассчитанный каскад без каких либо дополнительных мер к обеспечению устойчивости.

Расчет выходного каскада УПЧ несколько иной, т.к. его нагрузкой является детектор. Применим в качестве выходного каскада резонансную схему (Рис. 3)

Рис.3. Схема выходного каскада УПЧ

Определим только коэффициент усиления выходного каскада, потому как рассчет навесных элементов аналогичен. Возьмем тот же транзистор ГТ310А.

Его устойчивый коэффициент усиления:

1. Расчитаем сперва эквивалентную добротность контура:

2. Зададимся коэффициентом шунтирования контура

3. Определим необходимую конструктивную добротность контура:

4. Рассчитаем характеристическое сопротивление контура:

5. Находим емкость контура:

6. Определим индуктивность контура.

7. Определим коэффициент трансформации:

---

8. Определим резонансный коэффициент усиления каскада:

Коэффициент усиления каскада оказался меньше устойчивого коэффици­ента усиления, что даёт нам полное право использовать рассчитанный каскад без каких либо дополнительных мер к обеспечению устойчивости.

В расчете структурной схемы я посчитал коэффициент усиления тракта вто­рой промежуточной частоты равный 816. Коэффициент усиления апериодиче­ского усилителя равен 13,6, а выходного 5,52, следовательно можно взять два каскада апериодического усилителя и выходной резонансный, общий коэффи­циент усиления будет равен

Рассчитанный коэффициент усиления получился несколько больше чем не­обходимо, но это не страшно, т.к. имеется система АРУ, которая ослабит коэф­фициент усиления до необходимого.

3.3. Выбор и расчет схем смесителей.

3.3.1. Выбор смесителя первого преобразования

В качестве смесителя в тракте второй промежуточной частоты выбираем ак­тивный смеситель на полевом транзисторе, т.к. нам необходимо усилить по­рядка в 3,5 раза, как раз это усиление и даст полевой транзистор, тем более схемы смесителей на полевых транзисторах очень распространены в радиоап­паратуре (рис.4).

Рис.4. Схема транзисторного смесителя

Выберем в качестве полевого транзистора – КП303А с параметрами:

1. Рассчитаем максимальное напряжение промежуточной частоты между стоком и истоком:

где Uси –напряжение питания цепи сток – исток.

Uзиотс – напряжение истока отсечки.

2. Рассчитаем коэффициент усиления преобразователя:

При

3. Найдем характеристическое сопротивление контура

4. Найдем эквивалентное сопротивление контура:

5. Вычислим элементы контура:

Таким образом коэффициент усиления равен 4,6, почти как нам и нужен.

3.3.2. Выбор смесителя первого преобразования

Рис.5. Схема диодного смесителя

В качестве смесителя в тракте второй промежуточной частоты выбираем пассивный диодный смеситель т.к. он не должен ничего усиливать. Самая про­стейшая схема представлена на (Рис.4).

В качестве смесительного диода возьмём Д9А , так как это универсальный диод.

Рассчитаем следующие элементы схемы:

Балансировочное сопротивление выбираем R_б = 1 кОм.

Коэффициент передачи возьмём стандартный для диодного детектора, то есть 0.9 .

Выберем параметры контура из следующих соотношений:

Зададимся ёмкостью контура исходя из следующего соотношения:

, где

f - частота настройки.

С - искомая ёмкость.

С - нестабильность ёмкости.

f - допустимая нестабильность частоты.

Исходя из указанного выражения находим контурную ёмкость:

С_К = 180 пФ

По известной ёмкости находим характеристическое сопротивление контура

Далее находим индуктивность контура:

3.4. Расчет входной цепи.

В качестве схемы входной цепи выбираем двухконтурную схему с внешне­ёмкостной связью с антенной и внутриемкостной связью между контурами. С перестройкой по поддиапазонам катушками индуктивности, а по поддиапазону – варикапом.

---

Рис.6. Входная цепь

1. Следующим шагом, определим коэффициент перекрытия диапазона по частоте:

2. Определяем коэффициент перекрытия диапазона по ёмкости:

, где

3. Определим индуктивность контура по формуле:

4. Найдем емкость контура:

возьмем емкость варикапа =33 пФ

5. Выберем параметр связи между контурами:

При идентичных затуханиях ( )

6. При заданном параметре связи  рассчитывают необходимый коэффици­ент связи.

7. Определяем емкость внешнеемкостной связи:

Возьмем емкость через которую контур связан с антенной С_св1=15 пФ.

8. Найдем емкость вносимую из антенны в контур:

9. Определим резонансный коэффициент передачи входной цепи:

,

при p_вх=0,1 – коэффициент связи с усилительным прибором.

3.5. Выбор избирательных систем

В результате предварительного расчета структурной схемы, были получены результаты, при которых в тракте первой промежуточной частоты, необходимо использовать три избирательных контура, можно было бы конечно использо­вать обычные LC – контура, но их избирательность и коэффициент прямо­угольности несколько хуже, чем у например фильтров сосредоточенной селек­ции, и просто их уже не используют, особенно в профессиональной аппаратуре. На данных частотах, как в моем случае 42,8 МГц и выше уже используют высо­коизбирательные ПАВ фильтры, один такой фильтр заменит необходимых мне три контура. Поэтому я буду использовать ПАВ фильтр (см. приложение №2 - ZQ1).

В тракте второй промежуточной частоты, обычно используют распределен­ное усиление, у меня же сначала сигнал будет отфильтровываться, а затем уси­ливаться. Т.к. вторая промежуточная частота равна 180 кГц, то я возьму элек­тромеханический фильтр (см. приложение №2 – ZQ2), т.к. ЭМФ используется на частотах ниже 1 МГц, коэффициент прямоугольности таких фильтров меньше 2, а по резонансным свойствам он подобен колебательным контурам с добротностью, достигающей тысяч и десятков тысяч.

По данным расчетов строится структурная и принципиальная схемы - (см. приложение №1 – №2)

4. Конструктивный расчёт узла смесителя.

Существует всего три способа изготовления печатных проводников: гальванохимический, химический, комбинированный. Для изготовления рассматриваемой печатной платы воспользуемся химическим способом, при котором производится вытравливание незащищенных участков фольги, предварительно наклеенной на диэлектрик. Способов нанесения рисунков печатной платы существует, тоже несколько, остановимся на сеточно-графическом, этим способом изображение проводников схемы наносится на поверхность изоляционного или металлизированного основания кислотощелочной краской через сетчатый трафарет. В качестве диэлектрика применяется фольгиро­ванный стеклотекстолит или гетинакс. Точность получаемого изображения + 0,3 мм, разрешающая способность – около 1,5 мм. Соответственно этому метод изготовления печатных плат будет состоять из сочетания способов нанесения изображения печатной схемы со способами создания печатных проводников. С учетом таких сочетаний будем использовать сеточнохимический способ. Печатная плата будет с односторонним монтажом. Рисунок печатной платы выполняется в соответствии с шагом сетки, все монтажные отверстия располагаются в узлах сетки. Стандартный шаг сетки - 2,5 мм. Диаметр монтажных отверстий под детали выбирается с учетом максимального диаметра выводов элементов. При d_{выводов}<0,8мм, (в моем случае это будет выводы катушки индуктивности) d отверстий делают на 0,2 мм больше, а при d_{выводов}>0,8мм на 3мм больше. В моем случае максимальный диаметр вывода навесного элемента <0,8мм и ему соответствует диаметр монтажного отверстия d=1 мм. Соответственно под этот диаметр выберем сверло. Толщину проводников примем равной 0,9 мм. В соответствии с этими соображениями составим рисунок печатной платы (см. Приложение №3).

---

Заключение

В результате проделанной работы, был рассчитан ПВ/КВ приемник. Были проведены расчеты каскадов: УПЧ, детектора, входной цепи, смесителей. Был разработан узел печатной платы. Конечно в связи с большими темпами роста радиопромышленности в мире, интегральные микросхемы и операционные усилители получили широкое распространение, я не ставил своей задачей разработать приемник с применением микросхем, т.к. все равно все электрические расчеты примерно одинаковы, я решил посчитать на транзисторной элементной базе, но думаю, что в следущих работах этот факт я обязательно учту.

---

Список используемой литературы:

1. Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. А.П.Сиверса. М., «Сов.радио», 1976.

2. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства. М., «Сов.радио», 1978.

3. Горшелев В.Д. и др. Основы проектирования радиоприемников. Л., «Энергия», 1977.

4. Судовые радиоприемные устройства. Под ред. К.А.Семенова, - М.: Транспорт, 1984.

5. Шапиро Д.Н. Расчет каскадов транзисторных радиоприемников. Л., «Энергия», 1968.

6. Марков В.А. «Устройства приёма и обработки информации. Разра­ботка структурной схемы». Методические указания по курсовому проекти­рованию. Марков В.А. Петропавловск – Камчатский. 2000г.

7. Марков В.А. «Приём и обработка информации». Методические ука­зания по курсовому и дипломному проектированию радиоприёмных уст­ройств. Петропавловск – Камчатский 1997г.

8. Нейштадт С.З., Россиянский Л.С. Технология и оборудование производства радиодеталей и компонентов. М., «Энергия», 1969.

---

Смотрите также файлы

• схемотехника_пичуев-1.doc

• Антенны_СВЧ_расчет_граф_.doc

• Технич_электродин_расчет_граф_.doc

• Глава 2 Линии связи.doc

• Экология зачет.docx