Частоты коротковолнового (КВ) диапазона 3,5 - 33,5 МГц. Частоты ультракоротковолнового (УКВ) диапазона 65 - 110 МГц. Диапазоны KB и УКВ, как правило, разбиваются на поддиапазоны. В УКВ диапазоне используются ЧМ. сигналы, в остальных диапазонах - AM сигналы.
Указанный тип транзистора следует использовать во всех каскадах ВЧ тракта приемника, для которых выполняется электрический расчет. Это условие поставлено в учебных, целях. Можно предположит», что в некоторых вариантах схема приемника получилась бы проще при использовании транзистора другого типа, В выводах о результатах проектирования следует отметить целесообразность использования заданного типа транзистора.
Антенны млеют в общем случае комплексное сопротивление ZA=NA+jXA. Настроенные антенны имеют активное сопротивление, ZA=RA. Ферритовые антенны имеют индуктивное сопротивление, ZA=jLA. Штыревые антенны имеют емкостное сопротивление, ZA=I/(jC A).
Нестабильность емкости антенны может достигать 50 %. Поэтому, если в задании указано значение С А, то нужно считать, что это среднее значение емкости.
Чувствительность приемника задается в милливольтах для всех антенн, кроме ферритовых. Для ферритовых антенн чувствительность задается в милливольтах на метр.
Действующую высоту ферритовой антенны следует считать равной 0,01 - 0,06м.
В таблице вариантов не указаны требования к АРУ, Т.К. В проекте не требуется делать электрический расчет АРУ. При расчете функциональной схемы нужно учитывать следующее:
- в приемниках на биполярных транзисторах можно получить глубокую регулировку усиления, делая АРУ в одном каскаде;
- в приемнике на полевых транзисторах АРУ нужно выполнить так, чтобы при изменении амплитуды сигнала на входе на 20 дБ амплитуда сигнала на выходе изменялась не более, чем на 6 дБ;
- в приемниках ЧМ сигналов АРУ можно не использовать.
В примечании к таблице вариантов указано, для какой части ВЧ тракта приемника нужно выполнить электрический расчет каскадов. Если в примечании указано РЧ, то это означает, что нужно сделать расчет входной цепи, УРЧ (если он есть), смесителя и сопряжения контуров преселектора и гетеродина, после чего выбрать микросхему (микросхемы), на которой можно выполнить тракт ПЧ (в том числе и преобразователь частоты). Если в примечании указано ПЧ, то это означает, что нужно сделать электрический расчет детектора, всех каскадов УПЧ и смесителя, после чего выбрать микросхему, на которой можно выполнить УРЧ (если он есть) и преобразователь частоты.
2. СОСТАВ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки, содержащей следующее:
Пояснительная записка выполняется на белой писчей бумаге. Все листы пояснительной записки нумеруются. Первой страницей является титульный лист. Второй лист предназначается для рецензии.
Заголовки разделов пишутся прописными (большими) буквами. Все разделы, в которых могут быть подразделы, нумеруются арабскими цифрами. Заголовки подразделов пишутся строчными буквами (кроме первой). Перед заголовком подраздел., ставится номер, состоящий из номера раздала и номера подраздела, разделенных точкой.
Аналогичным образом нумеруется рисунки, таблицы и формулы. Рисунки и таблицы должны иметь заголовки.
В разделе "Электрический расчет каскадов" расчету каждого каскада должны предшествовать перечень исходных данных к расчету и принципиальная схема этого каскада. Обозначение элементов на схеме должно соответствовать обозначениям этих элементов, принятым в данном расчете.
4.1.1. Обоснование функциональной схемы ВЧ тракта проводится в предположении, что весь тракт выполняется на транзисторах заданного типа.
4.1.2. В техническом задании значения избирательности и коэффициента частотных искажений указаны в децибелах. Для проведения расчетов по формулам этого раздела необходимо выразить эта величины в разах. Это делается по следующему правилу:
4.1.3. После проведения расчетов результирующие значения избирательности и коэффициента частотных искажение должны быть выражены в децибелах (см. рис. 4.1,,4.2, 4.4):
4.1.4. Если I = AI дБ = ВI раз, а 2 = А2 дБ = В2 раз, то результирующее значение равно 4.2. Определение необходимой полосы пропускания каскадов высокочастотного тракта В техническом заданий может быть указано либо значение полосы сигнала ПС, либо верхней частоты модуляции FB. Эти две величины связаны между собой следующими соотношениями:
- для AM сигнала ПС = 2FB;
- для ЧМ сигнала ПС = 2FB (I + ).
где - индекс частотной модуляции; если в задании на указано значение, то следует считать = 3,3.
Необходимо изобразить спектр сигнала.
Для выбора полосы пропускания преселектора и тракта промежуточной частоты супергетеродинного приемника, а также для предварительного расчета избирательных систем ВЧ тракта необходимо определить полосу частот, занимаемую принимаемым сигналом. Полоса частот Пс принимаемого сигнала обусловлена видом параметрами модуляции сигнала. В табл. 1 приведены данные о ширине «реального» спектра различных радиосигналов.
В таблице Fмакс – максимальная частота модуляции;
f – интервал между каналами многоканального сигнала с ОМ;
fм – девиация частоты сигнала ЧМ;
м – индекс частотной модуляции, м= fм/ Fмакс;
– относительная ширина частично подавленной боковой полосы частот (обычно = 0,2);
В супергетеродинном приемнике частоты побочных каналов приема, которые должны быть подавлены преселектором, и частота гетеродина fг зависят от выбранной для данного приемника промежуточной частоты fпр (при однократном преобразовании) или от выбранных промежуточных частот fпр1, fпр2, …, fпрN (при многократном преобразовании).
Поэтому, прежде чем приступить проектированию радиотракта, следует выбрать промежуточную частоту fпр (или промежуточные частоты).
В соответствии с требованием минимальной сложности приемника проектирование начинается с выбора структуры приемника с одним преобразованием частоты. Значение промежуточной частоты выбирают из числа нормализованных значений промежуточной частоты, определенных стандартом. Нормализованные значения fпр для профессиональных приемников ДВ, СВ и КВ диапазонов лежат в следующих пределах:
Для профессиональных приемников УКВ и СВЧ диапазонов используются следующие значения нормализованной промежуточной частоты:
10, 30, 70, 120 МГц.
Для радиовещательных приемников АМ сигналов – 110; 465; 1840 кГц;
Для радиовещательных приемников УКВ ЧМ сигналов – 6,5; 10,7 МГЦ;
Для телевизионных вещательных приемников fпр=31,5 МГц (канал звука) и fпр= 38 МГц (канал изображения).
При выборе промежуточной частоты необходимо учесть следующее:
- промежуточную частоту fпр следует выбирать вне диапазона частот принимаемого сигнала, как правило, fпр выбирают ниже минимальной частоты рабочего диапазона;
- чем ниже промежуточная частота, тем легче обеспечить в тракте промежуточной частоты требуемую избирательность по соседнему каналу, но труднее обеспечить требуемую избирательность по побочным каналам приема в преселекторе.
При выборе сопряжения следует учитывать следующие соображения:
- при верхнем сопряжении (fг > fс) уменьшается вероятность появления "свистящих точек" в рабочем диапазоне, что важно в диапазонах ДВ, СВ, KB; необходимо указать причину влияния типа сопряжения на вероятность появления интерференционных помех;
- при нижнем сопряжении удается выполнить гетеродин с большей стабильностью частоты, что важно в диапазонах УКВ и KB при fС 20 МГц.
После выбора сопряжения, необходимо изобразить взаимное расположение частот сигнала fС, гетеродина fГ и зеркального какала fЗК, а также рассчитать значения fЗК и fГ на крайних частотах принимаемого диапазона.
4.4. Распределение коэффициента частотных искажений по трактам приемника Заданный коэффициент частотных искажений П распределяется между трактом ПЧ (П.ТПЧ) и преселектором (П.ТРЧ). Должно соблюдаться условие Обычно П.ТПЧ > п.трч, т.к. полоса тракта ПЧ более узкая. Значения коэффициента частотных искажений преселектора лежат В пределах от 1,01 раза в диапазоне УКВ до 2, раза в диапазоне ДВ.
Коэффициент частотных искажений тракта ПЧ где п1 - коэффициент частотных искажений основной избирательной системы тракта ПЧ, обычно п1 = 3 - 6дБ = 1,41 - 2 раза;
п2 - коэффициент частотных искажений вспомогательных широкополосных контуров, обычно п2 1дБ = 1,122 раза. Распределение коэффициента частотных искажений по трактам приемника на первом этане весьма условно и уточняется на последующих этапах расчета. Но в любом случае результирующий коэффициент частотных искажений не должен превышать значения, указанного в техническом задании.
4.5. Обоснование типа и количества резонансных систем преселектора 4.5.1. Назначение преселектора является основанием для выбора типа его резонансных систем. Напоминаем:
- преселектор должен обеспечить заданную избирательность по зеркальному каналу при допустимом коэффициенте частотных искажений;
- преселектор должен ослабить сильные помехи от местных станций, которые могут вызвать перекрестную модуляцию в нелинейном каскаде (такие помехи создаются, в основном, в диапазонах ДБ и СВ);
- преселектор должен обеспечить минимально возможный коэффициент шума приемника (важно в диапазонах KB и особенно, УКВ).
4.5.2. ОДНОКОНТУРНОЙ преселектор наиболее прост. Поэтому сначала проверяется возможность выполнения такого преселектора. Уравнение резонансной характеристики одиночного контура Используя это уравнение, определяют, какой должна бить эквивалентная добротность контура для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу, где зк - обобщенная расстройка по зеркальному каналу на максимальной частоте f, Расчет производят на максимальной частоте диапазона, т.к. на этой частоте более широкая полоса контура и избирательность получается наихудшей.
Рассчитанное значение Qэ следует округлять до целого значения, превышающего рассчитанное на 5 - 10 %. Например, рассчитанное значение Qэ = 26,3 можно округлить до 30.
Полученное значение Qэ сравнивают с конструктивно выполнимой добротностью Qк (см. табл. 4.1). Эквивалентная добротность всегда меньше конструктивной в раз из-за шунтирования контура транзистором и антенной.
Коэффициент шунтирования равен Коэффициент шунтирования входной проводимостью биполярного транзистора т = 1,1 - 1,5 (чем выше частота, тем больше т). Коэффициент шунтирования входной проводимостью полевого транзистора, а также коэффициент шунтирования выходной проводимостью любого транзистора близок к 1 (т = 1,01 - 1,1), Коэффициент шунтирования антенной = 1, если сопротивление антенны не имеет активной составляющей, = 2, если антенна настроенная, = 1,1 -1,5 в других случаях.
Если Qэ >, то одноконтурный преселектор не может выполнить заданную избирательность но зеркальному каналу и нужно перейти к п. 4.5.3.
Если Qэ <, то определяется коэффициент частотных искажений контура с такой добротностью, где ПР - расчетная полоса пропускания, Пр = Пс + 2 сопр.
fсопр - погрешность сопряжения контуров преселектора и гетеродина (см. табл. 4.1);
f - минимальная частота диапазона, Расчет производится на минимальной частоте диапазона, т.к. на этой частоте полоса наиболее узкая и частотные искажения получаются наибольшими.
Полученное значите П сравнивают со значением П.ТРЧ определенным в п. 4.4.
Если п п.трч, то можно считать, что одноконтурный преселектор выполняет свое назначение. В диапазонах ДВ и СВ при этом можно обойтись без УРЧ. В диапазоне KB для уменьшения коэффициента шума нужно сделать апериодический УРЧ, шум которого меньше, чем шум смесителя. Так же можно поступить и в диапазоне УКВ, хотя в этом диапазоне предпочтительнее вариант, описанный в п. 4.5.6.
Если п > п.трч, то одноконтурный преселектор не может одновременно обеспечить и заданную избирательность допустимый коэффициент частотных искажений. Нужно использовать в преселекторе более сложную резонансную систему.
Значения п.трч, Qк и fсопр на различных диапазонах сердечником без сердечника 4.5.3. Усложнение резонансной системы преселектора заключается в увеличении количества резонансных контуров. Возможны, следующие варианты:
- использование одиночных контуров (двух или трех): один контур во ВХОДНОЙ цепи, второй контур в УРЧ1, третий контур (если он нужен) в УРЧ2;
- использование двухконтурной резонансной системы во входной цепи.
Более сложные резонансные системы в преселекторе, как правило, не используются, т.к. их трудно перестраивать в диапазоне, частот. Если расчет показывает, что требуется дальнейшее усложнение резонансной системы преселектора, то увеличивают промежуточную частоту и переходят к двойному преобразованию частоты. Все варианты заданий на курсовой проект, предложенные в данном пособии, выполняются при одном преобразовании частоты.
Преселектор с n (n = 2, 3) одиночным контурами обеспечивает меньший коэффициент шума, чем преселектор с даухконтурной входной цепью, и поэтому используется в диапазонах KB и УКВ.
Двухконтурная входная цепь лучше подавляет сильные помехи перед первым нелинейным элементом, т.е. лучше защищает от перекрестной модуляции. Этот вариант предпочтительнее в диапазонах ДВ и СВ, где сильные помехи более вероятны.
4.5.4. Преселектор с n одиночными контурами имеет резонансную характеристику, описываемую уравнением Используя это уравнение, определяют, какой должна быть эквивалентная добротность контура для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу, Так же, как и в п. 4.5.2, значение QЭ сравнивают со значением QК и определяют коэффициент частотных искажений, Если нужные соотношения не выполняются при n= 2, берут n= 3 и повторяют расчет.
4.5.5. Двухконтурная входная цепь при критической связи между контурами имеет резонансную характеристику, описываемую уравнением Из этого уравнения определяют значение эквивалентной добротности необходимое для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу, Так же, как и в п. 4.5.2, значение QЭ сравнивают со значением QК и определяют коэффициент частотных искажений, 4.5.6. В диапазоне УКВ собственный шум приемника является основной помехой. Поэтому для повышения реальной чувствительности приемника нужно увеличить коэффициент усиления и уменьшить коэффициент шума преселектора. Для уменьшения собственного шума входную цепь делают с минимальным числом элементов в виде не перестраиваемого широкополосного контура. При этом входную цепь можно сильно связать с антенной, что обеспечивает малый коэффициент шума.
Такую входную цепь настраивают на среднюю частоту диапазона Полоса пропускания входной цепи должна пропускать весь диапазон, Контур с такой полосой имеет маленькую добротность и обеспечивает маленькую избирательность по зеркальному каналу ЗК.ВЦ, которую нужно определить по (4.1') при = зк, f = fср. Коэффициент частотных искажений входной цепи п.вц определяется по (4.3') при f = fср.
Контур, стоящий в нагрузке УРЧ, должен обеспечить избирательность по зеркальному каналу Для этого он должен иметь эквивалентную добротность, определяемую по (4.2') и соответствующую условию Qэ < К.
Коэффициент частотных искажений в контуре УРЧ п.урч определяется по (4.3'). Общий коэффициент частотных искажения преселектора Он должен быть не больше допустимого значения, принятого в п.4.4. Если это условие не выполняется, в преселекторе нужно сделать еще один одноконтурный УРЧ.
4.5.7. Определяется избирательность преселектора по промежуточной частоте пр при найденной добротности QЭ. Расчет делается по уравнению резонансной характеристики преселектора (формула (4.1) или (4.4)) на той частоте диапазона f, которая ближе к промежуточной частоте, Если избирательность по промежуточной частоте получается меньше требуемой, то можно либо увеличить Qэ (если это конструктивно выполнимо и коэффициент частотных искажений не превысив допустимого значения), либо поставить в преселекторе дополнительной заградительные фильтр-пробку, обеспечивающий недостающую избирательность.
4.5.8. В диапазонах ДВ и GB имеет смысл определить избирательность преселектора по соседнему каналу. Она определяется на максимальной частоте диапазона по уравнению резонансной характеристики преселектора при =ск.
где fСК - расстройка по соседнему каналу, ее значения указаны в пояснении к формуле (4.8).
Как правило, значение ск в преселекторе мало. Но в некоторых случаях учет этой избирательности помогает упростить схему тракта ПЧ, где обеспечивается основная избирательность по соседнему каналу.
4.5.9. После определения коэффициента частотных искажений преселектора следует вернуться к п. 4.4 и уточнить значение коэффициента частотных искажений, который может создать тракт ПЧ, 4.5.10. На основании проделанных расчетов следует нарисовать функциональную схему преселектора с указанием основных сведений о каскадах преселектора.
Например, пусть в результате расчетов стало известно, что в преселекторе 2 одиночных контура с добротностью Qэ = 70 при QК = 150 обеспечивают зк > 36 дБ, п,=1,5 дБ, пр= 32 дБ при требуемом значении пр.треб = 34 дБ. Тогда функциональная схема преселектора будет иметь вид, показанный на рис. 4.1.
4.6. Обоснование типа и количества резонансных систем тракта ПЧ 4.6.1. Назначение резонансных систем тракта ПЧ - обеспечение заданной избирательности по соседнему каналу при допустимых частотных искажениях.
«