Радиовещательный приемник АМ сигналов

Отношению соответствует отношение следовательно:

Принимаем R₁=1500 Ом, R₂=6000 Ом.

Сопротивление добавочного резистора:

Принимаем сопротивление  резистора R_доб=14 кОм.

Коэффициент передачи собственно детектора находим  по рисунку 3.2., кривой 2:

К_д=0,88.

Вычисляем коэффициент  передачи детектора:

Амплитуда минимального выходного напряжения тракта ПЧ:

Линейный  режим детектора с полупроводниковым  диодом достигается при амплитуде  входного сигнала 0,5 – 1 В. Поэтому принимаем  амплитуду входного напряжения равной 0,7В.

 

 

5. Предварительный расчет тракта ПЧ

 

Для принятого  варианта радиотракта минимальный  входной сигнал составляет 382мкВ. Приняв коэффициент запаса усиления равным 3, вычисляем минимально необходимый  коэффициент усиления тракта ПЧ:

Выбираем  транзистор ГТ308В с параметрами  на частоте 465 кГц:

• Y₂₁=0,03;
• С₁₂=40 пФ;
• g₁₁=0,4мСм;
• g₂₂=10 мкСм.

Вычисляем коэффициент устойчивого усиления:

Определим число необходимых каскадов в  усилителе напряжения ПЧ:

Таким образом  необходимо два каскада: один резистивный  и один со связанными контурами.

 

 

 

6. Проверка осуществимости регулировки усиления (АРУ)

 

Исходя  из задания получим:

Изменение выходного сигнала: В=8;

Изменение входного сигнала: D=50;

Будем считать  глубину регулировки каскада равной 13.

Вычислим  число регулируемых каскадов:

Следовательно достаточно регулировать усиление только в одном каскаде ВЧ тракта приемника.

 

Вывод:

На основании  вычислений получаем измененную (относительно рис 2.1) структурную схему радиоприемника, изображенную на рисунке 3.3.

Рисунок 2.3 - Структурная схема приемника АМ сигналов

ВЦ - входная цепь с одиночным контуром;

РУР - резонансный усилитель радиосигнала;

ПЧ - блок преселектор частоты с ФСС;

Г- гетеродин для ПЧ;

УПЧ1- первый каскад УПЧ;

УПЧ2- второй каскад УПЧ с двумя связанными контурами;

В - выпрямитель задержанной АРУ;

Д - последовательный детектор АМС.

3. РАСЧЕТ  ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УЗЛОВ  ПРИЕМНИКА

 

1. Расчет детектора АМС

 

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема детектора АМ-сигнала

Чтобы коэффициент  передачи детектора соответствовал графику на рисунке 3.2, емкость конденсатора С₁ должна удовлетворять неравенствам:

;

Для того, чтобы диод был безынерционен, должно выполняться неравенство:

Определяем  по кривой 3 (рисунок 3.2.) R_iд = 600 Ом.

Нелинейные  искажения за счет инерционности  нагрузки детектора будут отсутствовать, если:

 

Допустимый  уровень амплитудно-частотных искажений  на верхней модулирующей частоте  не превысит заданного значения при:

Емкость конденсатора С₂:

Допустимый  уровень амплитудно-частотных искажений  на нижней модулирующей частоте будет  при выполнении неравенства:

Коэффициент фильтрации детектора:

 

 

2. Расчет входной цепи

 

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема входной цепи АМ-приемника

Первым  каскадом приемника является резонансный  усилитель радиосигнала на транзисторе  ГТ308 с параметрами: g₁₁=2,5 мСм; С₁₁ = 39пФ.

Антенна штыревая с параметрами: r_A=0,11Ом; С_А= 6пФ.

Минимальная емкость конденсатора для перерасстройки контура 4пФ, максимальная – 20 пФ. Собственное  затухание контура 0,01. Максимальное допустимое эквивалентное затухание  контура 0,05; затухание катушки 0,03.

Крайние частоты:f_в= 1.607 МГц; f_н=0.9МГц.

Коэффициент диапазона k_Д =1,2 <1,3, то для подгонки граничных частот контура применяем последовательный конденсатор.

Задаемся  значением суммарной емкости  С_Σ=30пФ.

пФ;

пФ².

Находим С_ПОСЛ: пФ;

Максимальная  эквивалентная емкость контура:

пФ.

Индуктивность контурной катушки вычисляем  на минимальной частоте:

Антенна для приемника постоянная, поэтому  можно считать:

Выбираем  из условия:

Положим емкость катушки связи равной 1 пФ и емкость монтажа 2 пФ. Тогда  емкость антенного контура будет: пФ.

Индуктивность катушки связи:

Компенсация расстройки контура антенной на средней  частоте поддиапазона:

Коэффициент связи при допустимой расстройке:

Коэффициент связи в режиме согласования:

Поскольку k_C>k_Δf, то можно выбирать коэффициенты из условия получения максимального коэффициента передачи при заданном эквивалентном затухании контура.Минимальная полоса пропускания входной цепи:

Что гораздо  шире требуемой полосы пропускания  приемника. Поэтому для повышения  селективности входной цепи можно  уменьшить эквивалентное затухание  контура до 0,02.

Вычисляем собственную резонансную активную проводимость параллельного контура:

Находим выходную проводимость антенной цепи:

Определяем  коэффициенты включения:

Вычисляем необходимый коэффициент связи:

Находим:

Для компенсации  расстройки индуктивность контурной  катушки должна быть:

Коэффициент передачи входной цепи:

 

 

3.  Расчет УРЧ

Рисунок 3.3 - Принципиальная схема УРЧ

Выбираем  транзистор ГТ308В с параметрами:

I_к0=2,5мА; I_б0=7мкА; U_кэ0=5В; Е_к=12В.

Поскольку k_д=1,2 сравнительно мал, то параметры транзистора и каскада в пределах поддиапазона меняются мало. Поэтому расчет проведем на средней частоте 5 МГц, для которой:

Y₁₁=0,077См;g₁₁=7мСм;g₂₂=1мСм;C₁₁=36пФ;C₁₂=1пФ;C₂₂=4пФ.

Определяем:

Вычисляем:

 

 

 

Т.к. полоса пропускания контуров радиотракта  шире полосы пропускания приемника, то для повышения селективности  рассчитаем каскад на получение минимальной  полосы пропускания.

Находим:

Получаем:

Найдем  номиналы элементов каскада.

Примем U₁=1В, тогда

В

кОм

пФ

Примем U_БЭ0=0,22В, тогда

В

мкА

 Ом

 Ом

Найдем  коэффициент нестабильности коллекторного  тока:

Так как коэффициент  нестабильности меньше двух, то каскад имеет высокую стабильность работы.

 

 

4.  Расчет  преобразователя частоты с гетеродином

 

Рисунок 3.4 - Принципиальная схема преобразователя частоты с гетеродином

Граничные частоты 3 МГц и 10 МГц, k_д=1,2. Поэтому сопряжение настройки гетеродинного контура можно выполнить одним параллельнымконденсатором. Относительная погрешность сопряжения принятой схемы 0,00018 [2, рисунок 8-2а].

Вычисляем максимально допустимую относительную  погрешность сопряжения: что значительно больше осуществимой и сопряжение одним конденсатором приемлемо.

Вычисляем:

Поскольку то параллельная сопрягающая и максимальная эквивалентная емкости гетеродинного контура будут такими же, как в сигнальном контуре.

 

 

Индуктивность гетеродинного контура:

Для начала диапазона:

Параметры транзистора для минимальной  частоты гетеродина:

Y₂₁=0,031 См;g₂₂=0,4мСм;

Учитывая  пониженное напряжение на коллекторе, примем для дальнейшего расчета:

Необходимый коэффициент включения базы транзистора  гетеродина к контуру: .

Найдем  фазовый угол

Находим:

По номограмме [2,рисунок 8-3] находимC₂ =380пФ. По номограмме на рисунке 8-4 [2] находим С_ΣГ=48пФ.

пФ;

По таблице  П-3-1 [2] выбираем

Емкость конденсатора фильтра:

Принимаем конденсатор емкостью 0,8 нФ.

Выбираем  резистор сопротивлением 510Ом.

 

Выбираем  конденсатор емкостью 0,4нФ.

Определяем  коэффициент нестабильности коллекторного тока:

что вполне удовлетворительно.

Выбираем  конденсатор емкостью 150пФ.

Индуктивность катушки связи:

 

 

5. Расчет усилителя промежуточной частоты
1. Расчет каскада с двумя связанными контурами

Рисунок 3.5 - Принципиальная схема каскада с двумя связанными контурами

В радиовещательных приемниках подобные усилители применяются при связи между контурами, не превышающей критическую.

Выбираем  транзистор ГТ308В с параметрами  на частоте 465кГц:

Y₂₁=0,035См;g₁₁=0,4мСм;g₂₂=10мкСм;C₂₂=4пФ;C₁₂=1пФ;C₁₁=40пФ;h_21б=0,993.

Рабочая точка транзистора: U_эк0=-5В;I_к0=1мА;E_к0=12В.

Вычисляем эквивалентное затухание контуров:

Полагая с запасом  и разброс параметров транзисторов равным 0,3, определяем:

пФ;

пФ.

Минимально  допустимая эквивалентная емкость:

     где  ;

 пФ;