Учебное пособие 370

минимальной при выполнении всех требований ТЗ. В этом случае экономически целесообразно принять следующие условия.

Для осуществления избирательности по соседнему каналу в УПЧ следует сначала взять более дешевые фильтры с одиночными колебательными контурами (не более 4).

Если при этом не удается выполнить требования, к избирательности, не превышая допустимые частотные искажения, то применяют фильтры с парами связанных контуров (не более 4 фильтров) с параметром связи β = 1. Затем, при необходимости, надо постепенно увеличивать β, (но не более чем до 2,5).

Если и это не дает желаемых результатов, то применяют ФСС с числом связанных контуров m в каждом фильтре не более

8.

Требуемый коэффициент усиления приемника до детектора

где k – производственный запас усиления 1,5...2 раза,

Uд вх – амплитуда напряжения на входе детектора (2-5) В, Eа – ЭДС в антенне (заданная чувствительность), В.

Для преобразователя частоты и УРЧ (если он требуется по расчету) выбираются одинаковые высокочастотные транзисторы, а для каскадов УПЧ эти транзисторы могут оказаться слишком высокочастотными, в этом случае для УПЧ выбирают менее высокочастотные транзисторы.

Транзисторы следует выбирать с граничной частотой fs превышающей максимальную рабочую частоту каскада, для

9

где fmax = fmax ТЗ для преобразователя частоты и УРЧ, fmax = fпр, для УПЧ.

Рабочий ток транзисторов (кроме оконечных каскадов УЗЧ) выбирают в пределах 0.5 ... 5 мА (обычно 1 мА).

Транзисторы типа КТ-315 и КТ-361 (с любыми буквами в конце) не выбирать.

Оконечные каскады должны быть двухтактные бестрансформаторные с парами транзисторов КТ814, КТ815 или КТ816, КТ817 или КТ818, КТ819 в зависимости от требуемой выходной мощности.

2.3 Частотные искажения преселектора приемника

Для начала расчета принимаются максимально допустимые частотные искажения преселектора (входной цепи и УРЧ) δп прес = 1 дБ в диапазонах КВ и СВ, а в диапазоне ДВ – δп прес = 3 дБ. В дальнейшем, при завершении расчета преселектора δп пресс, определяется окончательно и в дальнейших расчетах используется это вычисленное значение.

2.4 Выбор числа поддиапазонов и их границ

Определяют коэффициент перекрытия диапазона

Кд = fmax / fmin.

Если Кд КпдТЗ, то заданный диапазон fmax … fmin разбиваю на поддиапазоны. Определяют действительный коэффициент перекрытия поддиапазона Kпд, подбирая число поддиапазонов n так, чтобы выполнялось условие Кпд < Кпд ТЗ

10

Заданный диапазон приемника разбивается на поддиапазоны, и определяются крайние частоты поддиапазонов:

где N - номер поддиапазона.

Для обеспечения запаса по перекрытию поддиапазонов необходимо раздвинуть крайние частоты поддиапазонов на 2%:

Следует нарисовать получившуюся шкалу приемника (упрощенно) в виде линий, расположенных одна под другой, с указанием крайних частот и названий поддиапазонов.

Далее расчет ведется только для того поддиапазона, номер которого указан для окончательного расчета в ТЗ (п.4).

2.5 Определение добротности и числа контуров преселектора

В начале этого расчета выписываются крайние частоты заданного поддиапазона fmin и fmax (опуская индексы N) и эти частоты используются далее в расчетах.

Находится частота зеркального канала fз max и вспомогательный коэффициент а:

fз max = fmax+ 2fпр;

а= fз max / fmax.

2.5.1Определяется, можно ли обеспечить подавление зеркального канала (избирательность по зеркальному каналу) с помощью одного колебательного контура входной цепи.

11

Для этого минимальная эквивалентная добротность контура, обеспечивающая эту избирательность,

где δз – избирательность по зеркальному каналу в относительных единицах (в разах).

Максимальная эквивалентная добротность ограничивается двумя факторами

сопротивлением транзистора 0.5...0.8, для согласования желательно выбирать = 0.5,

Qк – конструктивная добротность контура (возможные значения конструктивной добротности контуров для различных случаев оговорены в п. 2.2).

Для рассчитанных добротностей Qmin и Qmax, (где Qmax –

Выполнение этого условия означает, что требования к точности выполнения добротности не превышают 5% и стоимость изготовления катушки приемлема, иначе стоимость катушки будет неоправданно большой.

По этой же формуле следует проверять возможность изготовления катушки и при расчетах катушек контуров УПЧ.

12

Будем считать, что при перестройке контура емкостью его добротность в пределах поддиапазона не изменятся.

2.5.2 Если условие (2.10) не выполняется, значит обеспечить подавление зеркального канала с помощью одного контура входной цепи невозможно. В этом случае вид структурной схемы зависит от заданного диапазона частот.

- для диапазона КВ в структурную схему приемника включают УРЧ. При этом заданное подавление зеркального канала (в децибелах) делят пополам на два одиночных контура, один из которых будет работать во входной цепи, а другой в УРЧ. Оба контура одинаковые, поэтому от каждого из них требуется подавление в 2 раза меньше:

и каждый из них рассчитывают по формулам (2.7)...(2.10); - для диапазонов ДВ и СВ вместо одиночного контура во

входной цепи применяют двухконтурный полосовой фильтр (с параметром связи β = 1), при этом УРЧ в структурной схеме приемника не будет. В этом случае добротность контуров рассчитывают по формулам:

Qmax = Qк.

Возможность изготовления катушек проверяют по формуле

2.10.

2.6 Расчет результирующих характеристик преселектора с одиночными контурами

2.6.1 Расчет величины подавления зеркального канала на верхней частоте поддиапазона fmax

13

2.6.2 Расчет величины подавления соседнего канала на верхней частоте поддиапазона fmax

где Xс = 2Δfс Qmin/fmax.

2.6.3 Расчет величины частотных искажений на нижней частоте поддиапазона fmin

1 2

δп = 20 lg( П ), дБ (2.15)

где XП = П Qmax/fmin.

2.6.4 Расчет величины подавления мешающего канала промежуточной частоты fпр

где fбл – частота поддиапазона, ближайшая к промежуточной (для ДВ fбл = fmax, для СВ и КВ fбл = fmin).

п.2.3 (δп пресс).

Если преселектор содержит два одиночных контура (один во входной цепи, другой в УРЧ) в соответствии с п.2.5.2, то полученные значения δз , δпр ,δп ,δс надо умножить на 2.

2.6.6 Если избирательность по мешающему каналу промежуточной частоты δпр < δпр ТЗ , то в структурную схему

14

преселектора включается фильтра-пробки (ФП) обеспечивающий недостающее подавление мешающему каналу промежуточной частоты равное δпр ФП = δпр ТЗ - δпр. Обычно ФП включается между антенной и входной цепью.

2.7 Расчет результирующих характеристик преселектора с двухконтурным фильтром

2.7.1 Расчет величины подавления зеркального канала на верхней частоте поддиапазона fmax

2.7.2 Расчет величины подавления соседнего канала на верхней частоте поддиапазона fmax

где Xс = 2Δfс Qmin/fmax.

2.7.3 Расчет величины частотных искажений на нижней частоте поддиапазона fmin

4 4

δп = 20 lg((0.5 П ), дБ, (2.19)

где XП = П Qmax/fmin.

2.7.4 Расчет величины подавления мешающего канала промежуточной частоты fпр

где fбл – частота поддиапазона, ближайшая к промежуточной (для ДВ fбл = fmax, для СВ и КВ fбл = fmin).

15

2.7.5Полученные δз и δпр должны соответствовать ТЗ, а δп не должна быть больше, чем указано в п.2.3 (δп пресс).

2.7.6Если избирательность по мешающему каналу промежуточной частоты δпр < δпр ТЗ , то в структурную схему преселектора включается фильтра-пробки (ФП) обеспечивающий подавление мешающему каналу промежуточной частоты равное δпр ФП = δпр ТЗ - δпр. Обычно ФП включается между антенной и входной цепью.

3 Определение числа резонансных фильтров УПЧ и их добротности

3.1 Определение исходных величин для расчета УПЧ

Сначала определяется избирательность по соседнему каналу, которую должны обеспечить фильтры УПЧ (все δ в дБ)

Аналогично определяют величину допустимых частотных искажений в УПЧ

Задаются ориентировочно числом резонансных фильтров n (не более 4).

Определяют избирательность, которую должен обеспечить каждый из фильтров – δс1 (дБ) и допустимые частотные искажения δп1 (дБ):

16

3.2 Последовательность расчета числа контуров в УПЧ

Для получения заданной избирательности по соседнему каналу используют резонансные полосовые фильтры (не более четырех фильтров) один из которых включают в каскад преобразования частоты, а остальные – в каскады УПЧ. Таким образом, резонансных каскадов УПЧ будет на один каскад меньше, чем резонансных фильтров.

Каждый из этих фильтров может состоять из одиночного колебательного контура, из двух связанных контуров или из нескольких контуров (3…7 контуров в каждом фильтре сосредоточенной селекции (ФСС)). ФСС включается в каскад преобразования частоты, если он один. Если требуется по расчету 8 или более контуров, то заданную избирательность и искажения делят на два ФСС, один из которых включается в каскад преобразования частоты, а другой в первый каскад УПЧ.

Из соображений уменьшения стоимости приемника следует выбирать фильтры с возможно меньшим количеством контуров, поэтому расчет начинают с одиночных контуров.

Рассчитывают Qи – минимальную добротность контуров, обеспечивающую заданную избирательность по соседнему каналу и Qп – максимально возможную добротность контуров, при которой уже получаются предельно допустимые частотные искажения на краях полосы пропускания приемника. Затем проверяют условия выполнимости контуров по 2.10, 3.5, 3.6 и 3.7.

где – коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением транзистора 0,5 ... 0,8; для согласования желательно выбирать = 0.5;

17

Qк – конструктивная добротность контура (возможные значения добротностиконтуров для различных случаев оговорены в п.2.2).

Если не выполняются условия 2.10, 3.5 или 3.6, то увеличивают число фильтров (одноконтурных, а затем и двухконтурных) и повторяют расчеты Qи и Qп.

Если эти условия не выполняется для четырех двухконтурных фильтров, то применяют ФСС. Для ФСС принимают =1 и Qк =300 (п. 2.2).

Если условия 3.5, 3.6, 3.7 и 2.10 выполняются, то расчет закончен и применяют те фильтры, для которых эти условия выполняются.

После того как добротности Qи и Qп определены, переходят к расчету избирательности по соседнему каналу и частотных искажений на краях полосы пропускания для двух значений добротности Qи и Qп. Выписывают результаты расчета вместе с требованиями ТЗ и делают выводы о правильности полученных результатов.

Затем рассчитывают и строят результирующие резонансные кривые для всех фильтров вместе, для этого рассчитанные в п. 3.6

δ(дБ) по формулам 3.14…3.18 умножают на число фильтров.

3.3Расчет добротности фильтров с одиночными контурами

Минимальная добротность контура, обеспечивающая избирательность по соседнему каналу в δс1 упч число раз (пересчитатьδс1 из дБ в относительные единицы (1.2))

Максимальная добротность контура, ослабляющая сигнал на краях полосы пропускания в предельно допустимое число раз

δп1 упч

18