Проектирование радиоприемного устройства частотно-модулируемых сигналов, страница 13

,                         (79).

(нФ)

Параметры составного транзистора:

1)входная проводимость каскодной схемы, равная взаимной обратной проводимости транзистора (см. приложение А):

Y_12кс=Y₁₂=0,188ּ10^-4См;

2)емкость транзистора С₁₂ (см. приложение А):

С_12кс=0,5ּС₂₂,                                                         (80).  

С_12кс=0,5ּ6ּ10^-12=3пФ.

где С₂₂=6 пФ – емкость для транзистора КТ368А, указанная в приложении А.

Коэффициент подключения, для каскодной схемы, рассчитывается по формуле (70):

Здесь вместо g_вых подставляется Y_22кс.

Резонансный коэффициент усиления УРЧ, включенного по каскодной схеме, на максимальной частоте f_max:

,                                                 (81).

Устойчивый коэффициент усиления каскодной схемы:

,                                                      (82).

.

где |Y₂₁||Y₁₂||Y₂₂|параметры транзистора, указанные в приложении А.

Поскольку К_0кс К_уст, то следует использовать каскодную схему УРЧ, с подсчитанными для нее параметрами.

Емкость подстроечного конденсатора:

С_п=С_скmin – С_кmin – m₁²C_вых – m² _2зккс С_вх2 – С_L,                        (83).

С_п=71,5-15-0,5²7-0,51²31,6-3=43,5(пФ)

где С_{ск min}=1/(2πf_max)²L=1/(2πּ200ּ10⁶)²ּ887ּ10^-6=71,5пФ – минимальная емкость контура каскада;

С_вых=С₂₂+С_м=3ּ10^-12 + 4ּ10^-12=7 пФ – выходная емкость каскада;

С_вх2=С₁₁+C_м=27,6ּ10^-12 + 4ּ10^-12=31,6 пФ – входная емкость следующего каскада (здесь С₁₁ =27,6 пФ – емкость транзистора, указанная в приложении А);

С_L – паразитная емкость катушки, равная 3…5пФ.

Коэффициент шума каскодной схемы, при согласовании по входу:

1)  эквивалентная шумовая проводимость транзистора:

,                                             (84).

.

где α₀ – коэффициент передачи тока эмиттера, равный 0,992 (см. приложение А);

2)  эквивалентное шумовое сопротивление транзистора:

,                                                              (85).  

.

3) коэффициент шума:

,                              (86).  

.

где r'_б=15Ом – сопротивление базы транзистора (см. приложение А);

в₁₁=0,017См – высокочастотный параметр для транзистора КТ368А [7];

/Y₁₁/ - параметр транзистора рассчитанный в приложении А.

Коэффициент передачи УРЧ:

                                                             (87).

4.3. Проектирование смесителя.

В качестве смесителя в разрабатываемом приемнике используется ИМС К174ПС1. Данная микросхема представляет собой двойной балансный смеситель для частот до 200МГц и предназначена для преобразования частот УКВ диапазона в радиоприемной и связной аппаратуре. Параметры ИМС приведены в приложении Б, принципиальная схема ИМС К174ПС1 представлена на рис.28, типовая схема включения – на рис.29.

Напряжение питания микросхемы U_п выбирается равным 4…15В. Входное и опорное напряжение, U_вх и U_оп, не должны превышать 1В.

Элементы L₁ и C₄ выбираются в зависимости от используемой промежуточной частоты. Резисторы R₁ и R₂ устанавливаются для увеличения крутизны преобразования.

Поскольку в данном РПрУ используется промежуточная частота f_пр равная 10,7МГц, то и величины L₁ и C₄ рассчитываются на данной частоте. Емкость C₄ выбирается равной 50…100пФ. Пусть C₄ равна 100пФ. Величина индуктивности L₁:

,                                           (88).  

.

Коэффициент передачи смесителя рассчитывается по формуле:

                                               (89).

где S_пробр=7мА/В – крутизна преобразования, рассчитанная в приложении А;

R_вх.ф – входное сопротивление фильтра;

d_ф – избирательность фильтра.

Рис.28 – Принципиальная схема К174ПС1.

Рис.29 – Типовая схема включения микросхемы К174ПС1.

 

4.4. Разработка тракта УПЧ с электрическими фильтрами сосредоточенной селекции.

Расчет параметров ФСС.

Расчет производится по методике изложенной в [3]. Исходные данные для расчета каскада УПЧ с ФСС:

1) промежуточная частота f_пр, МГц                                                  10,7;

2) полоса пропускания приемника П, кГц                            137,39;

3) расстройка соответствующая соседнему каналу Δf_ск, кГц    300;

4) ослабление сигнала соседнего канала, требуемое от ФСС Sе_скп, дБ29,8;

5) ослабление сигнала на границе полосы пропускания Sе_п, дБ         2,9;

параметры усилительного прибора (транзистора КТ368А):

а) проводимость g₂₂, мСм                                                                 0,97;

б) прямая взаимная проводимость |Y₂₁| См                                  0,183;

в) емкость С₂₂, пФ                                                                             6;

параметры для нагрузки ФСС (следующего каскада):

а) проводимость g₁₁, мСм                                                                 6,59;

б) емкость С₁₁, пФ                                                                             27,6;

В первую очередь определяется параметр η^*, по формуле:

,                                                        (88)

,

где d=0,0025…0,005 [3].

Задаются числом звеньев ФСС n. В качестве начального приближения целесообразно выбрать n=4.

Ослабление на границе полосы пропускания, обеспечиваемого одним звеном:

,                                                  (90).

(дБ)

По графикам [3, стр. 284], для полученных Se_п1 и η^*, определяется коэффициент χ, равный 0,76.

Разность частот среза:

,                                                              (91).

(кГц)

Значения вспомогательных параметров y₁ и η равны соответственно:

,                                                  (92).

,                                                             (93).

Ослабление соседнего канала Se_ск1, обеспечиваемое одним звеном, определяется по обобщенным резонансным кривым [3, стр.284] и составляет 13,5дБ.

Общее расчетное ослабление фильтра на частоте соседнего канала:

,                                               (94).

(дБ)

где ΔSe – ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой, величиной которого задаются в пределах 3…6 дБ.

Получилось Se_скф>Se_скп ,т.е. фильтр обеспечивает избирательность не хуже требуемой. Однако, следует проверить возможность уменьшения числа звеньев на один, т.е. n=3.

.                                                            (95).