Устройства приёма и обработки сигналов: Методические указания к курсовой работе, страница 6

Выбор селективных цепей, обеспечивающих подавление помех по дополнительным и соседним каналам, интегральных микросхем, реализующих чувствительность, варикапов, перестраивающих контуры преселектора и гетеродина, позволяет составить структурную схему (рис. 3.6). Функциональная схема, содержащая параметры технического задания, распределенные между каскадами, представлена на рис. 3.7. Если все параметры технического задания обеспечиваются, то можно приступать к расчету принципиальной схемы приемника.

Рис. 3.6. Структурная схема приемника

Рис. 3.7. Функциональная схема приемника

4.  РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Результаты, полученные в разделе «выбор и обоснование структурной схемы», служат основными параметрами для расчета электрических схем отдельных каскадов приемника. Из справочника выбираются типовые схемы включения микросхем со всеми элементами, подключенными к их выводам, за исключением селективных систем. присоединяются те селективные цепи, что были определены при расчете структурной схемы. Это одиночные и пара связанных контуров с критической связью, используемых в преселекторе приемника. Если в приемнике имеется стандартный фильтр, то его нужно согласовать с сопротивлениями микросхем, между которыми он включается. Существует три вида простейших согласующих цепей (СЦ): Г-, П-, Т-образные цепи, расчет которых выполняется на средней частоте. Согласованию подлежат активные части сопротивлений генератора и нагрузки, а вид СЦ зависит от характера реактивных частей согласуемых сопротивлений. Так, при отсутствии реактивных составляющих сопротивлений согласование выполняется Г-образной цепью, поскольку в этом случае полоса согласования наиболее широкая. Если параллельно активным сопротивлениям включены емкости, то применяется П-образная СЦ, а емкости входят в состав емкостей СЦ. Известно, что чем больше отношение согласуемых сопротивлений, тем уже полоса, в пределах которой выполняется согласование.

4.1.  Расчет одноконтурной входной цепи

Принципиальная схема одноконтурной входной цепи приведена на рис. 4.1. Связь с антенной будет трансформаторной, а со входом микросхемы – автотрансформаторной. Расчету подлежат элементы схемы и коэффициент передачи.

Исходные данные для расчета:

– диапазон рабочих частот: f_{c min}...f_{c max};

– собственное и эквивалентное затухания контуров: d и d_э;

– максимальная емкость варикапа C_{в max};

– коэффициент перекрытия варикапа К_в;

– сопротивления антенны и первого каскада: R_А и R_вх.

Требуемый коэффициент перекрытия контура входной цепи К_д определяется отношением максимальной рабочей частоты f_{c max} к f_{c min}

.

Минимальная емкость варикапа С_{в min} вычисляется по известным максимальной емкости варикапа С_{в max} и коэффициенту перекрытия К_в

.

Чтобы обеспечить коэффициент перекрытия контура К_д, необходимо параллельно варикапу включить дополнительный конденсатор С_доп величиной

.

С учетом дополнительного конденсатора максимальная емкость контура составит

.

Если емкость  окажется больше рекомендуемой C_{к max} (см. табл. 1), то в контур необходимо включить два конденсатора: один параллельно варикапу С₂, а второй – С₁ последовательно с ним:

;

, 

где ;  .

Поскольку емкость С₂ включает паразитную емкость схемы С₀, значение которой приведены в табл. 1, то добавочная емкость С_доб, образующая емкость С₂, равна:

.

Эта емкость реализуется двумя конденсаторами: один из них – подстроечный и с его помощью выставляется требуемая частота контура, а второй – конденсатор постоянной емкости.

Далее вычисляются следующие параметры:

индуктивность контура входной цепи

,

коэффициенты включения контура с антенной и со входом первого каскада:

;

.

Если связь с антенной выполняется трансформаторной, то индуктивность связи находится по формуле

.

Для определения коэффициента передачи одноконтурной входной цепи находят сначала собственную проводимость ненагруженного контура g по его добротности Q₀, а затем – эквивалентную проводимость контура g_э

,           .

Тогда коэффициент передачи входной цепи равен

.

В диапазоне частот значение коэффициента передачи зависит от изменения модуля сопротивления антенны |Z_А| и эквивалентной проводимости контура g_э. Изменения модуля сопротивления антенны обусловлены характером реактивной части сопротивления антенны. С ростом частоты емкость контура уменьшается, что приводит к снижению g₀, а затем и g_э (g₀  = Cr/L).

Рис. 4.1 Одноконтурная входная цепь       Рис. 4.2 Двухконтурная цепь

4.2.  Расчет двухконтурной входной цепи

Двухконтурная входная цепь обладает повышенными селективными свойствами (рис. 4.2). Полоса пропускания двух связанных контуров (ДСК) с критической связью β = 1 больше полосы пропускания одиночного контура (ОК) в  раз при одинаковых добротностях. Зависимости селективностей Se_i от обобщенной расстройки ξ приведены на рис. 4.3. На границах полосы пропускания при ξ = 1 затухание составляет 3 дБ у ОК, 1 дБ – у ДСК. Следовательно, связанные контуры имеют меньшие частотные искажения в полосе пропускания ОК. При обобщенной расстройке ξ > 2 селективность по зеркальному каналу ДСК выше, чем ОК.

В зависимости от видов связи между контурами используют несколько вариантов построения схем двухконтурной входной цепи. В диапазонных приемниках для сохранения полосы пропускания при перестройке применяются внешне емкостная и внутриемкостная связи (см. рис. 4.2). Если ДСК используются без перестройки, например в тракте промежуточной частоты, то можно оставить один вид связи между контурами.

ДСК рассчитывают в следующем порядке. Коэффициенты включения m, n находят из соотношений:

;

.

Здесь  – фактор связи между контурами; К_св – коэффициент связи.

Рис. 4.3. Зависимость селективностей одиночного (1) и двух

связанных (2) контуров от обобщенной расстройки ξ

Коэффициент передачи ДСК К₂ оценивают по коэффициенту передачи ОК К₁

.

Параметр связи ДСК β изменяется в пределах 1…2,4. При β = 1 связь критическая, АЧХ не имеет провала на центральной частоте полосы пропускания. При β > 1 в АЧХ появляется провал, растущий по мере увеличения связи. При β = 2,4 полоса пропускания связанных контуров по уровню 3 дБ больше полосы пропускания ОК в 3 раза.

После выбора параметра связи β вычисляются коэффициент связи К_св.