Нахождение ширины спектра и расчет полосы пропускания приемника. Расчет допустимого коэффициента шума приемного устройства

2. Синтез структурной схемы.

Чтобы правильно выбрать структурную схему выделим несколько этапов синтеза:

1. Нахождение ширины спектра и расчет полосы пропускания приемника.
2. Выбор количества преобразований, значений промежуточных частот и расчет селективных систем преселектора и фильтра основной селекции.
3. Расчет допустимого коэффициента шума приемного устройства.
4. Расчет требуемого коэффициента усиления.
5. Структурная схема.

2.1. Нахождение ширины спектра и расчет полосы пропускания приемника.

Ширина спектра входного сигнала с частотной модуляцией определяется параметрами модулирующего сигнала, полосой частот и индексом модуляции.

При индексе модуляции , ширина спектра находится так:

Так как входной сигнал и сигнал гетеродина имеет нестабильность, следует учесть это в определении полосы пропускания.

Абсолютную нестабильность частоты сигнала найдем из заданной относительной , абсолютную нестабильность частоты гетеродина найдем задавшись относительной , это вполне реализуемо в гетеродине стабилизированном кварцевым резонатором, который будет применен в данном приемнике, соответственно

Общая полоса частот требуемая на перекрытие нестабильности

Проверим надо ли ставить систему АПЧ, следующим условием

, следовательно систему АПЧ не ставим.

2.2. Выбор количества преобразований и значений промежуточных частот.

Для данного диапазона частот удобнее применить супергетеродинную схему с одним преобразованием частоты. Значение промежуточной частоты выберем из стандартного ряда, чтобы проще было найти распространенный ФСС на твердотельном элементе.

Расчет селективности по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения.

Основная фильтрация производится на нижней частоте настройки гетеродина, при этом зеркальный канал будет лежать на частоте .

Возьмем пять значений промежуточной частоты (первая строка таблицы 1), и рассчитаем для каждой из них по формуле указанной выше значение частоты зеркального канала (вторая строка таблицы 1).

Найдем обобщенную расстройку для каждой из частот зеркального канала по формуле , где - значение эквивалентного затухания контура преселектора равное , а эквивалентную добротность берем в 3 раза меньше собственной за счет вносимых сопротивлений в контур. Для данного диапазона частот, рекомендуется выбрать

собственную добротность равную 175, таким образом  и . Обобщенная настройка  для каждой из ПЧ приведена в третьей строке таблицы 1.

                                                                       Таблица 1

Селективность преселектора определяется конфигурацией фильтров, бывают комбинации: одиночный контур, связанная пара, два одиночных, одиночный и связанная пара, две связанные пары. Селективные свойства каждого из них различны, вычисляются по формулам: одиночный , связанная пара , два одиночных – , одиночный и связанная пара , две связанные пары . Подставим значение обобщенной расстройки для каждой из ПЧ и вычислим селективность для всех конфигураций, результаты поместим в таблицу 2.

В эту же таблиц 2 для удобства занесем значения селективности по каналу прямого прохождения, расстройка по которому вычисляется так же, но относительно нижней частоты рабочего диапазона, как наиболее худший случай .

Селективность преселектора вычисляются по тем же формулам, для .

Таблица 2.

В техническом задании установлены селективности по зеркальному каналу 70 дБ и каналу прямого прохождения 75 дБ, выберем в таблице ячейку соответствующую промежуточной частоте 10,7 МГц – наиболее вариант для реализации приемника с ЧМ и в качестве селективной части преселектора – два одиночных контура, которые обеспечивают заданные селективные свойства.

 Расчет селективности по соседнему каналу.

Основная селекция по соседнему каналу будет реализована на ФСС стоящем в нагрузке смесителя перед УПЧ. Ориентируясь на полосу пропускания приемника (10кГц) и рабочую частоту (10,7МГц), их справочных данных [1] выбираем фильтр ПФ2П-436 с параметрами:

Рабочая частота 10,7 МГц

Полоса пропускания 15 КГц по уровню 3 дБ, с затухание в полосе 5 дБ

Коэффициент прямоугольности 2,7 к полосе пропускания на уровне 80 дБ.

Селективность приемника по соседнему каналу определяется параметрами ФСС, и может быть оценена условием , где в левой части стоит произведение коэффициента прямоугольности фильтра на его полосу пропускания, а в левой удвоенное расстояние по оси частот до соседнего канала.

, если эти величины равны, то фильтр обеспечивает селективность по соседнему каналу 80 дБ, в нашем случае фильтр обеспечивает селективность больше 80 дБ и точно больше 60 дБ заданных в условии, следовательно он нам вполне подходит.

2.3. Расчет допустимого коэффициента шума приемного устройства.

   Прежде чем рассчитать коэффициент шумов зададимся следующими параметрами: эффективная полоса пропускания приемника, в нашем диапазоне можно принять , ,  отношение сигнал шум приемника

Теперь можно рассчитать коэффициент шумов:

            Для значений , особых мер по снижению коэффициента шума принимать не следует. При расчете не будут учитываться шумовые свойства активных элементов.

2.4    Расчет требуемого коэффициента усиления, выбор активных элементов

Чтобы определить требуемый коэффициент усиления нужно предварительно найти входное и выходное напряжения.

Входное напряжение:

Выходное напряжение

Общий коэффициент усиления приемника

Антенна, входная цепь и УРЧ

            Входная цепь обеспечивает согласование антенны с входом УРЧ, кроме того, является избирательной системой, подавляющей наиболее опасные для приемника помехи, это помехи по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения.

            В нашем случае входная цепь состоит из одиночного контура.

            В качестве УРЧ применим микросхему К175УВ4, которая представляет собой усилитель высокой частоты в нагрузке которого стоит второй одиночный контур. Параметры микросхемы приведены в приложении 1.

            Смеситель и гетеродин

            Смеситель и гетеродин удобно реализуется на одной микросхеме К175УВ4 . К ней подключается гетеродин с диапазоном перестройки

            УПЧ и частотный детектор

            В качестве УПЧ и частотного детектора была выбрана микросхема К174УР3 (см. приложение 2.). Кроме того, микросхема имеет в своем составе следующие устройства, среди которых: Усилитель ограничитель ПЧ, частотный детектор, предварительный усилитель НЧ.

УНЧ и нагрузка

2.5   Структурная схема.