Расчет принципиальной электрической схемы радиоприемного устройства

1.  Расчет принципиальной электрической схемы РПУ.

С учетом результатов, полученных при синтезе структурной схемы, разработка принципиальной схемы сводится к разработке схем  каскадов, т.е. к расчету цепей обеспечивающих режим работы активных элементов, а также частотно-селективных цепей и элементов межкаскадного согласования.

1.1.  Расчет одноконтурной входной цепи.

Расчет входной цепи целесообразно будет провести для режима максимального коэффициента передачи при заданной полосе пропускания.

Исходные данные для расчета:

- диапазон рабочих частот ;

- собственное  и эквивалентное  затухание контуров;

- максимальная емкость варикапа ;

- коэффициент перекрытия варикапа ;

- сопротивление антенны  и первого каскада .

Требуемый коэффициент перекрытия контура входной цепи  определяется отношением максимальной рабочей частоты к минимальной:

                                            (3.1.1)

Минимальная емкость варикапа  вычисляется по известным максимальной емкости варикапа  и коэффициенту перекрытия :

                                        (3.1.2)

Примем индуктивность контура входной цепи равной .                                 

Определим требуемый для реализации диапазона перестройки приемника диапазон изменения емкости контура:

                     (3.1.2)

Определим максимальную емкость двух последовательно включенных варикапа:

                                 (3.1.3)

Для обеспечения такого диапазона изменения емкости параллельно варикапу следует подключить конденсатор постоянной емкости . Емкость этого конденсатора определим по формуле:

                           (3.1.4)

Включим конденсатор со стандартным номиналом .

Коэффициенты включения контура с антенной  и с входом первого каскада :

                (3.1.5)

где - входное сопротивление УРЧ (см. Приложение 2).

Выберем трансформаторную связь с антенной. Индуктивность связи определяется формулой:

                              (3.1.6)

Включим катушку индуктивности с номиналом .

Определим собственную проводимость ненагруженного контура :

                  (3.1.7)

Эквивалентная проводимость контура :

                 (3.1.8)

Тогда коэффициент передачи входной цепи:

                                      (3.1.9)

Рис. 3.1.1. Одноконтурная входная цепь.

3.2 Расчет УРЧ.

Поскольку выходной контур УРЧ должен обеспечить заданные селективные свойства, то расчет его необходимо вести для режима максимального коэффициента передачи при заданной полосе пропускания. 

Выходной контур УРЧ имеет тот же диапазон перестройки, что и контур входной цепи. Для реализации этой перестройки выбран такой же варикап. Таким образом, параметры контура , , ,  останутся такими же как у входной цепи.

Определим коэффициенты включения контура:

                    (3.2.1)

где  - входная проводимость  смесителя,

       - выходная проводимость УРЧ.

Поставим сопротивление шунта параллельно контуру. Приравняем , следовательно . Сопротивление шунта. Поставим резистор на 22 кОм.

Произведем перерасчет номиналов элементов контура, внеся в контур реактивности предыдущего и последующего каскадов. Поскольку выходная реактивность микросхемы УРЧ и входная реактивность микросхемы смесителя имеют емкостной характер, пересчет сводится к уменьшению номинала емкости  на значение суммарной реактивности:

        (3.2.2)

Корректированное значение емкости :

                              (3.2.3)

Включим конденсатор со стандартным  номиналом .

Коэффициент передачи выходной частотно-селективной цепи УРЧ:

            (3.2.4)

УРЧ реализован на микросхеме 235УВ1. Коэффициент передачи этой микросхемы:

                               (3.2.5)

где, 

Определим общий коэффициент передачи преселектора:

                  (3.2.6)

Произведем расчет фильтрующей RC-цепи, которая необходима для предотвращения проникновения помех по цепям питания и попадания переменной составляющей высокочастотного напряжения в цепь питания. Емкость фильтрующей цепи  должна иметь малое сопротивление по высокой частоте. Сопротивление фильтрующей цепи  должно быть выбрано таким, чтобы не создавать значительного падения напряжения. Примем , тогда при потребляемом токе микросхема 235УВ1 , падение напряжения на нем:

                                           (3.2.7)

что составляет малую долю от напряжения питания.

 Емкость фильтрующей цепи  определим из условия:

                                      (3.2.8)