Составление и расчет электрической схемы системы. Расчет электрической схемы приемного устройства. Расчет входной цепи

6. Составление и расчет электрической схемы системы.

6.1 Расчет электрической схемы приемного устройства.

6.1.1. Расчет входной цепи.

В качестве входной цепи проектируемого радиоприемного устройства выбираем схему с внутриемкостной связью с настроенной антенной и  входом УРЧ. Схема с внутриемкостной связью, показанная на рис. 25,  широко используется  в диапазоне метровых волн при работе с настроенными  антеннами. При данной связи входной цепи с антенной полная емкость контура оказывается меньше, чем при обычном параллельном включении индуктивности из-за того , что в этом случае конденсатор контура включен последовательно (а не параллельно) емкости 1-го каскада приемника. Это позволяет настраивать контур на более высокие частоты и улучшает его показатели. Такой вид связи применяется на частотах от 100 до 500 МГц и, как правило, используется на фиксированной частоте с подстройкой индуктивностью. В этом режиме схема обеспечивает постоянство коэффициента передачи в диапазоне принимаемых частот [8].

Рис. 25. Схема входной цепи.

Расчет одноконтурной входной цепи с последовательной индуктивностью проводится по методике, подробно изложенной в [8]. Данные для расчета: фидер несимметричный с волновым сопротивлением W_ф=50 Ом; контур настраивается на частоту                                f=153 МГц; входные параметры 1-го каскада R_вх=80 Ом и С_вх=67 пФ.

Вычисляем коэффициент трансформации, обеспечивающий согласование сопротивления фидера и входного сопротивления УРЧ:

m_{а вх}=Ö(W_ф/R_вх)=Ö(50/80)=0,79

Выбираем С₂=С_вх=67 пФ. При этом следует учитывать, что с ростом С₂ уменьшается L и может стать нереализуемой. Однако с уменьшением С₂увеличивается влияние разброса С_вхна настройку контура входной цепи.

Вычисляем емкость С₁:

С₁=(С₂+С_вх+С_м)/m_{а вх}=(67+67+5)/0,79=175 (пФ), где С_м»5 пФ - паразитная емкость монтажа.

Рассчитываем полную емкость схемы:

С_сх=С_L+С₁(С₂+С_вх+С_м)/(С₁+С₂+С_вх+С_м) =

= 3+175(67+67+5)/(175+67+67+5)=77 (пФ).

где С_L»3 пФ - паразитная емкость катушки контура.

Находим индуктивность контура:

L_[мкГ]=2,53´10⁴/C_сх[пФ]f²_[МГц]=2,53´10⁴/77´153²= 0,15 (мкГ).

Определяем К_ос - коэффициент передачи собственно входной цепи, при согласовании и при g_к»0:

К_ос=0,5´Ö(R_вх/W_ф)=0,5´Ö(80/50)=0,63.

Определяем коэффициент передачи в режиме согласования:

К_{о вц}=L_ф´К_ос=0,98´0,63=0,61,

где L_ф - коэффициент передачи фидера, взятый из [8].

Вычисляем получаемое затухание входного контура:

d_э=[(1/W_ф(1+m_{а вх}))+(1/R_вх(1+m_{а вх}))]/2П´f´С₂ =

= [(1/50´(1+0,79))+(1/80´(1+0,79))]/6,28´153´10⁶´67´10^-12=0,027.

Определим избирательность по зеркальному каналу:

Se_зк»(1/d_э)´((f_зк/f)-(f/f_зк))=(1/0,027)´((174,4/153)-(153/174,4))=9,8 ,

где f_зк=f+2f_пч1=153´10⁶+2´10,7´10⁶=174,4 (МГц).

Получили, что входная цепь обеспечивает Se_зк=20 дБ.

6.1.2. Расчет УРЧ.

В качестве схемы УРЧ, выполненной на дискретных элементах, выбираем схему с ОЭ и последовательным питанием. Среди однотранзисторных схем с биполярными транзисторами в УРЧ на умеренно высоких частотах наибольшее распространение как в нашей, так и в зарубежной радиоаппаратуре получила схема с ОЭ (рис. 26), позволяющая получить максимальное усиление номинальной мощности при небольшом уровне собственных шумов.

Рис. 26.  Схема УРЧ с ОЭ.

Так как тип транзистора для УРЧ не задан, то для однотранзисторного каскада надо выбрать транзистор с

f_s³3f_{0 max}=3´153=459(МГц), где f_s - граничная частота крутизны характеристики в схеме с ОЭ, при  которой Y₂₁ падает до 0,7 от своего низкочастотного значения,  а  f_{0 max} - максимальная частота принимаемых сигналов. В качестве активного элемента выбираем транзистор КТ368А со следующими основными параметрами:

обратный ток коллектора I_кб0=0,5 мкА; обратный ток эмиттера I_эб0=1 мкА; граничное напряжение транзистора U_{кэ0 гр}=15 В; модуль коэффициента передачи на высокой частоте ½h_21э½=9; статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ h_21э=50; коэффициент шума К_ш=1,8 дБ; емкость эмиттерного перехода С_э=3 пФ; емкость коллекторного перехода С_к=1,1 пФ; постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте Т_к=4,5 пс.

Максимально допустимые параметры при температуре окружающей среды Т=-60...+125°С:

постоянный ток коллектора I_{к max}=30 мА; постоянный ток эмиттера