Выбор структурной схемы приемника. Расчет полосы пропускания. Определение допустимого коэффициента шума. Расчет избирательности приемника

Основное усиление и частотную избирательность приемника обеспечивает так называемый усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Напряжение с промежуточной частотой образуется в одном из первых каскадов супергетеродинного приемника – в преобразователе частоты (ПЧ). Преобразование частоты будем осуществлять с переносом спектра сигнала ниже минимальной частоты диапазона приемника, т. к. при этом уменьшается количество преобразований частоты, облегчается получение высоких коэффициентов усиления в каскадах, стоящих после преобразователя, а также получается более высокая избирательность. Для простоты реализации схемы количество преобразований частоты выберем равным единице. Это будет достаточно для обеспечения заданной избирательности.

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника является то, что независимо от частоты принимаемого сигнала промежуточная частота фиксирована и величину ее выбирают так, чтобы обеспечить требуемое усиление и избирательность. Стабилизация частоты осуществляется кварцевым методом, т. е. такой метод дает малую нестабильность частоты при сравнительно простой реализации.

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) обеспечивает малое изменение выходного напряжения (мощности) приемника при значительном изменении уровня входного сигнала. Систему АРУ применяют почти во всех приемниках. Существует 2 способа реализации АРУ – прямого и обратного действия. АРУ прямого действия применяются в стационарных приемниках, работающих от внешней антенны. АРУ обратного действия применяется в переносных приемниках. В соответствии с тем, что проектируемый приемник является переносным, используем АРУ обратного действия.

Расчет полосы пропускания

Полоса пропускания определяется шириной спектра амплитудно-модулированного (АМ) сигнала и нестабильностью частоты. При нестабильности частоты передатчика и частоты гетеродина приемника требуется расширение полосы пропускания.

–  центральная частота диапазона рабочих частот определяется по следующей формуле:

, где  и  - нижняя и верхняя границы диапазона частот;

; ;

.

–  реальная ширина спектра модулированных радиосигналов:

 - максимальная частота, которую должен пропустить канал связи;

.

–  нестабильность передатчика:

;

.

–  нестабильность приемника:

;

.

–  полоса АМ сигнала с учетом нестабильности частоты передатчика и частоты гетеродина приемника:

;

.

Определение допустимого коэффициента шума

–  эффективная шумовая полоса приемника:

Входная цепь (ВЦ) и усилитель радиочастоты  (УРЧ) должны обеспечить заданную чувствительность приемника, ослабление дополнительных каналов приема, снижение внеполосных помех и излучения гетеродина. Для уточнения схемы ВЦ и УРЧ сначала определим эффективную шумовую полосу приемника по следующей формуле:

;  

;

 - полоса пропускания УНЧ;

–  отношение сигнал/шум на входе детектора найдем по следующей формуле:

, где  - отношение сигнал/шум на выходе детектора,

 - коэффициент модуляции сигнала для человеческой речи ().

По заданию , следовательно .

.

–  найдем коэффициент шума приемника:

Для обеспечения требуемой чувствительности , коэффициент шума приемника  без учета внешних помех должен удовлетворять неравенству:

, где  - входное сопротивление антенны,           - постоянная Больцмана,  - нормальная температура приема.

; .

Расчет избирательности приемника

–  найдем добротность контура входной цепи (ВЦ), исходя из требуемой полосы пропускания:

а)  эквивалентная добротность входной цепи (ВЦ):

;

.

б)  эквивалентная добротность усилителя высокой частоты (УВЧ):

;

.

–  найдем избирательность по зеркальному каналу (ЗК):

, где  - значение промежуточной частоты,  - число контуров в тракте сигнальной частоты, в том числе во входном устройстве.

, т. е. , а заданное , т. е. требуемое подавление обеспечивается.

–  найдем избирательность по каналу прямого прохождения (КПП):

;, т. е. , а заданное  - требуемое подавление обеспечивается.

Распределение усиления по каскадам

–  коэффициент усиления всего приемника вычисляется по следующей формуле:

, где , ;

.

–  коэффициент усиления приемника связан с коэффициентами усиления каскадов следующим соотношением:

.

Зададимся коэффициентами усиления каскадов приемника (см. табл.)

–  найдем коэффициент усиления каскада усилителя промежуточной частоты (УПЧ), выражая  из вышеприведенного соотношения:

.

Выбор активного элемента для УРЧ

В качестве активного элемента для УРЧ выберем малошумящий кремниевый