Обоснование и расчет структурной схемы устройства. Выбор структурной схемы устройства

Резистор R_Э осуществляет термостабилизацию каскада, создавая отрицательную обратную связь но постоянному току. Резистор R_ф и конденсатор С_ф образуют развязывающий фильтр. Делитель R_Д1, R_Д2 обеспечивает подачу прямого смещения на эмиттерный переход транзистора, т. е. обеспечивает выбранный режим УРЧ по постоянному току. Через блокировочный конденсатор C_б напряжение сигнала подается непосредственно на эмиттерный переход транзистора, минуя делитель R_д1, R_д2.

7.3.1. Выбор транзисторов приёмника для тракта РЧ и ПЧ.

Выбираю транзистор ГТ309Б:

 и

Условие  выполняется:

Условие  выполняется:

Так как параметры транзистора рассчитаны определённой частоте, то необходимо пересчитать его параметры на 

7.3.2. Вычисление ВЧ  параметров транзистора

1.  Расчет параметров транзисторов при токе :

 

3.Определяем входное сопротивление транзистора:

 

* Резистор стандартного сопротивления или конденсатор стандартной емкости, соответствующие ГОСТу.

4. Определяем выходное сопротивление транзистора:

5.Определяем входную ёмкость:

6.Определяем выходную ёмкость:

7.3.3. Расчет элементов УРЧ.

Изменение обратного тока коллектора:

Тепловое смещение напряжения базы:

Необходимая нестабильность коллекторного тока:

Выбираем двух секционный блок конденсаторов переменной ёмкости Тесла  и  .

Коэффициент подключения контура к транзистору:

7.3.4. Расчет коэффициента усиления УРЧ.

Резонансный коэффициент усиления каскада УРЧ на :

Устойчивый коэффициент усиления каскада с ОЭ, при коэффициенте устойчивости:

Условие  выполняется: поэтому оставляем схему с подсчитанными параметрами.

Минимальная емкость контура каскада:

Выходная емкость каскада с ОЭ:

Паразитная емкость катушки:

Емкость монтажа:

Емкость подстроечного конденсатора:

7.4. Расчет преобразования частоты и гетеродина:

В качестве преобразователя частоты и гетеродина использую гибридную микросхему К2ЖА242 (смеситель и гетеродин тракта амплитудной модуляции). В справочнике приведена типовая схема включения для диапазона СВ. По заданию диапазон частот принимаемого сигнала () , что соответствует диапазону СВ по ГОСТ. Гибридная интегральная микросхема К2ЖА242 отечественная, промежуточная частота .

Целесообразно использовать данную ИС с указанными в справочнике навесными элементами.

Напряжение питания каскада:

Ток потребления:

Крутизна вольтамперной характеристики:

Входное сопротивление (на СВ):

7.5. Определение требуемого усиления до детектора:

Амплитуда напряжения на выходе первого каскада приёмника:

Заданная напряжённость поля в точке приёма:

Действующая высота магнитной антенны над землей (СВ):

Эквивалентная добротность контура входной цепи:

Характеристическое сопротивление контура:

Сопротивление первого каскада приёмника:

Коэффициент включения входа электронного прибора в контур входной цепи:

Необходимый коэффициент усиления берут с запасом из – за разброса параметров, неточной настройки контуров и т.д.:

7.5.1. Определение числа и типов усилительных каскадов до детектора

Коэффициент усиления УПЧ:

Коэффициент усиления ПЧ:

                                                                                                                      

Два каскада УПЧ:

Общий коэффициент усиления :

Условие  выполняется: оставляю 2 каскада УПЧ

7.5.2. Расчет первого каскада УПЧ (апериодического)

В апериодических каскадах УПЧ нагрузкой транзисторов служат резисторы.

В качестве активного элемента используется транзистор ГТ309Г. Используя параметры рассчитанные ранее, нахожу номиналы элементов, обеспечивающих выбранный режим работы:

Изменение тока коллектора:

Необходимая нестабильность коллекторного тока:

Тепловое смещение напряжения базы:

Изменение обратного тока коллектора:

Сопротивление эмиттера:

Сопротивления делителя:

Емкость эмиттера:

Устойчивый коэффициент усиления апериодическогокаскада , при коэффициенте устойчивости:

Коэффициент подключения контура к транзистору:

Коэффициент усиления каскада на :

Условие  выполняется: поэтому оставляем схему с подсчитанными параметрами.

Минимальная емкость контура каскада:

Выходная емкость апериодического каскада:

Емкость выходного разделительного конденсатора:

Емкость входного разделительного конденсатора :

7.5.3. Расчет усилительного каскада с ФСИ.

Наибольшее распространение в радиоприемных устройствах получили фильтры типа :

Для фильтров этого типа верхняя частота среза есть резонансная частота параллельного контура, образованного индуктивностью 2L2 и емкостью 0.5С2.

Стандартная расстройка (СВ):

Добротность контуров входной цепи: 

Коэффициент расширения полосы:

Необходимая эквивалентная добротность контуров ФСИ:

Максимальная конструктивная добротность контуров ФСИ:   

Условие  выполняется:

Относительная расстройка и обобщенное затухание:

Подставляя эти значения в график

    получаем =6дб

Необходимое число звеньев:

Исходя из полученного коэффициента видно, что нагрузкой  ПЧ будет являться  4-х звенный ФСИ состоящий из LC контуров.

Номинальное характеристическое сопротивление фильтра:  

Значение  ограничивают: 

Коэффициенты трансформации:

Расчет элементов, образующих звенья фильтра:

По графику определяю коэффициент передачи ФСИ для  и :

Расчет коэффициента усиления каскада с ФСИ:

7.6. Расчёт каскада амплитудного детектора

Так как модуляция амплитудная, то в качестве детектора используем обычный последовательный амплитудный детектор.

Обычно диодные полупроводниковые детекторы работают в режиме линейного детектирования при входном напряжении сигналов 0.5…1 В.

Напряжение несущей на входе детектора: 

Максимальный коэффициент модуляции

Входное сопротивление детектора 

Коэффициент фильтрации 

Выберем диод Д2Б с параметрами

Сопротивление нагрузки:

Эквивалентная ёмкость нагрузки детектора в отсутствие нелинейных искажений:

С учётом частотных искажений:

Из полученных значений выбираем меньшее.

коэффициент передачи детектора  К_д=0,75

Расчет  сопротивлений:

Определяем ёмкости конденсаторов:

7.7. Выбор схемы АРУ и числа регулируемых каскадов

Используется схема АРУ с задержкой, работающая на принципе изменения эмиттерного тока за счёт подачи регулирующего напряжения в цепь базы транзистора.

Расчет необходимых пределов изменения коэффициента усиления