Разработка структурной схемы радиоприёмника. Расчёт преселектора. Электрический расчёт принципиальной схемы радиоприёмника, страница 3

где: Е_А – наводимая ЭДС в антенне,

h_д - действующая высота магнитной антенны (0,02 м),

       Е - чувствительность приёмника по полю.

Коэффициент передачи входной цепи К_овц= 1 , тогда напряжение ВЧ на входе ИМС равно  U_вхИМС= 60мкВ. Номинальное напряжение на входе ИМС необходимо иметь с запасом не менее 3, т.е.  U_{вхИМСном} = 3×20 = 60 мкВ. Полученная необходимая чувствительность может быть достигнута путём применения дополнительного УРЧ с коэффициентом усиления не менее:

                   (12)

УРЧ необходимо построить на полевых транзисторах для уменьшения влияния каскадов УРЧ на характеристики входной цепи преселектора.

                                                            

На Рисунке1 представлена структурная схема радиоприёмника.

Рис.1 Структурная схема радиоприёмника.

2. Электрический расчёт принципиальной схемы радиоприёмника.

2.1 Электрический расчёт входной цепи.

В контуре преселектора варикап для настройки на заданную частоту выбирается так, чтобы он перекрывал по частоте диапазон приёмника:

              (13)

Варикап кремниевый, диффузионно-сплавной, подстроечный. Предназначен для применения в схемах подстройки резонансных усилителей.

Варикап КВ104Д:

C_max = 288 пФ,

C_min  = 76 пФ,

,

U_обрmin= 3 В,

U_обрmax= 20В где  - коэффициент перекрытия диапазона с учётом  2…3% запаса по перекрытию, тогда   

Рассчитаем добавочную ёмкость, параллельную элементу настройки(варикапу):

           (14)

Эта ёмкость складывается из ёмкости подстроечного конденсатора С_п , ёмкости монтажа С_м = 10 пФ, распределённой ёмкости катушки индуктивности С_L = 5пФ, и пересчитанной к контуру ёмкости входа активного элемента n²С_вх(для предварительных расчётов примем n = 1).Тогда среднее значение подстроечной ёмкости будет равно:

        (15)

Выбираем С_п = 25 пФ. Максимальное и минимальное значение ёмкости контура :

C_max= C_kmax+ С_д= 60 + 25,6 = 85,6 пФ

C_min = C_kmin + С_д = 8 + 25.6 = 33.6 пФ

Далее определяем индуктивность контурной катушки:

              (16)

Примем L_k= 21 мкГн. Схема входной цепи с элементами настройки представлена на Рисунке 2.

Рисунок 2. Принципиальная схема входной цепи.

Здесь VD1,VD2- варикапы 2В125А; R_ф= 100кОм; С_ф= 47 нФ; R1-R2 элементы цепи подачи смещения на варикапы, С_а- разделительная ёмкость для подключения внешней антенны.

Необходимые пределы изменения ёмкости варикапов могут быть достигнуты при изменении U_обр  от 1В до 9В.  Примем R1=100 кОм, тогда R2 будет равно:

      (17)

Выбираю номинал R2 = 12кОм. Мощность рассеяния резисторов:

     (18)

     (19)

Переменный резистор R1 по рассеиваемой мощности подходит любого типа и его выбор зависит от конструктивного исполнения радиоприёмника, резистор R2 выбираю на номинальную мощность 0,125 Вт.

Для конструктивного расчёта магнитной антенны используем феррит марки 1500HM. Выбираем сердечник длинной ( lc ) 200 мм, диаметром ( dc ) 8 мм при магнитной проницаемости m = 1500.

Находим     (lc / dc) = 200 / 8 =25                                                

Принимаем диаметр контурной катушки dк = 1,15 ×dc =  9,2 мм ; длина намотки контурной катушки lк = 0,2 × lc = 40 мм; отношение lк / dк = 4.35. 

Найдем число витков катушки:

m_д = 240 - действующая магнитная проницаемость сердечника;

a = 0.06 м - расстояние от середины сердечника до середины контурной катушки:

(20)

Необходимое число витков катушки – 17.

2.2 Выбор схемы подключения контура ко входу активного элемента.

В качестве усилительного элемента УРЧ предполагается использовать полевой транзистор.

Коэффициент трансформации между контуром входной цепи и усилительным элементом :

      (21)

где ;   (- входная ёмкость полевого транзистора)

Эквивалентное затухание контура на нижней частоте диапазона:

     (22)

где:

- характеристическое сопротивление контура на нижней частоте диапазона

 - входная проводимость

Проверяем неравномерность в полосе пропускания:( £ s_задан)

     (23)

где:;  

£ s_задан (1,05 £ 1,12) и следовательно условие выполняется.

Эквивалентное затухание контура на верхней частоте диапазона:

     (24)