Выбор первых каскадов приемника

Первые каскады приемника определяют в значительной степени чувствительность приемника. Для обеспечения высокой чувствительности требуется , как правило, применение одного каскада УРЧ после ВЦ.

Для оценки необходимости применения каскада УРЧ в преселекторе используется следующее неравенство :

>= 2 (1.6.1)

Здесь значения EA имеет размерность В; kT0= Вт/Гц; ПШ»1,1∙П- шумовая полоса, Гц; γ - допустимое отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе линейного тракта приемника (т.е. до демодулятора), RA - активное сопротивление антенны, Ом.

Прежде всего, на выходе приемников разных типов для работы оконечного аппарата требуется различное отношение сигнал / шум:для вещательного ЧМ - приемника ─ 400 (26 дБ)

Сопротивление антенны обычно принимают равным RA=75 ¸ 300 Ом

Оценим необходимость применения каскада УРЧ по значению N, коэффициента шума приемника.

Из расчетов видно, что необходимо применение каскада УРЧ.

Выбор электронных элементов для высокочастотного тракта

Выбор транзисторов для высокочастотного тракта приемника необходимо производить из следующих соображений:

1) превышение предельной частоты усиления f_г в несколько раз (5 - 10) по сравнению с максимальной рабочей частотой транзистора в данной конструкции:

2) наличие параметров обеспечивающих выполнение заданных требований;

3) минимальная стоимость.

В качестве усилительного элемента пригоден транзистор КТ399, его параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Выбираем режим работы транзистора, при котором I_k=3.5мА, при данном значении оптимальный коэффициент шума.

Дифференциальное сопротивление базы

                        (1.7.1)

Входное сопротивление БТ по схеме с ОБ

                    (1.7.2)

Определяем активные и реактивные составляющие Y параметров на частоте f_max=73 МГц.

Для этого предварительно находим вспомогательные коэффициенты

                                                (1.7.3)

                                      (1.7.4)

                (1.7.5)

Выходная полная проводимость в режиме полного сигнала (в схеме с ОБ)

                      (1.7.6)

Активная составляющая выходной полной проводимости Y₂₂

   (1.7.7)

Полная проводимость прямой передачи

                              (1.7.8)

где j_к= 0,26 мВ – температурный потенциал.

Поскольку транзистор работает с большим запасом по частоте, то за коэффициент усиления на рабочей частоте можно принять , докажем это

               (1.7.9)

Выходная емкость

                (1.7.10)

Полная проводимость обратной передачи

                      (1.7.11)

Емкость обратной связи

                        (1.7.12)

Поскольку транзистор работает с большим запасом по частоте, то входную емкость определим по формуле

                (1.7.13)

Расчет параметров на ПЧ производим по формулам 1.7.1 – 1.7.13, результаты расчета приведены ниже.

В параметры транзистора в режиме преобразования

         (1.7.14)

         (1.7.15)

(1.7.16)

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Входная цепь

Расчет одноконтурной входной цепи в режиме удлинения

Принципиальная схема приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Принципиальная схема.

Особенностью данной схемы является встречно-последовательное включение варикапов 2В105А и применение в качестве коммутирующего элемента p-i-n диода типа 2А510.

Параметры варикапа приведены в таблице 3.

Таблица 3

За счет встречно-последовательного включения средняя емкость варикапов изменяется значительно меньше, чем при использовании одного варикапа, к тому же обеспечивается компенсация четных гармоник.

С помощью p-i-n диода происходит подключение конденсатора С₂, который обеспечивает переключение диапазона частот.

Схема работает в режиме удлинения, это обеспечивается путем подключения параллельно L_св “удлиняющей емкости”, в нашем случае это паразитная емкость антенны. При этом обеспечивается более равномерный коэффициент передачи по диапазону.

Находим минимальную емкость контура

 (2.1)

C_kmin=17.6+8+2+0.5²*11.8=30.55 пФ

где С_min – минимальная емкость варикапа;

С_m=8 пФ – емкость монтажа;

C₁=2 пФ – межвитковая емкость катушки;

C_вхсл=11,8 пФ – входная емкость следующего каскада;

m=0,5 – коэффициент включения первого усилительного каскада в контур.

При последовательном включении варикапов общую емкость находим как

Найдем для проверки выполнения условий предварительного расчета коэффициент перекрытия диапазона

(2.4)

По формуле 2.1 получим С_кmin = 30,55 пФ

Индуктивность контура

          (2.5)

где f_0max= 108 МГц – максимальная частота принимаемого сигнала;

Частота антенного контура

             (2.6)

где К_удл=0.5 – коэффициент удлинения;

f_0min=87,5 МГц – минимальная частота принимаемого сигнала.

Индуктивность катушки связи

           (2.7)

где С_а=28пФ – емкость антенны.

Далее расчет будем вести для трех частот (65, 69, 73), результаты сведем в таблицу 4.

Находим емкость контура необходимую для настройки на приведенные частоты.

                    (2.8)

Трансформирующий множитель

                          (2.9)

Сопротивление потерь катушки связи

                                    (2.10)

где Q_L1=30 – добротность катушки связи.

Сопротивление потерь антенной цепи

                                        (2.11)

где R_а=75 Ом – сопротивление антенны.

Волновое сопротивление контура

                                         (2.12)

Сопротивление потерь контура

                                           (2.13)

где Q_кк=150 – конструктивная добротность контура

Показатель связи антенны с контуром

                                             (2.14)

Коэффициент расширения полосы пропускания

                                             (2.15)

Эквивалентная добротность контура

                                           (2.16)

Коэффициент передачи входной цепи

                                           (2.17)

Избирательность по зеркальному каналу

       ,   (2.18)

где  - абсолютная расстройка;

 - частота зеркального канала.

Избирательность по каналу прямого прохождения

            (2.19)

Таблица 4 – результаты

3.Детальный расчет УРЧ