Расчет частотного детектора

Особенностью детектора отношений (дробного детектора), приведенного на рисунке 6, является его способность к подавлению паразитной амплитудной модуляции, что позволяет использовать этот тип детектора без предварительного ограничения амплитуды входного сигнала. К тому же дробный детектор более чувствителен и требует на входе напряжения порядка 0,05 – 0,1 В. Благодаря этим свойствам детектор отношений нашел широкое применение в технике радиоприемных устройств.

Рисунок 6 – Частотный детектор

Определяем индуктивность катушки L₃, при условии, что L₁= 0,849мкГн.

                      (2.71)

Находим конструктивные коэффициенты связи между индуктивностями L₁ и L₂, а также L₃ и L₁:

  ,                                (2.72)

где Q_э – эквивалентная добротность контуров.

      ,                      (2.73)

где Q₃=50 – добротность катушки L₃.

Вычисляем собственное резонансное сопротивление первичного контура:

,   (2.74)

где f₀ – промежуточная частота, f₀=6,5МГц;

Q_k=150 – добротность контура L₁,C₁.

Рассчитываем коэффициент включения первичного контура в коллекторную цепь транзистора VT1:

              (2.75)

где R₂₂, R₁₁ – соответственно выходное и входное сопротивление транзистора, R₂₂= 17,3кОм, R₁₁=728Ом.

Находим емкости конденсаторов контуров:

 (2.76)

Принимаем С₃=240пФ.

,   (2.77)

где С_d=0,5пФ – емкость диода.

Принимаем С₆=240пФ.

Определяем величины емкостей нагрузки диодов:

(2.78)

где F_в– верхняя частота низкочастотного сигнала;

R₆=R₇= 6,2кОм.

Принимаем С₈=С₉=С₅= 6,2нФ.

Находим емкость электролитического конденсатора С₁₀:

                               (2.79)

Принимаем С₁₀=33мкФ.

Вычисляем емкость конденсатора С₇ низкочастотного фильтра предыскажений:

           ,          (2.80)

где t_п=75мкс – постоянная цепи предыскажений;

R_вхсд=485 Ом – входное сопротивление стереодетектора;

C_вхсд@0 – входная емкость стереодетектора;

Принимаем С₇=370 нФ.

Максимальное изменение постоянной времени цепи коррекции предыскажений при движении потенциометра R₈ определяем следующим образом:

,   (2.81)

где R_вхсд=970/2=485 Ом, С_вхсд@0

Рассчитываем величину U_д0:

                     (2.82)

где U₁ – напряжение на контуре L₂, C₆, U₁=0,1В

Определяем угол отсечки токов в режиме отсутствия частотно модулированного сигнала:

      ,             (2.83)

где S_д=13мА/В – крутизна ВАХ диода.

Определяем величину напряжения на конденсаторе С₁₀:

                  (2.84)

Находим величину параметра А:

         ,             (2.85)

где - максимальная девиация частоты.

Вычисляем максимальное значение U_д1max:

           (2.86)

 Определяем q_1min:

,  (2.87)

где R₅=R₈=10 кОм;

x_q@1,6 – поправочный множитель, при R_н=0,5 кОм.

Находим выходное напряжение при максимальном отклонении f от f_пч:

          (2.88)

Рассчитываем напряжение на входе транзистора VT1:

                       (2.89)

Находим коэффициент передачи всей схемы от входа транзистора VT1 до входа СД:

                                     (2.90)

Величину емкости С₁ найдем по формулам 2.42, 2.43, где G_посл=1/R_вхсд= Ом:

Принимаем С₁=470 пФ.

Расчет системы АРУ

На рисунок 7 приведена принципиальная схема АРУ.

Рисунок 7 – Схема АРУ.

Необходимые пределы регулирования системы АРУ, приведенной

на рисунке 7.

                                 (2.91)

Задаемся максимальной величиной тока коллектора регулируемых каскадов

и величиной

.

Коэффициент усиления регулируемых каскадов

                (2.92)

при q=1(0дБ) – К_регmax=73,71(дБ);

при q=0.1(-20дБ) – К_регmin=13,71(дБ);

Пределы регулировки:

                   (2.93)

Принимая R₃=16 кОм определяем коэффициент управления:

            (2.94)

В качестве детектора системы АРУ будем использовать транзисторный амплитудный детектор, расчет которого приведен ниже.

Определяем крутизну детектирования

                               (2.95)

Выбираем сопротивление нагрузки детектора

                                       (2.96)

Поскольку входное сопротивление операционного усилителя достаточно большая величина (100кОм), то согласно формуле 2.94, R_к должен иметь сопротивление порядка 500 кОм, при этом коэффициент передачи будет иметь огромную величину. Поэтому для предотвращения самовозбуждения амплитудного детектора, шунтируем выход АД сопротивлением R₇=R_вхн=300 Ом.

                             (2.97)

Коэффициент передачи детектора:

Входное сопротивление амплитудного детектора:

,  (2.98)

где а=4, b=0.25 – вспомогательные коэффициенты.

Определяем сопротивление делителя R₅ задавшись R₄=1кОм и U_б0=0.4 В:

                    (2.99)

Принимаем R₅ равным 30 кОм.

Емкость С₃ найдем по формулам 2.56, 2.57:

Принимаем С₃=0.2 мкФ.

Необходимый коэффициент усиления ОУ:

                                 (2.100)

Так как к_ус>1, то будем применять усиленную АРУ. В качестве УПТ примем ОУ типа К104УД1.

Для обеспечения времени замедления работы АРУ выбираем конденсатор:

             ,             (2.101)

гдеt_а=0,1 сек – постоянная времени цепи АРУ.

Выбираем С₂= 6,2 мкФ.

Сопротивления R₁, R₂ выбираем из условия обеспечения нужного коэффициента усиления ОУ. Зададимся величиной сопротивления R₂=1 кОм, а R₁ найдем из следующего соотношения:

                         (2.100)

Поскольку такого номинала нет, то соединяем последовательно резисторы номиналов 620 Ом и 10 Ом.

Дроссели и емкость С₁ предназначены для предотвращения возможных обратных связей между каскадами, поэтому, не производя расчета принимаем:Др1=Др2=Др3=0,1Гн, С₁= 0,1мкФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данного курсового проекта спроектирован приемник УКВ диапазона, отвечающий заданным техническим параметрам. При выполнении работы изучены принципы построения отдельных каскадов радиоприемной аппаратуры и всего приемника в целом. Произведен выбор структурной схемы и рассчитаны: входная цепь, усилитель частоты, каскад УРЧ и цепи питания. При проектировании использована достаточно современная элементная база, при помощи которой обеспечиваются хорошие параметры готового изделия, а также небольшие габариты и низкое потребление электроэнергии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. А. П. Сиверса. - М: Советское радио, 1976.

2. Бобров Н.В., Расчет радиоприемников. – М.: Радио и связь, 1981.

3. 4.  Баркан В. Д., Жданов В. К. Радиоприемные устройства. - М.: Сов. Радио, 1979.

4. Марков Ю.В., Боков А.С. Проектирование устройств приема и обработки сигналов

5. Интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. М., Радио и связь

6. Бочаров Л. Н., Жеребряков С. К., Колесников И. О. Расчет электрон­ных узлов на транзисторах. - М.: Энергия, 1978