Радиовещательный приёмник ЧМ сигналов

ИМС К174ПС1 представляет собой двойной балансный смеситель (преобразователь частоты). Основные параметры ИМС 174ПС1 приведены в  таблице 1.2.

 

Основные  параметры ИМС К174ПС1   Таблица 1.2

Параметр	Норма параметра
Напряжение питания, В Ток потребления, мА Входное, выходное сопротивление, кОм f = 0,1 МГц f = 1 МГц f = 10 МГц f = 20 МГц Входная ёмкость, пФ Выходная ёмкость, пФ Крутизна преобразования, мА/В     Коэффициент шума, дБ	9 3   Rвх = 2,5   Rвых = 260 Rвх = 2,2   Rвых = 240 Rвх = 1,4   Rвых = 170 Rвх = 0,9   Rвых = 140 20 3 10  (симметричная нагрузка) 5  (несимметричная нагрузка)   7

 

 

ИМС К174ХА6 содержит усилитель-ограничитель, детектор уровня, частотный детектор, стабилизатор напряжения, триггер и усилитель напряжения автоматической подстройки частоты (АПЧ). Основные параметры ИМС К174ХА6 приведены  в таблице 1.3.

 

Основные  параметры ИМС К174ХА6   Таблица 1.3

Параметр	Норма параметра
Номинальное напряжение питания, В Ток потребления, мА, не более Входное напряжение ограничения, мкВ, при fвх=10,7МГц, не более Выходное напряжение низкой частоты, мВ, при Uвх=10 мВ, не менее Коэфициент ослабления АМ, дБ, не менее Коэффициент гармоник, % , не более Напряжение питания, Вмаксимальное  сопротивление по постоянному току между выводами 17 и 18, Ом Рабочий диапазон температур, °С	12 ± 1,2 16   60   160 46 1 4,5…18 390 - 25…+55

 

 

ИМС К174УН4 представляет собой усилитель мощности звуковой частоты. Основные параметры ИМС  К174УН4 приведены в таблице 1.4.

 

Основные  параметры ИМС К174УН4   Таблица 1.4

Параметр	Норма параметра
Напряжение питания, В Ток потребления, мА Коэффициент усиления, раз Выходная мощность, Вт Входное сопротивление, кОм Сопротивление нагрузки, Ом Частотный диапазон, Гц	9 10 4…40 1 10 4 30…20000

 

 

 

1.7 Расчёт  реальной чувствительности

 

Реальная  чувствительность ограничена собственными шумами приёмника и найдём её по формуле:

 

     (1.6)

где: Е_А - чувствительность в единицах  эдс, В;

Е - чувствительность в единицах напряжённости поля, мВ/м;

h_д - действующая высота антенны, м (для штыревой антенны h_д=0,2…0,5 м).

 

Ориентировочно  определим напряжение на входе первой микросхемы:

 

     (1.7)

где:  - коэффициент передачи входной цепи для одноконтурной входной цепи с наружной ненастроенной антенной (рекомендуемые значения 0,2…0,3).

 

Tак как U_вхмс < Е_мс = 10 мкВ, то необходимо включить внешний резонансный УРЧ. Выберем транзистор КТ315Г с параметрами приведёнными в таблице 1.4.

 

 

 

 

Основные  параметры транзистора КТ315Г  Таблица 1.4

Электрические параметры	Норма параметра
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при  Т£+25°, мВт	150
Максимальное постоянное напряжение коллектор - база, В	35
Максимальный постоянный ток коллектора, мА	100
Напряжение насыщения коллектор - эмиттер, В, не более	0,4
Максимальное постоянное напряжение коллектор - эмиттер, В	35
Максимальное постоянное напряжение база - эмиттер, В	6
Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ	50…350
Обратный ток коллектора, мкА	1
Граничная частота коэффициента передачи тока, МГц	250
Постоянная времени цепи обратной связи, пс	500
Ёмкость коллекторного перехода, пФ, не более	7

 

 

В таблице 1.5 приведены Y-параметры транзистора КТ315Г рассчитанные с помощью программы по расчёту Y-параметров транзисторов.

 

 

Y-параметры транзистора КТ315Г    Таблица 1.5

Параметры	Значение
Входная проводимость, См	6,99
Крутизна характеристики, См	0,13
Проводимость обратной передачи, См	2,38
Выходная проводимость, См	4,8
Входное сопротивление, Ом	143
Входная ёмкость, пФ	8
Выходное сопротивление, кОм	22,7
Выходная ёмкость, пФ	7
Сопротивление обратной связи, кОм	125
Ёмкость обратной связи, пФ	3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ  ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИЁМНИКА

 

 

 

2.1 Расчёт  входных цепей.

 

Из предварительного расчёта известно, что входная  цепь - двухконтурная. Один контур стоит после антенны, а второй контур - после резонансного УРЧ. На растянутых диапазонах (к_пд £ 1,5) применяют внешнеемкостную связь с антенной (рисунок 2.1). Связь входного контура с УРЧ применим автотрансформаторную. Для настройки ВЦ выберем варикап КВ107 с параметрами: С_max=40 пФ, С_min10  пФ.

Далее приводится расчёт контура преселектора.Определим  ёмкость С₃ и С_~:

 

     (2.1)

где:   - распределенная емкость катушки индуктивности;

- емкость монтажа;

- среднее занчение емкости  подстроечного конденцатора.

 

     (2.2)

 

Рассчитаем  ёмкость С2:

 

 (2.3)

 

Для определения  С1 определим вспомогательные коэффициенты:

 

 

 

 

Рассчитаем  ёмкость С1:

 

 (2.4)

 

Проверим  коэффициент перекрытия поддиапзона:

 

 

Точность  расчёта не хуже ± 10%.

Индуктивность контура:

 

   (2.5)

 

Характеристическое (волновое) сопротивление контура:

 

          (2.6)

 

 

 

Резонансное сопротивление контура без учёта  шунтирующих влияний:

 

     (2.7)

где: Q_к - конструктивная добротность контура.

 

Определим коэффициент включения контура  ВЦ со входом транзистора:

 

     (2.8)

где:   .

 

Найдём  эквивалентную добротность контура  на границах поддиапазона:

 

        (2.9)

где:  .

 

 

       (2.10)

где:  .

 

Изменение эквивалентной  добротности контура вследствие шунтирующего влияния транзистора  не превышают границы допустимого (35 < Q_э <67,5).

Проверим избирательность по зеркальному  каналу и неравномерность в полосе:

 

Требования  на избирательность по зеркальному  каналу и неравномерность в полосе пропускания преселектора, заданные техническими условиями, выполняются (Se_зктреб = 48 дБ, s_тр = 1,122).

Антенна штыревая телескопическая. Антенна состоит  из четырёх выдвигающихся секций. Длина каждой секции 30 см. Тогда l_min=0,3 м, l_max=1,2. Ёмкость антенны:

С_A = 10×l         (2.11)

C_Amin = 10×0,3 = 3 пФ

 

С_Аmax = 10×1,2 = 12 пФ

 

Определим коэффициент трансформации  между антенной и контуром ВЦ из условия смещения настройки контура  при изменении ёмкости антенны:

 

 (2.12)

 

где:  ;

.

 

Ёмкость конденсатора связи:

 

     (2.13)

 

Коэффициент передачи ВЦ на нижней и верхней  частоте диапазона

 

  (2.14)

где:  ;

;

.

 

 (2.15)

где:  .

 

Неравномерность передачи ВЦ по диапазону:

 

       (2.16)

 

 

 

 

2.2 Расчёт  УРЧ

 

На верхней  частоте рассчитываемого диапазона  определяется коэффициент подключения  контура УРЧ к выходу транзистора. В общем случае этот расчёт ведётся  из трёз условий: из условия устойчивости, из условия допустимого расширения полосы пропускания и из условия  расстройки контура при изменениях выходной ёмкости транзистора. Для  современных транзисторов условие  устойчивости является самым жёстким, поэтому можно ограничиться расчётом m₂ только из условия устойчивого усиления:

 

 (2.17)

 

где: А=30 - для УРЧ на биполярном транзисторе с ООС.

 

На верхней  частоте диапазона f_В рассчитывается коэффициент подключения контура УРЧ ко входу следующего каскада:

 

     (2.18)

где: R_ВХ2 - входное сопротивление микросхемы 174ПС1.

 

Определяются  параметры элементов связи контура  с транзистором и следующим каскадом. При автотрансформаторной связи  с транзистором:

 

    (2.19)

где: L₁ - индуктивность части контурной катушки между точками подключения транзистора;

М₁ - коэффициент взаимоиндукции между L₁ и L_К.

 

Аналогично  при автотрансформаторной связи  с нагрузкой:

 

     (2.20)

 

Резонансный коэффициент усиления УРЧ на нижней и верхней частоте  диапазона:

 

   (2.21)

 

Неравномерность усиления по диапазону  преселектора. Для этого находится  коэффициент передачи преселектора на нижней и верхней частоте диапазона:

 

     (2.22)

 

и берётся  отношение большей величины к  меньшей:

 

      (2.23)

 

 

 

2.3 Расчёт  цепи питания УРЧ.

 

Выбираем  режим работы каскада по постоянному  току. Для улучшения шумовых свойств  транзистора ток покоя  I_к0 следует брать малым:

 

I_к0 = 1 мА

Соответствующий ему ток базы:

 

       (2.24)

где: h_21э - коэффициент усиления транзистора по току в схеме с ОЭ.

По входной  характеристике находится соответствующее  значение напряжение между базой  и эмиттером . Значение напряжения между  коллектором и эмиттером некретично, оно должно быть больше напряжения насыщения и меньше максимально  допустимого напряжения. Для большинства  транзисторов этим условиям соответствует  .

Определим  значение . Резистор обеспечивает ООС как по постоянному, так и по переменному току.

Для того, чтобы  обеспечивалась глубина ООС по переменному  току равной значению параметра ''а'', резистор должен быть равен:

 

.      (2.25)

 

С другой стороны, значения резистора  определяется допустимым падением постоянного напряжения на нём:

 

,   (2.26)

где:  ;

- напряжение, подаваемое на данный  каскад.

 

Так как в  результате расчета получили > , то в эмиттерную цепь ставятся два резистора и :

 

 

Определим значение :

 

,  (2.27)

где: 

 

Произведем  расчёт резисторов делителя и .Резисторы и определяются так, чтобы они обеспечивали необходимую точку покоя:

 

     (2.28)

где:  .

 

  (2.29)

 

Для проверки стабильности точки покоя при  изменении температуры, рассчитаем коэффициент нестабильности :

 

,   (2.30)

где:

 

Коэффициент нестабильности <  4 считается вполне допустимым.

Можно стабильность точки покоя при изменении  температуры и замене транзистора  проверить иначе. Рассчитывается изменение  тока покоя в схеме без стабилизации при изменении температуры и  замене транзистора: