Прием и обработка сигналов

                                                                              

Исходные данные:

Вариант – 5.

f0 = 82 МГц – частота настройки преселектора

fп = 9 МГц – промежуточная частота

Настройка гетеродина – нижняя

Π = 3.3 МГц – полоса пропускания преселектора

ga = 13 мСм – эквивалентная проводимость антенно – фидерного тракта

gн = 5 мСм – проводимость нагрузки УРЧ

Cн = 10 пФ – емкость нагрузки

Схема УРЧ – ОЭ

Тип связи:

ВЦ с антенной - автотрансформаторная

ВЦ с УРЧ - емкостная

контура УРЧ с транзистором - трансформаторная

контура УРЧ с нагрузкой- емкостная

Тип транзистора – КТ342А

Ток коллектора – 2 мА

Схема термостабилизации – в)

1. Произведем расчет избирательности по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения

Так как полосы пропускания ВЦ и однокаскадного УРЧ равны, то общая формула для избирательности будет выглядеть следующим образом:

, где

n – число контуров преселектора (в нашем случае - 2);

– обобщенная расстройка.

Эквивалентная полоса пропускания каждого контура определяется по формуле

, где

- функция расширения полосы.

Для n = 2

 

Для канала прямого прохождения:

Для зеркального канала:

Так как настройка гетеродина нижняя, то

        

Собственное затухание определяется по формуле:

Эквивалентная емкость контура:

Полоса пропускания изолированного контура:

Проводимость изолированного контура:

2. Проведем расчет параметров транзистора

Модель транзистора - КТ342А.

а) Прежде всего, снимем входную и проходную характеристики транзистора.

Для этого используем схему, изображенную ниже.

Значение тока коллектора в рабочей точке Iк0 = 2мА (по условию). Значение напряжения между коллектором и  эмиттером Uкэ0 выберем равным 5.5 В. Вид характеристик показан ниже:

 

С помощью этих характеристик находим значения тока базы Iб0 и напряжения между базой и эмиттером Uбэ0 в рабочей точке:

Uбэ0 = 684.17 мВ

Iб0 = 9.661 мкА

б) Следующим пунктом определяем параметры Y11 и Y21.

Схема, используемая для этой цели:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате моделирования получим зависимости ,b11,Y21 и C11 от частоты, показанные ниже:

 

Из данных зависимостей следует:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) Определим параметры Y12 и Y22.

Воспользуемся показанной ниже схемой:

В результате моделирования получим зависимости ,b22,Y12 и C22 от частоты, показанные ниже:

 

Из данных зависимостей следует:

3. Проведем расчет параметров контура входной цепи.

Коэффициент расширения полосы пропускания ВЦ:

Коэффициенты включения в режиме согласования антенно-фидерного тракта с ВЦ при заданной полосе пропускания:

Эквивалентная проводимость контура ВЦ:

Резонансный коэффициент передачи:

Собственная емкость колебательного контура:

,где

CL,CM – емкость катушки индуктивности и монтажная емкость соответственно

Выберем

Тогда

Индуктивность контурной катушки:

 

4. Проведем расчет параметров элементов связи для ВЦ.

Связь ВЦ с антенной – автотрансформаторная.

Связь ВЦ с УРЧ – емкостная.

Вид входной цепи с учетом всех связей показан ниже.

 

 

 

 

 

 

 

При автотрансформаторной связи необходимо рассчитать значения L1 и L2, используя формулы

и

Нам неизвестно значение M, поэтому выберем значение L1 и рассчитаем другие параметры.

При емкостной связи необходимо рассчитать значения С1 и С2.

5. Проведем расчет каскада УРЧ.

Так как контуры ВЦ и УРЧ одинаковы, то значение расширения полосы пропускания УРЧ будет равно:

 

   Как мы видим, , так что попытаемся реализовать режим максимального усиления при заданной полосе пропускания каскада.

 

 

 

а) Режим максимального усиления при заданной полосе пропускания каскада.

Коэффициент усиления:

Коэффициенты включения:

Значение коэффициентов получаются меньше 1, поэтому необходимо выполнить проверку устойчивости работы усилительного каскада, сравнив коэффициент усиления с коэффициентом устойчивого усиления.

Коэффициент устойчивого усиления определяется по формуле:

ky – коэффициент устойчивости.

Зададим ky = 0.8

Тогда

Условие не выполняется. Значит, нам следует перейти к другому режиму.

б) Режим согласования при заданной полосе пропускания.

Расчет осуществляется аналогично пункту а).

Коэффициент усиления:

Коэффициенты включения:

Значение коэффициентов получаются меньше 1, поэтому необходимо выполнить проверку устойчивости работы усилительного каскада.

Коэффициент устойчивого усиления:

Как мы видим, условие устойчивости также не выполняется. Остается проверить  последний режим работы.

в) Режим ограниченного усиления.

Рассчитаем значения коэффициентов включения, при которых коэффициент передачи каскада не будет превышать коэффициента устойчивого усиления.

Для коэффициента включения m2(1) должно выполняться соотношение:

 

Возьмем m1(2) = 0.34

Коэффициент включения m2(2) равен:

Коэффициент усиления:

Коэффициент устойчивого усиления:

Значит, данный режим реализуем.

 

 

6. Проведем расчет индуктивности контурной катушки и собственной емкости колебательного контура усилительного каскада, а также рассчитаем параметры элементов связи для УРЧ.

Индуктивность контурной катушки:

Собственная емкость колебательного контура:

 

Связь контура УРЧ с транзистором – трансформаторная.

Связь контура УРЧ с нагрузкой – емкостная.

Связи контура УРЧ с транзистором и нагрузкой показаны ниже.

 

При трансформаторной связи необходимо рассчитать значение Lсв, используя формулу

- коэффициент связи

Примем

Тогда

При емкостной связи необходимо рассчитать значения С1 и С2.

7. Определим коэффициент передачи преселектора.

8. Проведем расчет элементов схемы питания транзистора по постоянному току, цепей температурной стабилизации и элементов развязывающих фильтров и блокировочных емкостей.

Методика расчета усилительного каскада по постоянному току зависит от используемой схемы температурной стабилизации режима транзистора.

В моем случае расчет резисторов будет производиться по показанной ниже эквивалентной схеме по постоянному току.

Особенностью данной схемы является то, что в ней используются оба вида отрицательной обратной связи: отрицательная параллельная обратная связь по напряжению и последовательная обратная связь по току.

I) Расчет по постоянному току.

а) В результате проведенного моделирования транзистора получили:

Iк0 = 2мА

Uкэ0 = 5.5 В

Uбэ0 = 684.17 мВ

Iб0 = 9.661 мкА

б) Выберем напряжение питания транзистора:

в) Сопротивление резистора в цепи эмиттера:

г) Ток базового делителя:

д) Сопротивление резистора, который входит в состав развязывающего фильтра и обеспечивает отрицательную обратную связь по напряжению:

 

е) Сопротивление нижнего резистора базового делителя:

ж) Сопротивление резистора, образующего цепь обратной связи:

з) Сопротивление резистора, образующего цепь обратной связи:

II) Расчет емкости разделительных и блокировочных конденсаторов.

а) Емкость блокировочного конденсатора, обеспечивающего на частоте сигнала короткое замыкание нижней точки колебательного контура ВЦ на “землю”:

 - эквивалентное сопротивление антенны

- входное сопротивление  ВЦ

- проводимость ВЦ

Как мы видим, , поэтому емкость блокировочного конденсатора можно рассчитать по формуле

б) Емкость разделительного конденсатора, включенного между антенной и контуром ВЦ, рассчитывается по формуле, идентичной предыдущей:

в) Емкость разделительного конденсатора, включенного на выходе УРЧ:

г) Емкость блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

д) Емкость конденсатора фильтра:

9. Оценим влияние проводимости базового делителя на параметры контура ВЦ.

Так как , то формула примет вид

Как мы видим, , поэтому дополнительным шунтированием  со стороны базового делителя можно пренебречь.

 

10. Выполним моделирование каскада УРЧ по постоянному току.