Міністерство освіти Російської Федерації
Воронезький державний технічний університет
Радіотехнічний факультет
Кафедра систем інформаційної безпеки
Курсовий проект з дисципліни
"Пристрої прийому та обробки сигналів"
Розробив студент групи РТ-001
Керівник В.В. Бутенко
Нормоконтролер В.В. Бутенко
2004

ЗМІСТ
Введення
1. Проектування структурної схеми приймача.
1.1. Вибір структурної схеми приймача.
1.2. Розрахунок смуги пропускання. Визначення вимог до системи АПЧ.
1.3. Вибір проміжної частоти.
1.4. Вибір схеми преселектора за вимогами до чутливості.
1.5. Вибір схеми преселектора за вимогами до вибірковості.
1.6. Вибір виборчих систем тракту проміжної частоти.
1.7. Вибір транзисторів і розрахунок їх параметрів.
1.8. Вибір і розподіл посилення приймача.
1.9. Ескізний розрахунок УНЧ.
1.10. Попередній розрахунок джерел живлення.
1.11. Результати розрахунку структурної схеми.
2. Електричний розрахунок лінійного тракту приймача.
2.1. Розрахунок вхідного ланцюга.
2.2. Розрахунок підсилювача радіочастоти.
2.3. Розрахунок підсилювача проміжної частоти.
2.4. Розрахунок перетворювача частоти.
2.5. Розрахунок частотного детектора.
2.6. Розрахунок автоматичного підстроювання частоти.
2.7. Розрахунок гетеродина.
2.8. Розрахунок сполучення налаштувань гетеродина і преселектора.
2.9. Розрахунок підсилювача низької частоти.
2.10. Складання принципової електричної схеми приймача.

Введення

Радіоприймальний пристрій - одне з найважливіших і необхідних елементів будь-якої радіотехнічної системи передачі повідомлень. Воно забезпечує: уловлювання енергії електромагнітного поля, що несе корисну інформацію; посилення потужності сигналу і перетворення її в повідомлення, яке надходить до одержувача. У місці прийому існують сторонні електромагнітні поля, створювані джерелами радіозавад природного і штучного походження. Ці електромагнітні поля спотворюють корисний сигнал і викликають помилки в прийомі повідомлень.
У зв'язку з насиченням навколишнього простору радіотехнічними засобами неминуче збільшується рівень радіозавад штучного походження, можливо також поява умисних радіоперешкод. У цих умовах забезпечення високої вірогідності прийому повідомлень стає більш складним. Необхідна достовірність прийому повідомлень може бути реалізована тільки на основі комплексного підходу до побудови завадостійких систем передачі повідомлень. А також враховуючи, що реальні умови прийому сигналів змінюються в часі, структура приймача і режими його елементів повинні оптимізуватися з метою забезпечити мінімальну величину помилки в прийомі повідомлень. Тому в приймачі передбачаються автоматичні регулювання посилення, вибірковості, форми характеристик, що забезпечують адаптацію приймача до мінливих умов прийому сигналів.
Таким чином, сучасне професійне радіоприймальний пристрій являє собою адаптивний комплекс елементів, що забезпечує оптимальну обробку суміші корисного сигналу і радіоперешкод. Цей комплекс забезпечує три операції: 1) уловлювання електромагнітних коливань корисного радіосигналу з навколишнього простору і передачу їх приймача, 2) оптимальну обробку суміші сигналу і радіоперешкод з метою виділення первинного електричного сигналу, що відповідає повідомленням (виділення спектру корисного сигналу, посилення, детектування, декодування) ; 3) перетворення первинного електричного сигналу в повідомлення.
Відповідно до зазначеного структурна схема будь-якого радіоприймальних пристроїв містить приймальню антену (А), приймач (Пр) і вихідний прилад (ВП), рис.1.

ВП

А

Пр

Малюнок 1.
Перша із зазначених операцій виконується антеною, друга - приймачем і третя - вихідним приладом.
На рис.2 наведена структура поділу приймальних пристроїв.
За основним призначенням - радіомовні і професійні.
Група радіомовних приймальних пристроїв відрізняється відносно простими технічними рішеннями завдань прийому повідомлень, бо масовий випуск радіомовних приймачів з особливою гостротою диктує економічну доцільність такого підходу до розробок.
Група професійних прийомних пристроїв відрізняється більш складними технічними рішеннями, так як ці пристрої працюють переважно з одним радіопередавачем і витрати на приймальний і передавальне обладнання можуть бути рівноцінними.
Кожна з груп, у свою чергу, ділиться на підгрупи, кожна із зазначених підгруп може бути розділена на підгрупи і т.д. (Рис.2)
ref SHAPE \ * MERGEFORMAT

Радіоприймальні пристрої

Радіомовні

Професійні

Звукові

Теле-візіони

Зв'язкові

Радіо-навігаційні

Вимірювальні

Теле-метричні

Радіо-локаційні

Теле-візіони

Теле-урядування

Моно-фонічні

Стерео-фонічні

Обласна зв'язку

Квадра-фонічні

Низовий зв'язку

Магістральної зв'язку

Космічної зв'язку

Диспетчерські

Вимірювальні

Інформа-ційних

Ближньої локації

Дальньої локації

Ближньої навігації

Дальньої навігації

Малюнок 2.
За родом роботи - радіотелефонні; радіотелеграфні - слухового, пише або букводрукувальна прийому; фототелеграфні та ін
По виду модуляції, що використовується на лінії зв'язку, - приймачі амплітудно-модульованих, частотно-модульованих, фазомодулірованних, імпульсно-модульованих, односмугових і комбінованих сигналів.
За діапазону прийнятих хвиль - ДВ, СВ, КВ, УКВ, СВЧ і т.д.
За способом побудови тракту посилення сигналів до детектора існують приймачі прямого посилення і супергетеродинні з одноразовим, дворазовим або багаторазовим перетворенням частоти.
За способом харчування - з автономним живленням від акумуляторних або сухих батарей; мережеві, що живляться від мережі постійного або змінного струму; з універсальним харчуванням.
За місцем установки - стаціонарні, пересувні, літакові, корабельні, автомобільні та ін

1. Проектування структурної схеми приймача

1.1. Вибір структурної схеми приймача

В якості структурної схеми проектованого приймача була обрана схема супергетеродинного приймача з однократним перетворенням частоти. Даний вибір заснований на тому, що схема прямого підсилення не може забезпечити задані показники чутливості і вибірковості, схема прямого перетворення складна в проектуванні і головною проблемою є труднощі синхронізації коливань місцевого гетеродина із прийнятим сигналом з точністю до фази. А схема супергетеродинного приймача дозволяє отримати хорошу вибірковість, оскільки основна селекція відбувається на більш низькій частоті, у порівнянні із прийнятим сигналом і домогтися високої чутливості.
Структурна схема супергетеродинного приймача з однократним перетворенням частоти наведена на рис.3.

Малюнок 3.
Проектування структурної схеми приймача традиційно поділяється на проектування тракту високої частоти (ВЧ) і низької частоти (НЧ). Призначення ВЧ тракту полягає в частотно-виборчому посиленні корисного сигналу з метою виділення його з сукупності заважають коливань, що впливають на вхід приймача, і доведення його рівня до значення, що забезпечує заданий режим роботи детектора сигналу. Призначення тракту НЧ зводиться до посилення без спотворень вихідної напруги детектора сигналу для отримання на виході приймача заданих значень вихідної напруги або вихідної потужності.
Тракт ВЧ супергетеродинного приймача складається з трактів радіочастоти і проміжної частоти. Вхідні в них каскади мають певне функціональне призначення.
Призначення вхідного ланцюга (ПЦ) - попередня селекція і передача енергії корисного сигналу від антени до входу першого каскаду з найменшими втратами і спотвореннями. Разом з фільтрами підсилювача радіочастоти (УРЧ) ВЦ забезпечує необхідну вибірковість по дзеркальному, прямим та інших побічних каналах прийому. У діапазоні УКХ зазвичай застосовують одноконтурні ВЦ в режимі оптимального узгодження з шумів, в слідстві отримання максимальної чутливості.
Призначення УРЧ - зменшення коефіцієнта шуму приймача, додаткове придушення дзеркального, прямого та інших побічних каналів прийому, посилення корисного сигналу. У каскадах УРЧ найчастіше застосовують одноконтурні фільтри, а коефіцієнт посилення вибирають невеликим, щоб уникнути надмірного посилення сигналів, що заважають, що потрапляють в смугу пропускання преселектора, які можуть бути причиною появи перехресних і інтермодуляціонних спотворень у наступному каскаді. Тому число каскадів УРЧ вибирають не більше одного - двох, а загальний коефіцієнт підсилення не більше 5-10.
Призначення підсилювача проміжної частоти (ППЧ) - забезпечення вибірковості приймача по сусідніх каналах прийому і основного посилення приймача до детектора. Крім того, фільтри УПЧ визначають смугу пропускання і форму АЧХ ВЧ тракту приймача.

1.2. Розрахунок смуги пропускання. Визначення вимог до системи АПЧ

Характеристики радіоприймача повинні бути якомога більшою мірою узгоджені з характеристиками спектру сигналу, що приймається. Смуга пропускання, форма АЧХ і ФЧХ у межах смуги і прилеглих областях повинні задовольняти вимогам збереження параметрів сигналу в межах допустимих спотворень.
Для радіомовних приймачів зазвичай вважається допустимою підстроювання при прийомі, при цьому смуга пропускання ВЧ тракту вибирається рівної реальної ширині спектра сигналу. Реальна ширина спектру сигналу Пс залежить як від виду модуляції, так і від виду переданого сигналу і визначається за формулою 1.2.1. [1] для частотно модульованих сигналів:

(1.2.1)

Пс = 2 ∙ FВ ∙ (1 + mчм + √ mчм) = 2 ∙ 9000 ∙ (1 +4,4 + √ 4,4) = 136 ∙ 103 Гц
де FВ - максимальна частота в спектрі модулюючого сигналу,
mчм - максимальне значення індексу частотної модуляції, що визначається за формулою 1.2.2.

(1.2.2)

mчм = Δfm / FВ = 40 ∙ 103 / 9 ∙ 103 = 4,4
де Δfm - девіація частоти.
Смугу пропускання ВЧ тракту зазвичай прагнуть зменшити до мінімально можливої, оскільки зі зменшенням смуги підвищується чутливість і вибірковість приймача, але при цьому відповідно підвищуються вимоги до стабільності частоти гетеродинов. Для вирішення цієї суперечності у відносно нескладних приймачах використовують систему АПЧ. У загальному випадку відхилення проміжної частоти приймача за рахунок нестабільності частот визначається за 1.2.3:

(1.2.3)

де, δс і δг - відносні нестабільності несучої частоти прийнятого сигналу і частоти гетеродина приймача, для радіомовлення δс = δг = 10-6,
δн = 10-3 - похибка налаштування приймача за шкалою,
δпр = 3 ∙ 10-3 - відносна похибка і нестабільність проміжної частоти приймача,
fc = 78 ∙ 106 Гц - максимальна частота діапазону прийнятих сигналів,
fг = 88.7 ∙ 106 Гц - максимальна частота гетеродина,
fпр = 10,7 ∙ 106 Гц - значення проміжної частоти приймача.
Для виключення погіршення якості прийому смугу пропускання приймача вибирають ширше реальної ширини спектру сигналів на Δfзап = 2Δfпр = 188,6 ∙ 103 Гц, то його можна істотно зменшити, використовуючи систему автоматичного підстроювання частоти гетеродина; необхідна смуга приймача при цьому відповідно зменшиться, 1.2.4.

(1.2.4)

П = Пс + 2Δfпр / капч = 136 ∙ 103 + 188,6 ∙ 103 / 5 = 173 ∙ 103 Гц
де капч = 5 - коефіцієнт АПЧ.

1.3. Вибір проміжної частоти

Складність принципової схеми і конструкції супергетеродинного приймача в значній мірі залежать від правильного вибору проміжної частоти (ПЧ). ПЧ вибирають поза діапазону частот, що приймаються, по можливості видаляють від кордонів піддіапазонів і від частот, на яких працюють потужні радіостанції. При більш високій ПЧ легше забезпечити необхідну вибірковість по дзеркальному каналу. При нижчій ПЧ легше отримати вузьку смугу пропускання приймача і високу вибірковість по сусідньому каналу при конструктивно здійсненних загасання контурів.
При визначенні значення проміжної частоти будемо керуватися значенням вибірковості по дзеркальному каналу і вибраним типом транзистора. В якості транзистора був обраний біполярний. Тому проміжна частота розраховується за 1.3.1. для преселектора з двох контурів.

(1.3.1)

fпр = 0,25 ∙ dе ∙ fmax ∙ 2 √ σз ∙ (1 + (Qр) 2) = 0,25 ∙ 0,025 ∙ 78 ∙ 106 ∙ 2 √ 56 ∙ (1 + (1) 2) = 9,8 ∙ 106 Гц
де dе = 1/Qе = 0,025, де Qе = Qк / q = 100/2.5. = 40 - реально досяжна еквівалентна добротність контуру ВЦ,
Qк = 100 - конструктивна добротність,
q = 2,5 - коефіцієнт шунтування контурів транзисторами,
fmax = 78 ∙ 106 Гц - максимальна частота діапазону,
Qр = 1 - параметр неузгодженості антеннофідерной системи і входу ВЦ,
σз = 56 - вибірковість по дзеркальному каналу, задана в ТЗ.
Отримане значення близьке до 10,7 ∙ 106 Гц з ряду стандартизованих значень проміжної частоти, тому в якості проміжної частоти можна вибрати значення fпр = 10,7 ∙ 106 Гц.

1.4. Вибір схеми преселектора за вимогами до чутливості

При виборі структури та посилення преселектора супергетеродинного приймача виходять з вимог до реальної чутливості, многосігнальной вибірковості та умов роботи приймача - характеру і рівня завад у діапазоні частот, що приймаються. У діапазонах ДВ і СВ і нижньої частини КВ чутливість приймачів обмежена зовнішніми перешкодами природного і промислового походження. На більш високих частотах рівень зовнішніх перешкод зменшується і стає порівнянним з рівнем власних шумів приймача. У діапазоні УКХ коефіцієнт шуму Fш. доп визначається за формулою 1.4.1.

(1.4.1)

де Е = 16 ∙ 10-6 В - реальна чутливість, задана в ТЗ,
k = 1,38 ∙ 10-23 Дж / град - постійна Больцмана,
Т1 = 290 К - стандартна температура приймача,
Пс = 173 ∙ 103 Гц - смуга приймача,
r = 75 Ом - опір антени,
hvx = 6 - відношення сигнал / шум на вході приймача, яка розраховується за формулою 1.4.2

(1.4.2)

де hvix = 20 - відношення сигнал / шум на виході приймача,
FВ = 9000 Гц - верхня частота спектра сигналу, що модулює,
Пс = 173 ∙ 103 Гц - смуга приймача.
У перекладі в децибели Fш. доп = 29 дБ, а так як коефіцієнт шуму вибраного транзистора становить Fш. тр = 7 дБ, т.е.2 Fш. тр <Fш. доп <4 Fш. тр, то можна додати однокаскадний УРЧ.

1.5. Вибір схеми преселектора за вимогами до вибірковості

Виборчі системи преселектора супергетеродинного приймача забезпечують ослаблення сигналів, що заважають по дзеркальному, прямим та інших побічних каналах прийому. Вихідними даними для визначення виду виборчих систем преселектора є значення вибірковості за прямим та дзеркальному каналу, задані у ТЗ, а також дані з пункту 1.3. і 1.4, а саме, що преселектора побудований з двох контурів, один у ВЦ, інший - навантаження УРЧ. Тому залишається перевірити справедливість обраної структури преселектора на відповідність вибірковості за прямим і дзеркальному заданим у ТЗ, формули 1.5.1. і 1.5.2.

(1.5.1)

де Se1 - вибірковість по прямому каналу,
Qр = 50 - вибірковість контуру при налаштуванні на частоту, з урахуванням шунтування контуру,
fnp = 10,7 ∙ 106 Гц - значення проміжної частоти приймача,
fmin = 73 ∙ 106 Гц - мінімальна частота діапазону прийнятих сигналів.

(1.5.2)

де Se2 - вибірковість по дзеркальному каналу,
Qр = 50 - вибірковість контуру при налаштуванні на частоту, з урахуванням шунтування контуру,
fnp = 10,7 ∙ 106 Гц - значення проміжної частоти приймача,
fmах = 78 ∙ 106 Гц - максимальна частота діапазону прийнятих сигналів.
Отримані значення перевищують значення задані у ТЗ, задана вибірковість по прямому каналу 35 дБ, по дзеркальному 35 дБ, тому вибір даної структури побудови преселектора цілком виправданий.

1.6. Вибір виборчих систем тракту проміжної частоти

Основними призначеннями УПЧ є фільтрація корисного сигналу при заданих виборчих властивостях системи або формі АЧХ і забезпечення необхідного посилення для створення умов нормальної роботи наступних пристроїв (демодулятора). Ці основні завдання в певному сенсі є взаємонезалежні: виборчі властивості забезпечуються шляхом вибору відповідного типу та кількості виборчих систем, а посилення - числом підсилювальних елементів або інтегральних мікросхем.
В якості вихідних даних при виборі виду виборчої системи УПЧ є значення коефіцієнта прямокутності АЧХ КП 0,001 = 12, заданого в ТЗ. Використовуючи рекомендації викладені в [1, стор 49], в якості виборчої системи обрані два фільтри з двоконтурними каскадами налаштованими на одну частоту, з критичною зв'язком між контурами, дана виборча система забезпечує коефіцієнт прямокутності АЧХ КП 0,001 = 7.

1.7. Вибір транзисторів і розрахунок їх параметрів

При виборі типу транзисторів враховують їхні підсилювальні, частотні, шумові і нелінійні властивості, діапазон робочих температур. Тип транзистора і режим його роботи в кожному випадку вибирають таким чином, щоб отримати необхідне посилення при можливо меншій вартості пристрою і споживаної потужності від джерел живлення. Враховуючи все вище викладене в якості транзистора був обраний біполярний транзистор ГТ313А характеризується наступними параметрами:
Режим вимірювання h-параметрів: напруга колектора Uk = 5 В,
струм колектора Ik = 5 mA.
Вхідний опір h11б = 30 Ом.
Коефіцієнт передачі струму h21е = 100.
Коефіцієнт зворотного зв'язку h12б = 2,5 ∙ 10-3.
Вихідна провідність h22б = 5 мкСм.
Гранична частота коефіцієнта передачі fгр = 300 МГц.
Ємність колекторного переходу Ск = 2,5 пФ.
Постійна часу ланцюга зворотного зв'язку τк = 75 пс.
Коефіцієнт шуму Кш = 7 дБ.
Максимальна температура навколишнього середовища Тmax = +55 С.
Мінімальна температура навколишнього середовища Tmin = - 40 С.
Зробимо розрахунок основних параметрів даного транзистора на частоті fm = 78 ∙ 106 Гц:
Вхідний опір транзистора по схемі з загальним емітером:

(1.7.1)

де

(1.7.2)

Вхідна ємність транзистора по схемі з загальним емітером:

(1.7.3)

(1.7.4)

(1.7.5)

(1.7.6)

Коефіцієнт стійкого підсилення для схеми з загальним емітером:

(1.7.7)

Коефіцієнт стійкого підсилення для каскодне схеми ОЕ-ПРО:

(1.7.8)

Розрахунок параметрів транзистора для частоти fпр = 10,7 ∙ 106 Гц проводився за тими ж формулами що і для частоти fm = 78 ∙ 106 Гц, тому далі наводяться тільки отримані значення:
Вхідний опір R11 = 2.655 ∙ 103 Ом.
Вхідна ємність C11 = 17,48 ∙ 10-12 Ф.
Вихідна провідність g22 = 5,987 ∙ 10-6 Див
Вихідна ємність C22 = 52 ∙ 10-12 Ф.

Коефіцієнт стійкого підсилення для схеми з загальним емітером Кусt = 6.337.
Коефіцієнт стійкого підсилення для каскодне схеми ОЕ-ПРО Коусt = 123,724.
1.8. Вибір і розподіл посилення приймача.
Загальне посилення приймача вибирають так, щоб забезпечити впевнене неспотворений прийом переданих повідомлень. Загальне посилення забезпечують високочастотний (до детектора) і низько частотний (після детектора) тракти прийому. Оскільки простіше отримати велике посилення на НЧ, посилення ВЧ - тракту вибирають по можливості меншим, як правило - мінімально необхідним для нормальної роботи детектора приймача. Загальне посилення ВЧ тракту вибирають так, щоб забезпечити неспотворене детектування сигналу, якщо його рівень на вході приймача відповідає чутливості. При прийомі на зовнішню антену в діапазоні УКХ коефіцієнт посилення ВЧ тракту, формула 1.8.1.

(1.8.1)

КВЧ. min = Uвх. дет / Eа. р. ∙ √ 2 = 0,3 / (1,414 ∙ 16 ∙ 10-6) = 13250
де Uвх. дет = 0,3 В - номінальна амплітуда сигналу на вході детектора,
Eа. р = 16 ∙ 10-6 В - реальна чутливість приймача.
Посилення ВЧ тракту вибирають із запасом Кзап = 2,5, формула 1.8.2.

(1.8.2)

КВЧ = КВЧ. min ∙ Кзап = 13250 ∙ 2,5 = 33130

(1.8.3)

Загальне посилення ВЧ тракту супергетеродинного приймача з однократним перетворенням частоти дорівнює добутку коефіцієнтів посилення окремих каскадів, формула 1.8.3.
КВЧ = КВЦ ∙ Курч ∙ КПЧ ∙ Купчої = 33130
Враховуючи, що КВЦ = 0,5, Курч = 5,8, КПЧ = 0,6, можна порахувати Купчої, формула 1.8.4.

(1.8.4)

Купчої = КВЧ / КВЦ ∙ Курч ∙ КПЧ = 33130 / 0,5 ∙ 5,8 ∙ 0,6 = 19040
Враховуючи, що стійкий коефіцієнт посилення каскодне схеми ОЕ-ПРО становить 124, то в тракті УПЧ досить застосувати 3 таких каскаду.

1.9. Ескізний розрахунок УНЧ

Низькочастотний тракт приймача буде виконаний на мікросхемі К174УН7, її застосування обумовлене зменшенням числа дискретних елементів, габаритів і маси приймача, підвищує його надійність. Мікросхема має наступні параметри:
Діапазон частот 40 - 20000 Гц.
Харчування 6-15 В.
При навантаженні 4 Ом вихідна потужність 4,5 Вт (харчування 15 В).
Вхідний опір мікросхеми 50 кОм.
Струм споживання при відсутності вхідного сигналу 20 мА.
При напрузі живлення 12 В і навантаженні в 4 Ом, потужність на виході складає, тоді струм в режимі присутності сигналу на вході дорівнює.

1.10. Попередній розрахунок джерел живлення

Основним завданням попереднього розрахунку джерел живлення є визначення значень живлячої напруги, орієнтовної потужності джерел живлення.
Значення напруги, необхідного для живлення всіх каскадів становить Е = 12 В, при струмі колектора Ik = 5 мА. Тому орієнтовна потужність, споживана від джерел живлення, без урахування НЧ тракту, може бути розрахована за формулою 1.9.1.

	(1.10.1)

З урахуванням мікросхеми отримаємо значення потужності рівне

1.11. Результати розрахунку структурної схеми

На основі попереднього розрахунку приймача була складена його структурна схема, рис.4. Результати розрахунку зведені в таблицю 1.
Таблиця 1.

2. Електричний розрахунок лінійного тракту приймача

2.1. Розрахунок вхідного ланцюга

2.2. Розрахунок підсилювача радіочастоти

Розрахунок елементів, які забезпечують режим роботи УРЧ.
Вихідні дані для розрахунку:
- Напруга живлення Еп = 12 В.
- Напруга колектор-емітер Uke = 5 B.
- Струм колектора Ik = 5 ∙ 10-3 А.
- Струм колектор-база зворотний Ikbo = 2 ∙ 10-6 А.
- Діапазон температур 333-293 К.
Визначаємо зміна зворотного струму колектора від зміни температури

Знаходимо теплове зміщення напруги бази

Розраховуємо необхідну нестабільність колекторного струму

Обчислюємо опору резисторів


На основі значень стандартного ряду опорів отримуємо такі значення опорів:
Підраховуємо ємності конденсаторів

На основі значень стандартного ряду ємностей отримуємо такі значення конденсаторів:

2.3. Розрахунок підсилювача проміжної частоти

УПЧ розраховувався за методикою викладеної в [2].
Вихідними даними для розрахунку УПЧ є дані отримані з попереднього розрахунку приймача, а саме:
- Номінальне значення проміжної частоти fпр = 10,7 ∙ 106 Гц.
- Коефіцієнт стійкого посилення каскодне схеми ОЕ-ПРО Кokyct = 124.
- Смуга пропускання частот всього підсилювача П = 173 ∙ 103 Гц
- Коефіцієнт прямокутності КП 0,001 = 7.
- Параметри навантаження УПЧ g22k = 6 ∙ 10-6 Cм, C22k = 2.5 ∙ 10-12 Ф.
УПЧ побудований на біполярному транзисторі по каскодне схемою ЗЕ ПРО, з навантаженням у вигляді двоконтурна смугового фільтра налаштованого на проміжну частоту з β = 1, з еквівалентним загасанням контуру de = 0,0028. Контуру мають однакові значення ємностей і загасання.
Задамося власним загасанням контуру d1 = 0.012.
Спочатку розглядається варіант повного включення контуру в навантаженні каскаду (m1 = 1).
Спочатку визначають критичні значення еквівалентного загасання контурів по 2.3.1. і 2.3.2.

де C11 = 17,48 ∙ 10-12 Ф, g11 = 3,753 ∙ 10-4 См
Оскільки de лежить в діапазоні між d11 і d22, то еквівалентні ємності контурів вважають рівними мінімально допустимим ЗЕК = 15,4 ∙ С22 = 77 ∙ 10-12 Ф.
Включають шунтувальний резистор з провідністю

Коефіцієнт включення контуру до бази транзистора наступного каскаду визначається як

Коефіцієнт посилення визначається, як

Отримане значення менше коефіцієнта стійкого посилення Кokyct = 124, тому можна перейти до розрахунку індуктивності контуру

Ємність конденсаторів настроювання контурів визначається, як

де Cm = 3 ∙ 10-12 Ф - ємність монтажу.
Розрахунок елементів, які забезпечують режим роботи УПЧ.
Вихідні дані для розрахунку:
- Напруга живлення Еп = 12 В.
- Напруга колектор-емітер Uke = 5 B.
- Струм колектора Ik = 5 ∙ 10-3 А.
- Струм колектор-база зворотний Ikbo = 2 ∙ 10-6 А.
- Діапазон температур 333-293 К.
Визначаємо зміна зворотного струму колектора від зміни температури

Знаходимо теплове зміщення напруги бази

Розраховуємо необхідну нестабільність колекторного струму

Обчислюємо опору резисторів


На основі значень стандартного ряду опорів отримуємо такі значення опорів:
Підраховуємо ємності конденсаторів


На основі значень стандартного ряду ємностей отримуємо такі значення конденсаторів:

2.4. Розрахунок перетворювача частоти

Перетворювач частоти побудований на біполярному транзисторі за схемою з загальним емітером і зовнішнім гетеродином. Навантаженням транзисторного каскаду є двоконтурний смуговий фільтр налаштований на проміжну частоту з β = 1, з еквівалентним загасанням контуру de = 0,0028. Параметри фільтра були розраховані в попередньому пункті. Далі наводиться лише розрахунок режиму роботи ПЧ.
Вихідні дані для розрахунку:
- Напруга живлення Еп = 12 В.
- Напруга колектор-емітер Uke = B.
- Струм колектора Ik = 1 ∙ 10-3 А.
- Струм колектор-база зворотний Ikbo = 2 ∙ 10-6 А.
- Діапазон температур 333-293 К.
Визначаємо зміна зворотного струму колектора від зміни температури
Знаходимо теплове зміщення напруги бази
Розраховуємо необхідну нестабільність колекторного струму
Обчислюємо опору резисторів
На основі значень стандартного ряду опорів отримуємо такі значення опорів:
Підраховуємо ємності конденсаторів
На основі значень стандартного ряду ємностей отримуємо такі значення конденсаторів:

2.5. Розрахунок частотного детектора

Як частотного детектора був обраний дробовий детектор не вимагає попереднього обмежувача амплітуди і часто використовуваний в радіомовних приймачах через простоту побудови.
Вихідними даними для розрахунку детектора є:
- Проміжна частота fпр = 10,7 ∙ 106 Гц.
- Максимальна девіація частоти ΔFm = 40 ∙ 103 Гц.
- Вища частота модуляції FВ = 9000 Гц.
- Конструктивно здійсненне добротність контурів do = 0.01.
- Допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень kг = 0.2%.
- Вхідний опір УНЧ R11 = 50 ∙ 103 Ом.
- Вихідний опір останнього каскаду УПЧ R22 = 167 ∙ 103 Ом.
- Зворотне опір діода Д9Л Robr = 106 Ом.
- Крутизна діода Д9Л S = 30 ∙ 10-3 Див
Розрахунок детектора проводився за методикою викладеної в [3].
По заданому значенню коефіцієнта гармонік kг знаходимо з таблиці [3] максимальне відношення γ = 0,07 - відношення робочого коефіцієнта передачі перетворювача модуляції до максимально можливого коефіцієнту перетворювача модуляції при параметрі зв'язку між контурами η → ∞., А так само η = 2 і В = 0,35 - коефіцієнт використання смуги пропускання частотного детектора.
Для цього значення В визначається смуга пропускання частотного детектора

а за відомим значенням η розраховується необхідна еквівалентна добротність контурів Qe

Задаємося ємністю контурів С1 = С2 = 200 пФ і визначаємо індуктивність контурів

Коефіцієнт зв'язку між контурами Ксv

Визначаємо вхідний опір детектора, що забезпечує необхідну еквівалентну згасання другого контуру при повному підключенні до нього детектора

Після цього визначається навантаження детектора

Коефіцієнт підключення транзистора до першого контуру детектора визначається, як

Ємності, шунтуючі навантаження детекторів

де mmax = 0.5
Коефіцієнт передачі АМ-детектора визначається за кутом відсічення струму діодів

Крутизна детектора буде

Внутрішній опір

Коефіцієнт передачі детектора

Значення симетрувальних опорів плечей АМ-детекторів мають порядок R'1 = R'2 = 1 кОм.
Ємність С3 визначається як

Індуктивність котушки зв'язку Lсв = 0,5 ∙ L1 = 0.5 ∙ 1.1 ∙ 10-6 = 0.55 ∙ 10-6 Гн.
Значення розділової ємності

Індуктивність дроселя Lдр = 10 ∙ L1 = 10 ∙ 1.1 ∙ 10-6 = 11 ∙ 10-6 Гн.
Коефіцієнт посилення останнього каскаду УПЧ визначається, як

Отримане значення менше коефіцієнта стійкого посилення Кokyct = 124, тому розрахунки були виконані вірно.
2.6. Розрахунок автоматичного підстроювання частоти.
2.7. Розрахунок гетеродина.
2.8. Розрахунок сполучення налаштувань гетеродина і преселектора.
2.9. Розрахунок підсилювача низької частоти.
2.10. Складання принципової електричної схеми приймача.