Вибір числа піддіапазонів і їх меж

Вступ

 

Радіо - це результат робіт і відкриттів ряду вчених і інженерів, що вивчають природу електромагнітних процесів. Початком цих робіт було відкриття в 1831 р. англійським фізиком Майклом Фарадеєм електромагнітної індукції. Проводячи математичний аналіз дослідів Фарадея, англійський фізик Джеймс К. Максвелл довів взаємозв'язок електричних і магнітних явищ, а також вивів основні рівняння електромагнітного поля. Теоретичними роботами в 1864 р. Максвелл довів існування електромагнітного поля. Практично електромагнітні хвилі були отримані дещо пізніше німецьким фізиком Генріхом Герцем в 1886-1889 рр.. Використовуваний їм для цих цілей генератор складався з джерела живлення, іскрового розрядника і вібратора. Високу змінну напруги підводилося до Іскрова промежуку (розрядники) від котушки К. Румкорфа. У момент проскакування іскри в розрядники в навколишньому просторі виникали електромагнітні хвилі. Досліди з вивчення і прийому радіохвиль проводилися Е. Бранлі у Франції, О. Лодж в Англії, Н. Тесла в Австро-Угорщині та іншими дослідниками.

Але для практичних цілей використовувати електромагнітні хвилі вперше запропонував А. С. Попов-викладач Мінного класу р. Кронштадта. Досліджуючи вплив іскрового розряду на металевий порошок у скляній трубочці, А. С. Попов побачив, що порошок спікся під дією іскрового розряду під час грози. Це явище він використав для створення приладу названого грозовідмітчиком, який він продемонстрував на засіданні Російського фізико-хімічного товариства 7 травня 1895. I Цей день в нашій країні прийнято вважати днем радіо.

 

 

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

Попередній розрахунок

1.1 Вибір структурної схеми приймача

Так як, приймач радіомовний то найчастіше використовується супергетеродинні схеми, а також тому що в завданні дано вибірковість по сусідньому, дзеркальному каналах та проміжній частоті тому вибрали супергетеродину схему.

 

Переваги:

1. Спрощується налаштування.

2. Основне підсилення відбувається на проміжній частоті яка є меншою за частоту вхідного кола. Спотворень відносно менше.

 

Недоліки:

Наявність сусідніх каналів(це близькі частоти до робочої, щоб їх позбутися необхідно використовувати контури вхідного кола високої частоти, з високою

добротністю.

Малюнок1.1.Структурна схема супергетеродинного радіоприймача

 

 

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

Принцип роботи схеми :

Антена (WA1) приймає електромагнітні хвилі і перетворює їх в електромагнітний сигнал.

Вхідне коло вибирає робочу частоту (Z1).

Тракт робочої частоти(А1).

Перетворювач частоти(UR1-G).

Модулятор (UR1), на нього надходить 2 сигнали внаслідок биття частот утворюється різницева частота fг-fр=fпр. Для радіомовних приймачів з амплітудною модуляцією fпр.=465кГц так як присутні не робочі гармоніки то крім проміжної частоти утворюється комбінаційні гармоніки.

Фільтр зосередженої селекції відфільтровує комбінаційні частоти не пропускає не робочі гармоніки(Z2).

Підсилювач проміжної частоти відбувається основне підсилення (А2).

Детектор виділяє корисний низькочастотний сигнал( UD1).

Попередній підсилювач низької частоти підсилює корисний сигнал (А3).

Кінцевий підсилювач низької частоти забезпечує вихідну потужність (А4).

Гучномовець перетворює електричний сигнал в акустичний сигнал (ВА1).

Перевага даної схеми в тому що приймач можна легко налаштувати за допомогою змінних конденсаторів 2 або 3 секційного.

Недолік наявність сусідніх і дзеркальних каналів.

 

Розрахунок структурної схеми тракту радіо частоти

1.2.1 Вибір проміжної частоти

Величину проміжної частоти вибираю таким чином:

а) проміжна частота (f_np ) не повинна знаходитися в діапазоні частот приймача чи близько від границь цього діапазону.

б) проміжна частота не повинна збігатися з частотою якого-небудь потужного передавача.

в) для одержання хорошої фільтрації проміжної частоти на виході детектора повинна бути виконана наступна умова:

f_пр 10 F_в (1.1)

465кГц45кГц

де f_пр – проміжна частота, Гц;

F_в – верхня звукова частота, Гц.

г) зі збільшенням проміжної частоти:

— збільшується вибірковість по дзеркальному каналу;

— зменшується вибірковість по сусідньому каналу;

— розширюється смуга пропускання;

— зменшуються вхідний і вихідний опори електронних приладів, що приводить до збільшення шунтування контурів, а також знижується крутизна характеристики транзисторів;

— погіршується стійкість підсилювача проміжної частоти;

— зменшується коефіцієнт підсилення на каскад за рахунок зменшення резонансного опору контуру і погіршення параметрів електронних приладів;

— зменшується шкідливий вплив шумів гетеродина на чутливість приймача;

— полегшується поділ трактів проміжної і низької частоти, що дозволяє спростити фільтр на виході детектора;

— збіль

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

шується надійність роботи пристрою автоматичного підстроювання частоти;

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

— зменшуються розміри контурів і блокувальних елементів.

д) зі зменшенням проміжної частоти:

— збільшується вибірковості по сусідньому каналу;

— зменшується вибірковість по дзеркальному каналу;

— звужується смуга пропущення;

— збільшуються вхідний і вихідний опори електронних приладів, що

приводить до зменшення шунтування контурів, а також збільшується крутизна характеристики транзисторів;

— поліпшується стійкість підсилювача проміжної частоти;

— збільшується коефіцієнт підсилення на каскад;

— знижується коефіцієнт шуму.

 

Застосування дворазового перетворення частоти дозволяє використовувати переваги високої і низької проміжних частот.

Вибираю загально прийняте значення частоти для всіх радіомовних АМ приймачів рівним 465 кГц. [1 табл.2.1]

 

Вибір числа піддіапазонів і їх меж

Вхідні дані:

f_max = 5,1 МГц ;

f_min = 3,8 МГц

k_пд (1,5 2,0) .КХ [1 ст.22]

k_пд. – коефіцієнт перекриття піддіапазону;

1.2.2.1 Розраховую коефіцієнт перекриття по діапазону

, (2)

де k_д – коефіцієнт перекриття діапазону;

f_max – максимальна границя діапазону , МГц ;

f_min – мінімальна границя діапазону , МГц .

Так як k_д <k_пд , тому не потрібно розбивати весь діапазон на піддіапазони.

1.2.2.2 Визначаю максимальну частоту з запасом

= (1,01 1,03) · f_max,(3.1)

де - максимальна частота з запасом, МГц ;

- максимальна частота сигналу, МГц

= 1,02 · 5,1 = 5,202МГц(3.2)

1.2.2.3 Визначаю мінімальну частоту з запасом

= (0,97 0,99) · ,

де - мінімальна частота з запасом, МГц;

- мінімальна частота сигналу, МГц

= 0,98 · 3,9 = 3,822 МГц

1.2.2.4 Визначаю коефіцієнт перекриття діапазону з запасом

, (4)

де - коефіцієнт перекриття з запасом

Оскількиk_д<k_пд. , то рішення не розбивати на піддіапазонибуловірним. В подальшихрозрахунках буду використовуватикоефіцієнтперекриття по діапазону (k_д) замістькоефіцієнтперекриття по піддіапазону (k_пд.), так як використовується один діапазон.

 

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

1.2.3 Вибір підсилювального елементу для тракту радіочастоти та

визначення його високочастотних параметрів.

 

1.2.3.1 Вибір транзистора для тракту високої частоти приймача . Вибір продовжую на основі коефіцієнту частотного використання [1ст. 45]

= F₀ / F_s ; (1.6)

де F₀ – робоча частота , МГц ;

F_s – Гранична частота даного транзистора .

F_s=F₀/; (1.7)

де F₀ – робоча частота , МГц ;

– коефіцієнт частотного використання .

Для забеспечення найкращих параметрів необхідно щоб < 0.3

F_s = 0,95 / 0,3 = 3,17 МГц ;

По довіднику вибрав транзистор КТ603Д який має такі параметри :

Ом ;

;

(10...80) ; 50

сім ;

В ;

мА ;

МГц ;

400 п сек. ;

пФ

 

Тепловідвід не потрібен

 

Потрібно визначити: g, S₀ , g_обр. , g_i , t, r_б

а) Визначаю вхідну провідність : [1 табл.2.4 ст.15]

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

, (1.8)

де - вхідний опір, Ом ;

- коефіцієнт передачі по струму ;

сім ;

б) Визначаю розподілений опір бази [1 табл.2.4 ст.15]

(1.9)

де С_к – ємність колекторного переходу, пФ ;

- у мк сек.

Ом

в) Визначаю крутизну характеристик [1 табл.2.4 ст.15]

, (1.10)

де - коефіцієнт передачі по струму (приймаю 50);

- вхідний опір , Ом ;

г) визначаю провідність зворотнього зв’язку [1 табл.2.4 ст.15]

(1.11)

де - вхідна провідність

сім

д) визначаю вихідну провідність [1 табл.2.4 ст.15]

; (1.12)

де - вхідна провідність, сім ;

r_б - опір бази, Ом ;

S₀ – крутизна характеристики, .

сім

 

е) визнача

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

ю постійну часу входу транзистора [1 табл.2.4 ст.15]

, (1.13)

f_a. – частота транзистора , МГц ;

h_11б – вхідний опір, Ом ;

r_б – опір бази, Ом

мк сек.

 

Отримані результати записую в таблицю 1.

Таблиця 1.1. Параметри транзистора КТ315Д

Режим транзистора	Параметри
S0 ,	, сім	, сім	, сім	rб , Ом	t , мк сек
,В	,мА
			0,43	0,5	0,63		0,004774

 

1.2.3.2 Обчислення високочастотних параметрів транзистора КТ315Д на частоті 0,95 МГц [1 табл.2.5 ст.16]

Вхідні дані

S₀ = 35 ;

g = 0,5×10^-3 сім ;

g_i = 0,63×10^-6 сім ;

t = 0,004774 мк сек ;

r_б = 27 Ом ;

С_к = 15 пФ ;

f₀ = 200 кГц

а) визначаю допоміжні коефіцієнти

 

(1.14)

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

;

, (1.15)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

C_k – ємність колекторного переходу, мк Ф;

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

сім

 

, (1.16)

де t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

r_б – опір бази, Ом ;

g – вхідна провідність, сім ;

 

; (1.17)

де p = 3,14 ;

f₀ – максимальна робоча частота ;

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

Так як < 3 веду розрахунок по спрощених формулах [ 1табл.2.5 ст.16 ].

б) визначаю вхідний опір

, (1.18)

 

де g – провідність, сім ;

n

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

- коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б – опір бази, Ом

сім

; (1.19)

де g_вх. – вхідна провідність

Ом

в) визначаю вихідний опір

, (1.20)

де g_і. – вихідна провідність, сім ;

n та Ф – коефіцієнти

сім

, (1.21)

де g_вих. – вихідна провідність ;

Ом

г) визначаю вхідну ємність

пФ , (1.22)

де Б – допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (17).

д) визначаю вихідну ємність

, (1.23)

де С_к – ємність колекторного переходу,

Н – допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (16).

пФ

 

е) визначаю крутизну характеристики транзистора

, (1.24)

де

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

S₀ – крутизна характеристики ,

Отримані дані записую в таблицю 2.

 

Таблиця 1.2. Високочастотні параметри транзистора КТ603В на частоті 0,95 МГц

,мА	,	Ск , пФ	Свх. , пФ	Свих , пФ	Rвх. , Ом	Rвих. , Ом	t , мк сек
			2,3	28,5			0,004774

 

1.2.3.3 Обчислення високочастотних параметрів транзистора KТ603В на частоті 0,55 МГц [1 табл.2.5 ст.16]

Вхідні дані

S₀ = 35 ;

g = 0,5×10^-3 сім ;

g_i = 0,63×10^-6 сім ;

t = 0,004774 мк сек ;

r_б = 27 Ом ;

С_к = 15 пФ ;

f₀ = 200 кГц

а) визначаю допоміжні коефіцієнти

(1.25)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

;

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

, (1.26)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

C_k – ємність колекторного переходу, мк Ф;

 

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

сім

, (1.27)

де t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

r_б – опір бази, Ом ;

g – вхідна провідність, сім ;

; (1.28)

де p = 3,14 ;

f₀ – максимальна робоча частота ;

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

Так як < 3 веду розрахунок по спрощених формулах [ 1табл.2.5 ст.16 ].

б) визначаю вхідний опір

, (1.29)

де g – провідність, сім ;

n - коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б – опір бази, Ом

 

сім

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

; (1.30)

де g_вх. – вхідна провідність

Ом

 

в) визначаю вихідний опір

, (1.31)

де g_і. – вихідна провідність, сім ;

n та Ф – коефіцієнти

сім

, (1.32)

де g_вих. – вихідна провідність ;

Ом

г) визначаю вхідну ємність

пФ , (1.33)

де Б – допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (17).

д) визначаю вихідну ємність

, (1.34)

де С_к – ємність колекторного переходу,

Н – допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (16).

пФ

е) визначаю крутизну характеристики транзистора

, (1.35)

де S₀ – крутизна характеристики ,

 

 

Отримані дані записую в таблицю 3.

Та

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

блиця 1.3. Високочастотні параметри транзистора ГТ315Д на частоті 0,55 МГц

,мА	,	Ск , пФ	Свх. , пФ	Свих , пФ	Rвх. , Ом	Rвих. , Ом	t , мк сек
			2,3	29,25			0,004774

 

1. 2. 3.4 Обчислення високочастотних параметрів транзистора KТ315Д на частоті 465 кГц [1 табл.2.5 ст.16]

Вхідні дані

S₀ = 35 ;

g = 0,5×10^-3 сім ;

g_i = 0,63×10^-6 сім ;

t = 0,004774 мк сек ;

r_б = 27 Ом ;

С_к = 15 пФ ;

f₀ = 200 кГц

а) визначаю допоміжні коефіцієнти

(1.36)

де S₀ – крутизна характеристики , ;

r_б – опір бази, Ом ;

;

 

, (1.37)

 

де S₀ – крутизна характеристики , ;

 

r_б – опір бази, Ом ;

C_k – ємність колекторного переходу, мк Ф;

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

сім

, (1.38)

де t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

r_б – опір бази, Ом ;

g – вхідна провідність, сім ;

; (1.39)

де p = 3,14 ;

f₀ – максимальна робоча частота ;

t - постійна часу бази транзистора, мк сек. ;

Так як < 3 веду розрахунок по спрощених формулах [ 1табл.2.5 ст.16 ].

б) визначаю вхідний опір

, (1.40)

де g – провідність, сім ;

n - коефіцієнт частотного використання транзистора;

r_б – опір бази, Ом

сім

; (1.41)

 

де g_вх. – вхідна провідність

Ом

в) визначаю вихідний опір

, (1.42)

де

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

g_і. – вихідна провідність, сім ;

n та Ф – коефіцієнти

сім

, (1.43)

де g_вих. – вихідна провідність ;

Ом

г) визначаю вхідну ємність

пФ , (1.44)

де Б – допоміжний коефіцієнт, який визначається по формулі (17).

д) визначаю вихідну ємність

, (1.45)

де С_к – ємність колекторного переходу,

Н – допоміжний коефіцієнт, який визначається за формулою (16).

пФ

е) визначаю крутизну характеристики транзистора

, (1.46)

де S₀ – крутизна характеристики ,

 

 

Змн.

Арк.

№ документа_

Підпис_

Дата_

Арк._

МВ32.КП0901.200 ПЗ

Отримані дані записую в таблицю 4

Таблиця 1.4. Високочастотні параметри транзистора КТ315Д на частоті 465 кГц

 

,мА	,	Ск , пФ	Свх. , пФ	Свих , пФ	Rвх. , Ом	Rвих. , Ом	t , мк сек
			2,3	29,25			0,004774