Согласно техническому заданию и ГОСТ 5651-82. Устройства радиоприемные бытовые ГОСТ 17692-80 определяем что приемник относится к 1-й группе сложности так как реальная чувствительность автомобильных радиовещательных приемников, при отношении сигнал/шум не менее 20 дБ должна составлять не хуже чем: КВ - 40 мкВ, для УКВ диапазона при отношении сигнал/шум не менее 26 дБ 3мкВ. Для обеспечения заданных избирательностей простые схемы приемников не подходят, поэтому будем использовать более сложные схемотехнические решения. Поэтому будем использовать супергетеродинный приемник выполненный на интегральных микросхемах. Так как приемник предполагается использовать в автомобиле, он должен обладать хорошей устойчивостью к импульсным помехам которые создаются системой зажигания. Поэтому в систему питания приемника нужно включить помехозащитные фильтры. И применить помехоустойчивые узлы приемника.

Предполагаемая структурная схема приемника

ВЦ-входная цепь;

УРЧ - усилитель радиочастоты;

СМ - смеситель;

Г - гетеродин;

ФСС - фильтр сосредоточенной селекции;

УПЧ - усилитель промежуточной частоты;

ЧД - частотный детектор;

УНЧ-усилитель низкой частоты;

АД-амплитудный детектор;

УПТ-усилитель постоянного тока;

ДАРУ - детектор автоматической регулировки усиления;

Расчет радиоприемника

Разделение диапазона частот на поддиапазоны: для КВ диапазона

Найдем коэффициент перекрытия

Коэффициент перекрытия диапазона получился равным

К_д==3,063.

Так как коэффициент перекрытия диапазона больше коэффициента перекрытия диапазона применяемых резонансных систем с переменной настройкой, то производится разбивка заданного диапазона на поддиапазоны.

Определим необходимое число поддиапазонов по формуле  примем К_д=2 Получаем N_ПД==2 т.е. два поддиапазона. Далее определим коэффициент перекрытия для каждого поддиапазона по ф-ле  k_пд==1,75 и найдем крайние частоты поддиапазонов:

-й поддиапазон f_min…k_пд∙f_min == 3,95…6,913 (МГц)

-й поддиапазон k_пд∙f_min …k_пд²∙f_min = =6,913…21,1 (МГц)

Чтобы обеспечить перекрытие данных поддиапазонов раздвинем крайние частоты поддиапазонов на 3 %.

-й поддиапазон f΄_min=3,95∙0.97=3,832 МГцf΄_max=6,913∙1.03 =7,121 МГц

-й поддиапазон f΄_min=6,913∙0.97=6,706 МГцf΄_max=21,1∙1.03 =12,463 МГц

Коэффициент перекрытия 1 - го поддиапазона с запасом:  k_пд==1,858

Коэффициент перекрытия 2 - го поддиапазона с запасом: k_пд==1,858

для УКВ2 диапазона

Коэффициент перекрытия получился равным К_д==1,08 т.к. коэффициент перекрытия диапазона меньше коэффициента перекрытия диапазона применяемых резонансных систем то разбивка заданного диапазона на поддиапазоны не производиться.

Расчёт полосы пропускания линейного тракта приёмника

Найдем необходимую полосу пропускания линейного тракта П = П_С + Df_ЗАП

Ширина спектра радиочастот для АМ-сигнала П_С = 2F_В = 10 кГц

Найдем величину запаса полосы пропускания линейного тракта:

Df_ЗАП = 2.

Df_ЗАП = =3,3кГц

Полоса пропускания линейного тракта П = 10³∙3,3∙10³ =13,3 кГц. Так как

П < (1,5 ¸ 2) ×П_С) автоподстройку частоты гетеродина применять не надо.

Найдем ширину спектра радиочастот для ЧМ-сигнала

П_С = 2F_В (1 +  + )

П_С ==398 кГц

где F_В - верхняя (максимальная) частота модуляции сигнала,

радиоприемное устройство интегральная микросхема

 - индекс частотной модуляцииm_ЧМ = =15

Df_Д - девиация частоты в диапазоне УКВ2 = ± 75 кГц.

Полоса пропускания линейного тракта П = 466 кГц. Так как П < (1,5 ¸ 2) ×П_С) автоподстройку частоты гетеродина применять не надо.

Выбор первых каскадов, обеспечивающих требуемую чувствительность приёмника

В диапазоне КВ чувствительность приёмника ограничена внешними помехами и собственными шумами. Для получения требуемой чувствительности вычислим допустимый коэффициент шума N_Д на максимальной частоте сигнала.

N_Д £

где П_Ш - шумовая полоса линейного тракта

П_Ш » 1,1 П;

k - постоянная Больцмана; k = 1,38 10^-23 ;

Т₀ = 290 К - стандартная температура приёмника;

h_Д - действующая высота приёмной антенны для диапазона КВ примем ее равной l/2 м;

R_А - внутреннее сопротивление приёмной антенны примем равным 60÷120 Ом.

Примем длину антенны равной 1м. Тогдаh_Д=0,5м

Требуемое входное отношение сигнал/помеха при АМ определяется по формуле

g_ВХ » g_ВЫХ ×g_ВХ=12,594

где g_ВЫХ - минимально допустимое отношение сигнал/помеха на выходе приёмника. При АМ в радиовещательных приёмниках g_ВЫХ = 20дБ (10 раз);

Коэффициент шума N_Д = =-2,776∙10⁸

В диапазоне КВ уровень внешних помех на входе приёмника оказывается больше приведённого к входу уровня шумов приёмника, поэтому N_Д < 0. В этом случае первым каскадом приёмника после входной цепи может быть преобразователь частоты.

Найдем коэффициент шума для УКВ диапазона:

h_Д - действующая высота приёмной антенны для диапазона КВ примем ее равной 0.5 м;

R_А - внутреннее сопротивление приёмной антенны примем равным 20÷30 Ом.

N_Д =  =-5,237∙10⁵

Заданную чувствительность можно получить, не используя специальных мер по уменьшению коэффициента шума приемника.

Для ЧМ диапазона Величину g_ВХ подсчитывают по формуле

g_ВХ » g_ВЫХ ×

Так как g_ВХ = 0,275 раз, то принимаем g_ВХ = 3,16.

Определение избирательности по зеркальному каналу

Найдем неравномерность линейной части приёмника в диапазоне КВ

s_ЛТ £ s_П - (s_А + s_Д + s_УНЧ)

где s_П - заданная неравномерность частотной характеристики приёмника;

s_УНЧ - неравномерность частотной характеристики УНЧ (в области верхних звуковых частот);

s_А - неравномерность частотной характеристики акустической системы (громкоговорителя);

s_Д - неравномерность частотной характеристики детектора.

s_ЛТ = =7.

Найдем ослабление в преселекторе на границах его полосы пропускания

s_ПРЕС=s_{ЛТ -} s_ПЧ

Примемs_ПЧ = 5тогда s_ПРЕС = =2 s_ПРЕС = =1,259

Выберем предварительно вариант построения структурной схемы преселектора,

выберем простой вариант с двумя контурами преселектора, настроенными на одну частоту (один контур во входной цепи и один контур в УРЧ) т.е. схему (в)

Для выбранного ослабления на краях полосы пропускания s_ПРЕС определим значение обобщённой расстройки x_ПРЕС для выбранного типа и числа контуров.

x_ПРЕС = 0,6.

Вычислим минимально допустимое эквивалентное затухание нагруженных контуров тракта преселектора dэ_П =

dэ_П = = 0,005612

т.к. dэ_П> dэ_min, то эквивалентное затухание контуров берём равным dэ_П.

в диапазоне УКВ2

s_ЛТ = =4s_ПРЕС = =1,122

по графику x_ПРЕС = 0,3.

dэ_П = dэ_П = = 0,016 т.к. dэ_П< dэ_min,

то принимаем dэ_П = dэ_min.

Обобщённую расстройку по зеркальному каналу определяем по формуле

x_ЗК = 20lg ,

где dэ_П - эквивалентное затухание контуров преселектора с учётом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой;

f_ЗК - частота зеркального канала, которая равна:

f_ЗК = fс + 2f_ПР - при верхней настройке гетеродина;

f_ЗК = fс - 2f_ПР - при нижней настройке частоты гетеродина;

fc - максимальная частота поддиапазона, т.к. избирательность по зеркальному каналу определяется в худших условиях.

Для диапазона КВ: x_ЗК = =28,4 дБ

Для диапазона УКВ2 x_ЗК = =27,3 дБ

По графику определим избирательность по зеркальному каналу.

Так как в КВ диапазоне избирательность по зеркальному каналу больше чем задана в ТЗ:

По заданию задана σ_зк=26 дБ

Полученное значение σ_зк=62 дБ

то для этого диапазона выберем схему (а)

тогда избирательность по ЗК будет равна:

σ_зк=28 дБ, что удовлетворяет нашему условию.

В УКВ2 диапазоне избирательность по зеркальному каналу получилась меньше чем задано в ТЗ:

По заданию задана σ_зк=80 дБ

Полученное значение σ_зк=60 дБ

чтобы удовлетворить условию выберем схему (г), в этом случае σ_зк=84 дБ

Определение избирательности по каналу прямого прохождения

Так как в диапазоне КВ избирательность по прямому каналу высока нет необходимости её проверять.

Выбор средств обеспечения избирательности по соседнему каналу.

Основная избирательность по соседнему каналу обеспечивается в УПЧ. Селективная система УПЧ должна удовлетворять требованиям к полосе пропускания (с заданным ослаблением на краях) и избирательности по соседнему каналу. Избирательность обеспечивается фильтром сосредоточенной селекции (ФСС).

Если выбранный ФСС обеспечивает нужную полосу, но селективность по соседнему каналу недостаточная, т.е. меньше, чем указано в ТЗ, то можно включить последовательно два таких фильтра, разделив их для согласования транзистором или микросхемой. В этом случае искажения на краях полосы пропускания фильтра возрастут, но будет обеспечиваться необходимая избирательность по соседнему каналу.

Так как выбранный ФСС обеспечивает нужную полосу, но селективность по соседнему каналу недостаточная, включим последовательно два таких фильтра.

По ТЗ избирательность по соседнему каналу (КВ диапазона) s_СК=60 дБ, а выбранное мной значение s_СК=66 дБ что удовлетворяет нашему условию.

Для УКВ2 диапазона выбираем ФСС типа ПФ1П - 049а.

Расчёт требуемого усиления линейного тракта. Распределение усиления по каскадам.

Найдем коэффициент усиления линейного тракта приёмника (до детектора):

К_ЛТ =

где U_{ВХ. Д} - напряжение сигнала на входе детектора;

К_З - коэффициент запаса;

Е_А - чувствительность приёмника, указанная в ТЗ.

Для АМ тракта:

К_ЛТ = =26520

Полученное значение коэффициента усиления К_ЛТ распределим по каскадам

К_ЛТ = К_ВЦ К_УРЧ К_ПЧ К_УПЧ ФСС

где К_ВЦ, К_УРЧ, К_ПЧ, К_УПЧ - коэффициенты усиления входной цепи, усилителя радиочастоты, преобразователя и усилителя промежуточной частоты.

При предварительном расчёте можно задаться следующими коэффициентами передачи каскадов:

входная цепь 2 ¸ 5,резонансный УРЧ в диапазоне КВ 7 ¸ 15,преобразователь частоты 10 ¸ 20,одноконтурный резонансный УПЧ (один каскад) 30 ¸ 50

ФСС 0,2 ¸ 0,3

К_ЛТ = =37500

Окончательный расчёт выполняют после выбора электронных приборов.

Проверка осуществимости АРУ

Целью расчета является определение необходимого числа регулируемых каскадов в проектируемом приемнике.

Число регулируемых каскадов N_АРУ зависит от требуемого изменения коэффициента усиления приемника под действием АРУ Л_Т, которое определяется выражением

Л_Т =

где a - диапазон изменения входного сигнала;

b - диапазон изменения выходного напряжения.

Л_Т = = 7,667

Число регулируемых каскадов определяется выражением

где Л₁ - изменение усиления на один регулируемый каскад Л₁ » 10.

Полученное число каскадов округляют в большую сторону т.е.

N_АРУ= = 0,885 округляем до 1.

Проектирование принципиальной электрической схемы

Выбор электронных приборов

При использовании интегральных микросхем рассчитываются только преселектор и контур гетеродина, а также выполняется расчет сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина. Элементы принципиальной схемы, которые не рассчитываются, выбираются на основе анализа принципа работы схемы и по справочным данным, по разработанным ранее промышленным приемникам или по рекомендуемым для выбранной интегральной схемы типовым схемам включения.

Для УНЧ выбирается микросхема по таким параметрам, как выходная мощность и полоса воспроизводимых частот, которые должны соответствовать данным ТЗ.

Расчёт входной цепи

Рассчитываемый приемник, по техническому заданию, является приемником 1-й группы сложности, поэтому связь входного контура с антенной выбираем трансформаторной.

Плавная перестройка контура в заданном диапазоне частот может осуществляться механически (конденсатором переменной емкости), при механическом способе перестройки используются конденсаторы переменной емкости (КПЕ) с воздушным или пленочным диэлектриком.

Выбираем значения С_МИН и С_МАКС переменных конденсаторов, так как для АМ тракта заданный диапазон частот 3,95 - 12,1 МГц:

Емкость переменного конденсатора: С_МИН=7 пФ; С_МАКС=250 пФ

Ёмкость подстроечного конденсатора: Сп_МИН=2 пФ; Сп_МАКС=10 пФ

По выбранным С_МИН, С_МАКС выбираем тип переменного конденсатора

КПЕ - 5….5/240,а также тип подстроечного конденсатора КПК - 7 2/15

Теперь выбираем значения С_МИН и С_МАКС переменных конденсаторов, для ЧМ тракта в диапазоне частот 100 - 108 МГц:

Емкость переменного конденсатора: С_МИН=7 пФ; С_МАКС=15 пФ

Ёмкость подстроечного конденсатора: Сп_МИН=1 пФ; Сп_МАКС=3 пФ

По выбранным С_МИН, С_МАКС выбираем тип переменного конденсатора

КПЕ. - .2….3/150

а также тип подстроечного конденсатора КПК - 7 1/10

Найдем максимальную допустимую неперестраиваемую ёмкость схемы ВЦ С_НП для АМ тракта:

 =19,5∙пФ

где k_{ПД -} требуемый коэффициент перекрытия поддиапазона с учётом запаса

Требуемая ёмкость подстроечного конденсатора

С_П = С_НП - С_L - С_М - n² С_ВХ

n принимаем равным 0,2

С_ВХ=С₁₁ - С₁₂ К₀=6∙10^-12 - (7∙10^-12) ∙5= - 29 пФ

К₀ - коэффициент усиления напряжения первого каскада УРЧ примем равным 5.

Так как в схеме используется биполярный транзистор типа KT315A

С₁₁ согласно таблице примем равным 6 пФ

С₁₂ согласно таблице примем равным 7 пФ

Согласно техническому заданию приемник будет работать в диапазоне КВ поэтому:

С_{L -} емкость катушки индуктивности примем равной 4 пФ

С_М - емкость монтажа примем равной 7 пФ

С_П =1,95∙10^-11 - 4∙10^-12 - 7∙10^-12 - 0,2²∙ (-2,9∙10^-11) =9,7∙пФ

Так как емкость подстроечного конденсатора положительная, производим сравнение с величиной С_L + С_М + n² С_ВХ

∙10^-12 + 7∙10^-12 + 0,2² + (-2,9∙10^-11) =9,8 пФ

из расчета видно что емкость С_П сравнима с этой величиной (т.е. имеет тот же порядок) следовательно можно считать, что выбранный переменный конденсатор обеспечивает заданное перекрытие.

Требуемая индуктивность контура определяется выражением:

мкГн

где f_МАКС - МГц; С - пФ; L - мкГн.

Теперь найдем максимальную допустимую неперестраиваемую ёмкость схемы ВЦ С_НП для ЧМ тракта:

=23,58∙пФ

Найдем ёмкость подстроечного конденсатора

С_П = С_НП - С_L - С_М - n² С_ВХ

n принимаем равным 0,2

С_ВХ=С₁₁ - С₁₂ К₀=3,5∙10^-12 - (0,7∙10^-12) ∙3= 1,4∙пФ

К₀ - коэффициент усиления напряжения первого каскада УРЧ примем равным 3.

Так как в схеме используется полевой транзистор типа КП301А

С₁₁ согласно таблице примем равным 3,5 пФ

С₁₂ согласно таблице примем равным 0,7 пФ

Согласно техническому заданию приемник будет работать в диапазоне УКВ поэтому:

С_{L -} емкость катушки индуктивности примем равной 4 пФ

С_М - емкость монтажа примем равной 6 пФ

С_П =2,376∙10^-11 - 4∙10^-12 - 6∙10^-12 - 0,2²∙7∙10^-13=13,5∙пФ

Так как емкость подстроечного конденсатора положительная, производим сравнение с величиной

С_L + С_М + n² С_ВХ, 4∙10^-12 + 6∙10^-12 + (0,2²∙1,4∙10^-12) =10,06∙пФ

из расчета видно что емкость С_П сравнима с этой величиной (т.е. имеет тот же порядок) следовательно можно считать, что выбранный переменный конденсатор обеспечивает заданное перекрытие.

Требуемая индуктивность контура определяется выражением:

мкГн

Дальнейший расчёт производится с учётом вида связи контура с антенной.

Трансформаторная связь с антенной

Могут быть выбраны два режима работы:

Первый - режим удлинения при f_0A < f_МИН, соответствующий понижению собственной частоты антенной цепи.

Второй - режим укорочения при f_0A > f_МАКС, соответствующий повышению собственной частоты антенной цепи.

Выбираем режим удлинения так как он обеспечивает большую равномерность коэффициента передачи напряжения по поддиапазону.

Коэффициент удлинения АМ тракта равен:

 отсюда выразим

где f_ОА - резонансная частота антенной цепи.

Найдем резонансную частоту антенной цепи f_0A=1,975 МГц

Значение g примем равным 2, При малых значениях g увеличивается коэффициент передачи напряжения входной цепи и его непостоянство при настройке на разные частоты поддиапазона (неравномерность).

Значение индуктивности катушки связи L_СВ рассчитаем из условия обеспечения резонанса антенной цепи на частоте f_0А

где q_C, q_L - коэффициенты разброса параметров антенн

Возьмем q_C = q_L и равным 2

С_А определяется в зависимости от диапазона частот С_А=70 пФ

L_A в диапазоне КВ равна 0

мГн

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи, соответствующего режиму согласования:

k_СВМИН =

для расчета этой формулы потребуется найти следующие величины:

_СВ = 2pf_МИН L_СВ d_СВ, примем d_СВ = 0,02; q_R = 1,5; r_A=80;

Эквивалентная добротность контура ВЦ при частоте настройки входного контура f₀ = 12.1∙МГцследовательно расчет значения оптимального коэффициента связи, в данном случае, будет производиться на этой частоте (т.к. в дальнейшем расчет резонансного коэффициента передачи будет производиться для трех частот). m - коэффициент включения, примем равным 0,3; тогда

Q_Э = 2pf₀ L_Э G_Э= 2∙3,14∙12,1∙10⁶∙3,456∙10^-11∙3,806∙10⁴ = 100,541

ГдеСм

мкГн

L_Э - индуктивность контуров преселектора на максимальной частоте поддиапазона. где С - пФ; f - МГц; L - мкГн;

Сэ_МИН = С_МИН + С_L+ C_М + С_ПСР + n² С_ВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора

Сэ_МИН =7∙10^-12+4∙10^-12+5∙10^-12+7∙10^-12+0,2²∙ (-2,9∙10^-11) =21,84 пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

Сп_СР = (Сп_МИН + Сп_МАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора.

Сп_СР = (2∙10^-12 + 8∙10^-12) /2=5 пФ

Найдем резонансный коэффициент передачи напряжения для трёх частот поддиапазона: f_н=3,95 МГц; f_c=8,025 МГц; f_в=12,1 МГц.

В режиме удлинения будем использовать формулу:

Далее найдем резонансный коэффициент передачи при частоте настройки входного контура f_c=8,025 МГц. Для его расчета понадобиться еще раз найти минимальное значение оптимального коэффициента связи, на данной частоте.

k_СВМИН =

где Q_э = 100,359

тогда

При f_н=3,95 МГц резонансный коэффициент передачи будет равен

 при Q_э = 100,177;

и минимальном значении оптимального коэффициента связи

k_{СВ МИН} =

Теперь произведем расчет для ЧМ тракта:

Найдем коэффициент удлинения:

 отсюда выразим

Найдем резонансную частоту антенной цепи f_0A=50 МГц

Значение g примем равным 2

Значение индуктивности катушки связи L_СВ рассчитаем из условия обеспечения резонанса антенной цепи на частоте f_0А где q_C = q_L возьмем равным 2

,мкГн

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

k_{СВ МИН} =

для расчета этой формулы нужно найти:

r_СВ = 2pf_МИН L_СВ d_СВ, примем d_СВ = 0,02; q_R = 1,5; r_A=80;

Далее найдем эквивалентную добротность контура ВЦ при частоте настройки входного контура f₀ = 100∙МГц коэффициент включения m - примем равным 3

Q_Э = 2pf₀ L_Э G_Э= 2∙3,14∙100∙10⁶∙8,676∙10^-13∙1,834∙10⁵ = 100,063

ГдеСм

мкГн

Сэ_МИН = С_МИН + С_L+ C_М + С_ПСР + n² С_ВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора:

Сэ_МИН =7∙10^-12+4∙10^-12+5+6∙10^-12+0,2²∙ (1,4∙10^-12) =19,56∙пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

Сп_СР = (Сп_МИН + Сп_МАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора.

Сп_СР = (1 + 4) /2=2,5∙пФ

Найдем резонансный коэффициент передачи напряжения для трёх частот поддиапазона: f_н=100 МГц; f_c=104 МГц; f_в=108 МГц.

В режиме удлинения будем использовать формулу:

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

Далее по техническому заданию требуется найти резонансный коэффициент передачи напряжения ещё для двух частот:

Q_Э = 2pf₀ L_Э G_Э= 2∙3,14∙104∙10⁶∙0,111∙1,381 = 100,065

ГдеСм

Сэ_МИН = С_МИН + С_L+ C_М + С_ПСР + n² С_ВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора:

Сэ_МИН =7∙10^-12+4∙10^-12+2,5∙10^-12+6∙10^-12+0,2²∙ (1,4∙10^-12) =19,56 пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

Сп_СР = (Сп_МИН + Сп_МАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора. Сп_СР = (1 + 4) /2=2,5 пФ

Для нахождения резонансного коэффициента передачи (на данной частоте) будем использовать формулу:

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

k_{СВ МИН} =

при частоте настройки входного контура f₀ = 108∙МГц

Q_Э = 2pf₀ L_Э G_Э= 2∙3,14∙108∙10⁶∙0,111∙1,33 = 100,068

ГдеСм

Определим резонансный коэффициент передачи (на данной частоте) используя формулу:

]

Расчёт сопряжения контуров входной цепи и гетеродина

Расчёт сопряжения контуров преселектора и гетеродина выполняется чаще всего на трёх частотах. Вычисляют отношение

n=f_ПР/f_СР,

где f_ПР - промежуточная частота, для АМ - тракта 465 кГц; для ЧМ - тракта 10,7 МГц.

 -

средняя частота сигнала;

f_{С MAX}, f_{C MIN} - максимальная и минимальная частоты сигнала соответственно.

По графику, (рис.2), определим ёмкость конденсатора С₂, включённого последовательно в контур гетеродина, а по графику, на рис.3, определим ёмкость конденсатора С₃, включённого параллельно в контур гетеродина.

Рис.2

Рис.3

Для АМ - тракта значение С₁ возьмем меняющимся в пределах от 7 до 250 пФ

далее по графикам найдем С₂ и С₃.

С₂ - примем равным 1930 пФ, а С₃=1,3 пФ Определим среднюю частоту поддиапазона МГц

Далее по графику, на рис.4, определим коэффициент α;

α=0,881

получим мкГн

Рис.4

Теперь определим значение индуктивности контура.

Так как мы знаем параметры контуров входной цепи и гетеродина, можно вычислить их резонансные частоты в нескольких точках и построить кривую сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Построим график сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Из графика видно что выбранные конденсаторы обеспечивают заданную перестройку по частоте.

Для ЧМ - тракта значение С₁ возьмем меняющимся в пределах от 7 до 15 пФ

тогда С₂=1950 пФ; а С₃=4,1 пФα=0,7 Средняя частота поддиапазона равна

МГц,  

получим

мкГн

,

Также построим график сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Из графика видно что выбранные конденсаторы обеспечивают заданную перестройку по частоте.

Принцип работы

В верхнем положении переключателя S1 работает ЧМ тракт, принятый антенной сигнал через катушку связи L1 поступает на входной резонансный контур образованный элементами L2, C1; перестройка контура производиться при помощи конденсатора С1. Далее сигнал поступает на УРЧ находящийся внутри микросхемы К174ХА15, работающую на колебательный контур L7, С8. Через связанный контур L3, С2 с контуром L7, С8 сигнал поступает на вход смесителя. Частота гетеродина задается элементами L4, С5, С6, С7 Полученная промежуточная частота 10,7 МГц, выделяется контуром L5, С9. Через катушку связи L6 сигнал ПЧ поступает на пьезофильтр и далее на тракт обработки ПЧ. Также с контура L5, С9 берется сигнал на систему АРУ. Тракт ПЧ построен на микросхеме К174ХА6 представляющий собой активные полосовые фильтры и также квадратурный детектор, а также детектор уровня входного сигнала, после детектирования через ФНЧ R7, С21 сигнал поступает на УНЧ.

В нижнем положении переключателя S1 работает АМ тракт принятый сигнал с антенны через катушку связи L9 поступает на резонансный контур L10, C26 настроенный на частоту принимаемого сигнала. Далее сигнал поступает на апереодический УРЧ затем на смеситель куда также подается частота гетеродина. Частота настройки гетеродина определяется контуром L11, С24, С25, С27. Перестройка гетеродина осуществляется переменным конденсатором С25. Полученный сигнал ПЧ выделяется контуром L15, С33 и подается на ФСС Z2, далее на микросхему К174УР10 которая компенсирует потери в пьезофильтре. Далее через ФСС Z3 сигнал поступает на УПЧ и затем на тракт обработки ПЧ который собран на микросхеме К237ХА2 представляющей собой АМ детектор с системой АРУ продетектированный сигнал поступает на УНЧ.

Список литературы

1.      Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. А.Н. Сиверса. М.: Сов. Радио, 1976.485 с. ил.

2.      Справочник "Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения". Воронеж: Изд-во Воронеж, 1994

.        Методические указания по курсовому проектированию радиоприёмных устройств аналоговых сигналов. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002.64с.

.        4. Аналоговые интегральные схемы. Под ред. А.Л. Булычева, В.И. Галкина, В.А. Прохоренко.: Минск "Беларусь" 1994

Приложение

Конденсатро К10 - 17а

Технические данные:

Пределы номинальных емкостей, пФ………3300 - 8200

Группа по температурной стабильности……М47

Номинальное напряжение, В………………..50

Резистор МЛТ-0,25

Технические данные:

Номинальная мощность ……….0.125 Вт

Температурный диапазон - …….55 - +125С

Рабочее напряжение ……………220В

Подстроечный конденсатор СТС - 0,38RA

Технические данные:

Емкость, пФ………………………..1,4 - 6,0

Температурный коэффициент………N350

Светодиод АЛ307В

Технические данные:

Длина волны света …………………….552…572 нм

Ток прямой …………………………. ….10 мА

Максимальное прямое напряжение……2.5 В

Диод КД522

Технические данные:

Максимальный прямой ток …………. ….100 мА

Максимальное обратное напряжение……30 В

Температура окружающей среды ………. - 50…+85С

Электролитический конденсатор

Технические данные:

Температурный диапазон ……. - 40°С + 85°С

Емкость, мкФ…………………. 2000 - 5000

Максимальное рабочее напряжение, В……16

Микросхемы

Микросхема К174ХА15 Функциональный состав и назначене выводов.

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………9±0,9

I_пот, мА………. ≤30

К_{у. U}, дБ………. ≥22

К_ш, дБ…………≤10

Функциональный состав: I - усилитель ВЧ, II - смеситель, III - фильтр НЧ, IV - усилитель АРУ, V - буферный усилитель, VI - гетеродин, VII - стабилизатор напряжения.

Назначение выводов: 1, 16 - выводы гетеродина, 2 - вход стабилизатора напряжения, питание (+Uп), 3 - вход смесителя, 4 - вход 2 смесителя, 5, 12 - общий, питание (-Uп), 6 - вход усилителя АРУ, 7 - вывод усилителя АРУ, 8 - выход УВЧ, 9, 10 - вывод УВЧ, 11 - выход усилителя АРУ, 13,14 - выходы сигнала промежуточной частоты, 15 - питание (+Uп).

Микросхема К174ХА6 Функциональный состав и назначене выводов.

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………12±1,2

I_пот, мА…….…. ≤16

К_г, %………..…1

U_{и. п min}, В………4,5

U_{и. п max}, В………18

U_{вых. НЧ}, мВ…….160

Многофункциональная микросхема. Предназначена для усиления, ограничения и детектирования ЧМ сигналов промежуточной частоты, бесшумной настройки на принимаемую станцию, формирования напряжений для индикатора напряженности поля и АПЧ радиовещательных УКВ ЧМ - приемников первого и высшего классов.

Назначение выводов:

- корпус; 2 - отключение АПЧ; 3 - фильтр; 4, 6 - фильтры НЧ; 5 - выход АПЧ; 7 - выход НЧ; 8, 11 - выходы ПЧ; 9, 10 - фазосдвигающие контуры; 12 - питание (+U_{и. п.)}; 13 - вход БШН; 14 - выход на индикатор; 15 - выход БШН; 16, 17 - блокировка; 18 - вход ПЧ.

Описание структурной схемы включения:

- усилитель-ограничитель; 2 - детектор уровня; 3 - частотный детектор; 4,7 - ключи; 5 - триггер; 6 - стабилизатор; 8 - усилитель.

Микросхема К174ХА2 Функциональный состав и назначение выводов

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………9±0,9

I_пот, мА………. ≤16

К_г, %…………10

U_{и. п max}, В………15

U_{вых. НЧ}, мВ…….60

Функциональный состав: I - усилитель ВЧ, II - усилитель АРУ, III - гетеродин, IV - смеситель, V - стабилизатор напряжения, VI - УПЧ, VII - усилитель АРУ.

Назначение выводов: 1 - вход 1 усилителя ВЧ, 2 - вход 2 усилителя ВЧ, 3 - вход усилителя АРУ усилителя ВЧ, 4,5,6 - выводы гетеродина, 7 - выход УПЧ, 8 - общий вывод, питание (-Uп), 9 - вход усилителя АРУ УПЧ, 10 - выход усилителя индикации, 11, 13 - выводы УПЧ, 12 - вход УПЧ, 14 - вход стабилизатора напряжения, питание (+Uп), 15, 16 - выходы смесителя.

Микросхема К174УР10 назначение выводов

- питание (+U_{и. п}); 2,3 - выходы; 5 - вход; 6 - питание (-U_{и. п})

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………12±1,2

I_пот, мА……….15…35

К_{у. U}, дБ…………21…30

U_{вх max}, мВ………300

Р_max, мВт………530

Микросхема К237ХА2 Функциональный состав

- усилитель промежуточной частоты; 2 - усилитель постоянного тока; 3 - амплитудный детектор; 4 - ДАРУ.

Усилитель промежуточной частоты с детектором АРУ, предназначенный для использования в приемниках АМ сигналов.

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………4±6,4

I_пот, мА………. ≤4

U_вх, мкВ………12…25

Р_пот, мВт………≤25

К_г, %.................. ≤3

R_вх, Ом…………430…1000

Микросхема К174УН7 назначение выводов

Усилитель мощности низкой частоты с номинальной выходной мощностью 4,5 Вт при нагрузке 4 Ом.1 - питание (+U_{и. п}); 4 - вывод; 5 - коррекция; 6 - обратная связь; 7 - фильтр; 8 - вход; 9 - корпус; 10 - эмиттер выходного транзистора; 12 - выход.

Предельные эксплуатационные параметры

U_{и. п}, В…………15±1,5

I_пот, мА………. 20

К_г, %.....2

U_{вх А max}, мВ………2

Р_max, Вт………4,5

S, мВ………….70