Проектирование средневолнового супергетеродинного приёмника

Усилитель высокой частоты

В качестве УВЧ я взял микросхему ИМС КА175УВ4 (рис.1), которая представляет собой однокаскадный дифференциальный усилитель, предназначенный для усиления сигналов высокой частоты.

Микросхема состоит из дифференциальной пары транзисторов, генератора стабильного тока (ГСТ) на транзисторе и цепи смещения, состоящей из резисторов и транзистора в диодном  включение. Цепь смещения служит для задания режима работы ГСТ и температурной стабилизации этого режима.

По своим характеристикам микросхема полностью подходит для моего приёмника как по частоте, так и по усилению.

Электрические параметры:

1.      Ток потребления Iпот не более 1,8 – 3 мА.

2.      Коэффициент шума Кш не более 10 дБ.

3.      Коэффициент АРУ Кару не менее 60 дБ.

4.      Верхняя граничная частота fв гр. не менее 100 МГц.

5.      Коэффициент усиления от 100 до 130.

Предельные эксплуатационные параметры:

1.       Uпит. min=3В; Uпит. max=9,5В.

2.       Входное дифференциальное напряжение от –2 до +2В.

3.       Входное синфазное напряжение от 2 до 4,4В.

Выбор транзисторов преобразовательной части

1.     Выбираем тип транзистора. В каскаде промежуточной частоты наиболее часто применяют высокочастотные транз,исторы марки ГТ. Возьмем транзистор типа ГТ310Д. Его параметры:

h21э=20 – 70; |h21э |=4 на fиз=20 МГц; h11б=38 Ом; h22б=3 мксм; Ск=5 пФ; __к=500 нс; Uк=-5В; Iк=1 мА.

2. Рассчитываем граничную частоту:

. , где .

Так как, то транзистор выбран правильно.

Сохраним Uкэ=-5В, Iк=1 мА.

3.      Определяем активные и реактивные составляющие Y-параметров на fmax. Для этого предварительно находим коэффициенты.

а= fmax /fy21э =2,5/30,4=0,082; b= fmax /( fиз|h21э |)=2,5/20*4=0,031;

Y21э =1/ h11б =1/38=26 мсм.

|Y21э |= Y21э 26 мсм.

.

Находим выходную емкость:

С22э = Ск /(1+а2)= Ск=5 пФ.

4. Определяем активные и реактивные составляющие Y-параметров на промежуточной частоте.

а=0,465/30,4=0,015; b=0,465/80=0,0058.

.

.

5.      Вычисляем параметры транзистора в режиме преобразования.

.

.

.

С11пр= С11э =49,2 пФ

С22пр= С22э =1802 пФ.

Расчет преобразователя частоты.

Полный расчет преобразователя частоты слагается из рассчета элементов контура гетеродина и смесительной части.

Расчет элементов контура гетеродина.

Расчет элементов контура гетеродина производится из условий обеспечения сопряженной настройки контуров при помощи одной ручки.

Исходные данные:

1.      fmin=0.5 МГц; fmax=2,5 МГц.

2.      fпр.=465 кГц.

3.      Индуктивность контура входной цепи и УВЧ L=94 мкГн

Требуется определить:

1.      Индуктивность гетеродинного контура Lг .

2.      Емкость конденсаторов.

Порядок расчета:

1.      Выбираем переменный конденсатор и принимаем емкость схемы равной значению Ссх для контуров входной цепи и УВЧ, значит С= Ссх =20 пФ

2.      Находим вспомогательный коэффициент

n= fпр /fср , где fср =( fmax+ fmin)/2=(2.5+0.5)/2=1,5 МГц  n=0,465/1,5=0,31.

3.      Определяем Сmax = Ск max + Сcх , где Ск max =180 пФ. Сmax гет =180+20=200 пФ.

4.      Определяем индуктивность контура гетеродина:

, значение  находим по графику фиг. 9.221, =0,6. .

5.      Определяем емкость последовательного конденсатора по графику фиг. 9.231 С=500 пФ

6.      Определяем емкрсть параллельного конденсатора по графику фиг. 9.241 С=6 пФ.

Расчет смесительной части

Исходные данные:

fпр =465 кГц; кор= 0,21; 2_f=8,75 кГц; кпр. з. >=10,

Транзистор ГТ310Д:

Sпр =10 мсм; g22пр =7,4 мксм; С22пр =18,2 пФ.

Транзистор каскада ШУПЧ ГТ310Д:

g11 =0,53 мсм; С11 =50 пФ.

1. Находим значение сопротивления R=__ф из условия, чтобы кпр = Sпр *R* кор * p1* p2  было не менее заданного усиления кпр. з. . Принимая полное включение фильтра со стороны коллектора (p1 =1) и заменяя p2 его значением получаем:

R>= кпр. з. /( к2ор * S2пр * Rвх), где Rвх =1/ g11 =2 кОм, R=100/(0,044*10*2)=11,4 кОм.

Принимаем R=20 кОм.

Находим Rвых. пр. =1/ g22 пр =106 /7,4=135 кОм, так как R< Rвых. пр. , то рассчитываем шунт.

Rш =R* Rвых. пр. /( Rвых. пр. -R)=20*135/(135-20)=23 кОм.

Выбираем номинал Rш =22 кОм. Пересчета сопротивления не требуется.

2. Определяем коэффициент включения ФСС со стороны базы:

3. Вычисляем элементы ФСС:

. Номинал С1=18 пФ.

. Номинал С2 =1800 пФ.

. Номинал С3 =1000 пФ.

. Номинал С4=1000 пФ.

С[пФ];R[кОм];L[мкГн];fпр и 2F[кГц];

4. Коэффициент усиления преобразователя.

Условие кпр > кпр. з. выполнено.

Расчет широкополосного усилителя промежуточной частоты.

Исходные данные:

1.

2.

3.

4.ГТ310Д

Требуется определить:

1. Параметры контура L, C, Q.

2. Коэффициенты включения p1и p2 .

3.Индутивность катушек связи.

Порядок расчета:

1. Определяем полосу пропускания ШУПЧ

2. Находим эквивалентную добротность контура

3. Вычисляем коэффициент устойчивого усиления

4. Выбираем схему ШУПЧ, для этого определяем кшпч /куст . Если это отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации.

кшпч /куст =20/21=0,95, значит выбираем схему без нейтрализации.

5. Определяем p2 контура к входу последующего каскада, полагая при этом p1 =1.

           , так как последующий каскад является детекторным, то

6. Рассчитываем характеристическое сопротивление контура из условия обеспечения усиления кшпч :

7. Эквивалентная проводимость контура.

8. Собственная проводимость:

9. Определяем параметры контура:

10. Рассчитываем индуктивности катушек связи. Используем автотрансформаторную связь с последующем каскадом.

Расчет диодного детектора

Исходные данные:

1.

2.

3.

4.

5.

1	2