3. Выбор и обоснование структурной схемы.

Обоснование структурной схемы включает в себя:

- выбор значения промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;

- выбор элемента настройки и обоснование способа настройки;

- выбор детектора приемника;

- выбор активных приборов (АП) ВЧ тракта и проверку возможности удовлетворения требований ТЗ при выбранной элементной базе;

- выбор ИМС УЗЧ и типа динамической головки;

- выбор узлов схемы питания приемника.

3.1. Выбор значения промежуточной частоты

Число преобразований частоты в приемнике и значение промежуточной частоты fПЧ выбирается, в первую очередь, из условий обеспечения требований по ослаблению зеркального (σЗК) и соседнего (σСК) каналов, а также с учетом других факторов. В проектируемых приемниках эти требования обычно могут быть обеспечены при использовании одного преобразования частоты и стандартного значения fПЧ. В бытовой аппаратуре приняты следующие значения fПЧ:

- 465 кГц в радиовещательных приемниках АМ сигналов (диапазоны ДВ, СВ, КВ);

- 10.7 МГц в радиовещательных приемниках ЧМ сигналов (диапазон УКВ);

- 500 кГц в приемниках ОМ сигналов (диапазон КВ).

В данном случае для нашего приёмника значение fПЧ=465 кГц.

 3.2. Выбор системы тракта ПЧ и преселектора.

Основную роль в формировании резонансной характеристики приемника и обеспечении требований ТЗ по ослаблению соседнего канала играет тракт промежуточной частоты. Полоса пропускания приемника (ΔFПР) приблизительно равна полосе пропускания тракта ПЧ. Исключение составляют приемники ДВ и СВ диапазонов, где полоса пропускания приемника оказывается более узкой, чем полоса пропускания тракта ПЧ.Значение ΔFПР определяют следующим образом:

ΔFПР = ΔFС + 2 (ΔfПЕР + ΔfПР ),

где ΔFС - полоса частот принимаемого сигнала; ΔfПЕР иΔfПР - нестабильности частот передатчика и приемника.

Для АМ сигнала: ΔFС = 2 FВ ;

ΔFС = 2 FВ = 2*4 = 8 кГц

3.3. Определение числа и типа избирательных систем преселектора

Число избирательных систем преселектора в каждом диапазоне определяют исходя из заданного ослабления зеркального канала (σЗК), которое должно обеспечиваться на максимальной частоте диапазона (f0 = fМАКС), т.е. в “худшей точке”.

Задаемся значением конструктивной (максимальной реализуемой на данной частоте) добротности контура преселектора QК.

Ориентировочные значения QК следующие:

в диапазоне

ДВ - от 40 до 60,

СВ - от 50 до 80,

КВ - от 80 до 180,

УКВ - от 60 до 120.

Выбираем значение QК = 100 для приёмников СВ.

Оцениваем значения добротности эквивалентного контура QКЭ = (0.6...0.8)QК и его полосы пропускания DFКЭ = f0 / QКЭ.

QКЭ = (0.6...0.8)QК =0,7*100 = 70

DFКЭ = f0 / QКЭ = 1605/70 = 22,9

Рассчитываем крутизну характеристики избирательности преселектора (в децибелах на декаду), при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаблению зеркального канала:

,

где 3 дБ - ослабление на границах полосы пропускания.

γпрес = (40-3)/ (3,27-1,36) = 19,37

Рассчитываем число колебательных контуров преселектора

mПРЕС = round ( gПРЕС / 20) ,

где round означает округление аргумента до ближайшего целого, превышающего аргумент; 20 дБ/дек - крутизна характеристики избирательности одного колебательного контура за пределами полосы пропускания.

mПРЕС = round ( gПРЕС / 20) = 19,37 / 20 = 1,709 = 1

При mПРЕС = 2 в преселекторе целесообразно использовать одноконтурное входное устройство и резонансный УРЧ, который помимо дополнительного ослабления помех обеспечивает снижение коэффициента шума приемника.

Приняв решение о числе колебательных контуров преселектора и значении их добротности, проверяем выполнение требования ТЗ по ослаблению помехи с частотой, равной промежуточной (sПЧ), на частоте диапазона (f0), ближайшей к fПЧ :

sПЧ = mПРЕС * 10 * lg (1 + xПЧ2 ),

где xПЧ = QКЭ ( fПЧ / f0 - f0 / fПЧ ).

xПЧ = QКЭ ( fПЧ / f0 - f0 / fПЧ )= 35 (465/1605 – 1605/465) = 70 (0,29 – 3,45) = - 221,2

sПЧ = mПРЕС * 10 * lg (1 + xПЧ2 )= 1*10* lg (1+12232,36) = 10 lg(12233,36)=10*4,68=46,8

Выяснили, что ТЗ выполняется.

3.4. Выбор блока переменных конденсаторов

Для настройки транзисторных радиоприемников на волну принимаемой радиостанции применяются односекционные и двухсекционные блоки конден­саторов переменной емкости (КПЕ) с воздушным и с твердым диэлектриком. В качестве диэлектрика используется пленка из фторопласта или полиэтилена. У большинства блоков КПЕ с твердым диэлектриком на крышке блока уста­новлены четыре подстроечных конденсатора емкостью от 2—3 до 10—12 пф, которые используются в контурах входной цепи и гетеродина диапазонов дв и св.

Некоторые из блоков КПЕ имеют встроенные в корпус шарико­вые верньеры, которые обеспечивают замедление вращения оси роторов в 2,5—3 раза относительно секции пла­стин ротора. Первоначально блок переменных конденсаторов выбирают по справоч­никам радиодеталей, выпускаемых промышленностью, а также по дан­ным, приведенным в описаниях промышленных и любительских радиоприемников. Для предварительной ориентировки при выборе блока переменных конденсаторов его крайние емкости следует брать в пределах, указанных в таблице1. При этом рекомен­дуется за исходную брать минимальную частоту диапазона или самого низ­кочастного поддиапазона.

Таблица 1.

КПЕ с воздушным диэлектриком имеют лучшую температурную стабильность,

КПЕ с твердым диэлектриком обладают меньшими габаритами и лучшей устойчивостью к механическим воздействиям.

Рисунок 2.

На рисунке 2 представлена электрическая схема входного емкостного контура, отвечающего за настройку радиоприёмника на определённую частоту, так называемый «блок конденсаторов».

Расчёт блока конденсаторов начинается с расчёта крайних частот поддиапазонов с запасом.

F’max = 1.02* Fmax = 1.02*1605 = 1640 кГц

F’min = 0.98* Fmin = 0.98*520 = 509.6 кГц

Коэффициенты перекрытия поддиапазонов:

К’пд = F’max/F’min = 1640 / 509,6 = 3,22

Эквивалентная ёмкость схемы при использовании конденсатора КПТМ-4(данные взяты из таблицы 2):

Смах = 260 пф ; Сmin = 5 пф ;

Сэ = (Смах- К’пд 2 * Сmin) / (К’пд 2 -1) = (260 – 3,22 2 * 5) / (3,22 2 – 1) =

= (260-10,37*5) / (10,37 – 1) = 208 / 9,37 =  22,2 пф  

Так как Сэ>0, определяем действительную ёмкость схемы для контура входной цепи:

С сх = См + СL

где См – ёмкость монтажа;

       СL – собственная ёмкость катушки контура, данные берутся согласно таблице 3;

ОРИЕНТИРОВАЧНЫЕ ЁМКОСТИ МОНТАЖА И КАТУШЕК

Таблица 2.

С сх = См + СL = 10 + 5 = 15 пф

Дополнительная ёмкость:

Сдоб = С э – С сх = 22,2 – 15 = 7,2 пф.

Так как Сдоб > 0, то блок конденсаторов выбран правильно.

Эквивалентная ёмкость контура входной цепи в диапазоне СВ:

 С‘э = (Сmin + С э) … (Смах + С э) = (5 + 22,2) … (260 + 22,2) = 27 … 282 пф.

При механической настройке блоком КПЕ каждая из секций блока подключается к своему контуру (входного устройства, УРЧ, гетеродина). При повороте ротора конденсатора изменение емкости происходит одновременно во всех контурах. Для обеспечения минимальной погрешности сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина в контур гетеродина включены специальные конденсаторы сопряжения (рис.2).

3.5. Выбор детектора сигнала

В качестве детектора АМ сигнала предпочтительно использовать последовательную схему диодного детектора, но так как элементная база промышленности всё больше и больше выпускается во много функциональных микросхемах, то можно использовать в качестве детектора микросхему. Детектор однополосного сигнала можно выполнить с использованием аналогового перемножителя на микросхеме К174ПС1 на один вход которого подается детектируемый сигнал, а на второй - опорное колебание частоты несущей от специального генератора. В схеме опорного генератора рекомендуется использовать кварцевый резонатор. Выполнить генератор можно либо на отдельном транзисторе, либо на микросхеме К174ПС1. Напряжение сигнала на входе такого детектора должно составлять UВХ Д = 10...20 мВ.

Рисунок 3.