3. Обгрунтування та розрахунок схеми радіоприймального пристрою

Існують чотири основні блок-схеми радіоприймачів: прямого підсилення, регенеративний, надрегеративний і супергетеродина.

В даний час більше 90% радіоприймачів будуються за супергетеродинною схемою. Така блок-схема дозволяє отримати високу чутливість і хорошу вибірковість при дуже малому рівні спотворень. Блок схема супергетеродинного радіоприймача показана на рисунку 15.

Рисунок 15

3.1. Розрахунок преселектора

Сигнал від прийомної антени надходить на вхід приймача і, в першу чергу подається на блок преселектора. В преселекторі здійснюється виділення спектру корисного високочастотного сигналу від певного джерела, вибір якого здійснюється за допомогою елементів переналаштування контурів преселектора. В преселекторі здійснюється також попереднє підсилення сигналу. Необхідно відзначити, що від побудови блоку преселектора залежать такі якісні показники приймача як вибірковість по дзеркальному каналу, каналу прямого проходження і чутливість. Вибірковість забезпечується за рахунок амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) вхідний ланцюга (ВЦ) і резонансних контурів підсилювача високої частоти (ПВС). Чутливість приймача забезпечується застосуванням в ПВС активних малошумних елементів у поєднанні з максимально можливим коефіцієнтом передачі вхідного ланцюга в смузі пропускання.

Під преселектором у супергетеродинних радіоприймачах будемо ро­зуміти функціональні вузли, увімкнені між входом антени і входом пере­творювача частоти. Функціональна схема преселектора показана на рис. 16

Рисунок 16

Преселекгор має забезпечувати такі основні функції:

• подавления певною мірою позасмугових завад із частотами дзер­кального каналу каналу прямого проходження та інших побічних каналів;

• підсилення слабких сигналів із мінімальною зашумленіспо для досягнення високої реальної чутливості, оскільки коефіцієнт шуму ра­діоприймача (РП) дорівнює:

де і — відповідно коефіцієнт шуму і підсилення за потужніс­тю преселектора;

— коефіцієнт шуму перетворювача частоти.

Преселектори можна поділити на дві групи: пасивні і активні. Пасивні преселектори - одно- або багатоконтурне вхідне коло, яке зв’язує і узгоджує антенно – фідерний пристрій з активним елементом першого каскаду приймача (підсилювача радіочастоти або перетворювача частоти). Вхідні ланцюги можна класифікувати по ряду ознак. За частотним діапазонами розрізняють вхідні ланцюги приймачів помірно високих частот (довгих, середніх, коротких і метрових хвиль), в яких використовуються контури із зосередженими постійними, і приймачів надвисоких частот (дециметрових, сантиметрових, міліметрових хвиль), в яких застосовуються коксіальні, полоскові, мікрополоскові і порожнисті резонатори.

За характером антени розрізняють вхідні ланцюги, що працюють з налаштованою і неналаштованою антеною. За способом налаштування контурів розрізняють вхідні ланцюги з налаштуванням на фіксовані частоти і діапазонні вхідні ланцюги, вважаючи, що налаштування здійснюється зміною ємності контурів. За кількістю контурів розрізняють в основному одноконтурні та двоконтурні вхідні ланцюги. Аперіодичні і багатоконтурні вхідні ланцюги застосовуються порівняно рідко. По виду зв'язку з антеною розрізняють вхідні кола з індуктивним, ємнісним, безпосереднім та комбінованим зв'язком. Основні схеми включення антени з контуром показані на рис. 17

а) безпосередній б) ємнісний в) індуктивний г) комбінований

Рисунок 17

Якщо пасивні преселектори вмикаються як навантаження активних елементів, то такі преселектори стають активними. Активні преселектори (селективні підсилювачі), що забезпечують необхідне підсилення сигналу до перетворювача частоти, значною мірою впливають на коефіцієнт шуму, а також на чутливість приймача, сприяючи за рахунок вибіркового навантаження також і поліпшенню селективних властивостей. Активні преселектори різняться насамперед типами активних елементів, ефективність використання яких суттєво залежить від діапазону приймальних радіочастот. Вибір активного елемента (транзистора біполярного або польового, інтегральної схеми серії УВ або УД і т. ін.), так само як і схемної реалізації ПСЧ, необхідно проводити з урахуванням забезпечення основних електричних показників функціонального вузла. До них належать:

• резонансний коефіцієнт підсилення за напругою К₀ або за потужністю

• де G_H і G_BX — відповідно провідність навантаження і вхідна провідність активного елемента;

• смуга пропускання ;

• частотна селективність при великих і малих розладах ;

• коєфіцієнт шуму, який не повинен перевищувати допустимого значення; стійкість параметрів і характеристик ПСЧ (відсутність само­збудженння).

Функціональна схема активного преселектора показана на рис. 18

Рисунок 18

У дециметровому діапазоні хвиль застосовуються коаксіальні і полоскові резонансні лінії. У більшості схем вхідних ланцюгів приймачів зустрічаються паралельні резонансні контури. Тому основними типами контурів є четвертьхвилевий відрізок замкнутої або напівхвилевий відрізок розімкненої лінії. Вхідний опір таких ліній при налаштуванні в резонанс має велику величину і є чисто активним. При розладі в ту або іншу сторону від резонансу вхідний опір зменшується і набуває ємнісний або індуктивний характер. Як відомо, саме так змінюється поблизу резонансної частоти повний опір паралельного коливального контуру.

Резонансні лінії, що працюють в якості коливального контуру, володіють високою добротністю, величина якої може доходити до декількох тисяч, причому з підвищенням частоти добротность збільшується.

Розрахунок преселектора скаладється з наступних пунктів.

3.1.1. Для резонансної частоти контура , розраховуємо ємність контура.

де, - хвильовий опір лінії (70 Ом)

- електрична довжина лінії (40⁰)

3.1.2. Характеристичний опір контура розраховуємо за формулою

3.1.3 Єквівалентне затухання контура розраховуємо за формулою

де, - смуга пропускання контура (6 МГц)

3.1.4 Єквівалентна провідність контура вхідного ланцюга розраховуємо за формулою

3.1.5 Коєфіцієнт трансформації при заданій смузі пропускання в режимі узгодження розраховуємо за формулою

де, - вхідна провідність підсилювача радіочастоти ( )

- резонансна провідність ненавантаженого контуру вхідного ланцюга на резонансній частоті ( )

3.1.6 Для узгодження навантаження з антеною, розраховуємо коєфіцієнт трансформації

де, - провідність фідера ( )

3.1.7 Коєфіцієнт передачі вхідного ланцюга при узгодженні розраховуємо за формулою

3.1.8 Розраховуємо ємність підстроєчного конденсатора за формулою

де, - вхідна ємність першого каскаду приймача

3.1.9 Розраховуємо селективність по дзеркальному каналу

де, - проміжна частота

_{Розрахувавши селективність по дзеркальному каналу} , яку забезпечує одиничний резонансний контур, можна зробити висновок, що орієнтовно достатньо одного резонансного контуру, щоб забезпечити необхідну селективність по дзеркальному каналу

_{Схема обраного преселектора показана на рис. 19}

Рисунок 19