 |
Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта радиочастоты
|
|
|
|
Определение эквивалентной дробности и числа контуров тракта РЧ производится исходя из необходимости одновременного обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу и допустимого ослабления на краях сквозной полосы пропускания, принятого для тракта РЧ.
В диапазонах ПВ, КВ и УКВ расчет достаточно провести для одного более высокочастотного поддиапазона.
Порядок расчета:
1 Задаемся ориентировочным числом одиночных контуров тракта РЧ (ВЦ и УРЧ), которые настраиваются на частоту принимаемого сигнала и обеспечивают избирательность по зеркальному, прямому (на частоте f пр) и другим побочным каналам приема.
Рекомендуется начинать расчет с числа одиночных контуров nc=1 (только во входной цепи), но не более nc=3.
2 Определяем максимальную дробность контуров QП, при которой ослабление на краях полосы пропускания не превышает допустимого значения для худшего случая на частоте 
, (35)
где - минимальная частота поддиапазона, кГц,
П - сквозная полоса пропускания радиотракта по п.3.2.,кГц;
- ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта РЧ в п.3.5., раз.
3 Необходимая добротность контуров QИ, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу для худшего случая на частоте 
а) при использовании одноконтурной ВЦ с индуктивной или внутриемкостной связью с антенной
; (36)
б) при использовании одноконтурной ВЦ с внешнеемкостной связью с антенной
(37)
в) при использовании ВЦ с магнитной антенной (МА)
(38)
где 
- частота зеркального канала для верхней настройки гетеродина;
- максимальная частота подиапазона;
- промежуточная частота;
- избирательность по зеркальному каналу из Т3, раз;
|
|
|
- число одиночных избирательных контуров.
При выборе способа связи ВЦ с электрической ненастроенной антенной (наружной или встроенной штыревой) предпочтение следует отдавать индуктивной связи, которая имеет по сравнению с внешнеемкостной связью следующие преимущества:
- больший по величине и более равномерный по поддиапазону коэффициент передачи ВЦ;
- меньшая расстройка, вносимая антенной;
- более высокая избирательность по зеркальному каналу.
Применение внешнеемкостной связи оправдано только в РП невысокого класса в поддиапазонах КВ и диапазонах УКВ с небольшим коэффициентом перекрытия (
).
Внутриемкостная связь не уступает индуктивной по избирательности, но ограничивает коэффициент перекрытия по частоте при перестройке с помощью КПЕ (или варикапа) и существенно усложняет коммутацию поддиапазонов. Применяется реже внешнеемкостной, в основном при перестройке контуров РП индуктивностью (ферровариометром), например в автомобильных РП [13.14].
4 Наибольшее значение эквивалентной дробности контура, которую можно реализовать с учетом шунтирующего действия входных и выходных проводимостей транзисторов УРЧ и смесителя
(39)
где 
- коэффициент шунтирования контура транзисторами;
- конструктивная дробность контура.
Ориентировочные значения величин и для контуров тракта РЧ приведены в таблице 4.
Первоначально рекомендуется задаваться меньшими значениями коэффициента из приведенных в таблице 4. В дальнейшем при необходимости можно увеличить значение , но учитывать, что это ведет к снижению коэффициентов включения в контур и, как следствие, уменьшению коэффициентов передачи ВЦ и УРЧ.
Таблица 4
| Диапазон | Значения конструктивной добротности для контуров тракта РЧ
| Коэффициент шунтирования
| |||
| без сердечника | с ферритовым сердечником | МА с ферритовым сердечником | БТ | ПТ | |
| ДВ СВ, ПВ КВ УКВ | 20 – 40 30 – 100 50 – 150 70 – 200 | 80 – 120 100 – 150 100 – 200 (70 - 200)* | 120 – 250 150 – 300 100 – 200 – | 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8 0,5 – 0,8 | 0,9 – 1 0,9 – 1 0,8 – 0,9 0,5 – 0,8 |
| * с ферритовым или немагнитным сердечником |
|
|
|
5 В результате расчета добротностей по пп.2, 3, 4 необходимо выполнить два условия:
1) 
(40)
2) 
(41)
При не выполнении условия 1)нужно увеличить 
, перераспределив МВ в таблице 2 (п.3.5) в указанных пределах и пересчитать QП, если этой меры недостаточно – увеличить число контуров nc или лучше применить во входной цепи двухконтурный полосовой фильтр [3].
При невыполнении условия 2) нужно взять большие значения для и 
из таблицы 4, если этой меры недостаточно – увеличить число контуров nc.
При выполнении условий 1) и 2) выбираем эквивалентную дробность контуров 
на частоте 
равной или чуть большей 
, но не больше 
и 
.
6 Перестройка РП на более низкую частоту с помощью КПЕ или варикапа сопровождается увеличением эквивалентной емкости контура С э и уменьшением его волнового сопротивления 
, что приводит к ослаблению шунтирующего действия транзисторов и увеличению эквивалентной дробности контура до значения 
на частоте 
.
определяем из следующих соотношений:
(42)
где 
- эквивалентное затухание контура на частоте 
;
- эквивалентное затухание контура на частоте ;
- затухание, вносимое в контур на частоте ;
- затухание, вносимое в контур на частоте ;
- собственное затухание контура.
Полученное значение 
должно соответствовать условию
3) 
. (43)
При невыполнении условия 3) нужно последовательно произвести последующие действия с соответствующим пересчетом по пп. 1-6:
- уменьшить 
в п.5 до значения 
;
- выбрать меньшее значение и большее значение из таблицы 4, при соблюдении условия 2);
- увеличить и 
, перераспределить МВ в таблице 2(п. 3.5) в указанных пределах;
- увеличить число контуров nc.
Для растянутых поддиапазонов КВ и отдельных УКВ1,УКВ2 расчет по формулам (42) можно не производить, т.к. различие и будут незначительными из-за малого 
, и принять 
.
7 Определяем фактическое значение избирательности по зеркальному каналу тракта РЧ для худшего случая на частоте :
а) при использовании одноконтурной ВЦ с индуктивной или внутриемкостной связью с антенной
|
|
|
; (44)
б) при использовании одноконтурной ВЦ с внешнеемкостной связью с антенной
; (45)
в) при использовании ВЦ с МА
; (46)
8 Фактическое значение ослабления на краях сквозной полосы пропускания радиотракта, вносимое трактом РЧ для худшего случая на частоте
. (47)
9 Избирательность по прямому каналу 
тракта РЧ для худшего случая на крайней частоте поддиапазона 
ближайшей к в соответствии с порядком п.7
а) 
; (48)
б) 
; (49)
в) 
, (50)
где f – крайняя частота поддиапазона, ближайшая к f пр ;
для диапазонов ДВ-КВ при 
:
, на ДВ,
, на СВ-КВ;
для диапазонов УКВ при 
;
- эквивалентная добротность контура на крайней частоте поддиапазона f ( или ).
Полученное значение 
необходимо сравнить с требуемым по ТЗ и сделать вывод о необходимости введения в тракт РЧ заградительного фильтра (фильтра-пробки) на частоту для дополнительного ослабления прямого канала. Если РП имеет несколько поддиапазонов, то необходимо учесть, что на более низкочастотных поддиапазонах, расположенных ближе к , избирательность будет меньше, чем на более высокочастотном поддиапазоне.
В п.3.6 ПЗ необходимо:
- произвести расчет по пп. 1-9;
- произвести сравнительную оценку полученных значений 
с заданными в Т.3 и в п.3.5;
- сделать выводы о необходимости включения в тракт РЧ избирательных каскадов УРЧ и заградительного фильтра на частоту . Количество каскадов УРЧ 
.
Пример 5. Определить основные параметры избирательной системы тракта радиочастоты диапазона СВ переносного приемника.
Исходные данные:
- крайние частоты диапазона 
;
- избирательность по зеркальному каналу 
;
- сквозная полоса пропускания радиотракта 
;
- ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта РЧ в п.3.5 
;
- промежуточная частота ;
- избирательность на промежуточной частоте 
;
- входная цепь приемника содержит магнитную антенну.
Расчет:
1 Задаемся числом одиночных контуров тракта РЧ 
(только во входной цепи).
2 Определяем максимальную добротность контура , обеспечивающую заданное ослабление на краях полосы по формуле (35)
|
|
|
.
3 Необходимая добротность контура, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу при использовании ВЦ с МА по формуле (38)
,
где 
- частота зеркального канала для верхней настройки гетеродина.
4 Выбираем по таблице 4 для контура МА:
- коэффициент шунтирования контура транзистором 
;
- конструктивную добротность контура 
;
Определяем наибольшее реализуемое значение эквивалентной добротности контура по формуле (39)
.
5 В результате расчета добротностей выполняется два условия (40), (41):
1) 
,
2) 
.
Принимаем на частоте f’max Qэmax = 54
6 Определяем на частоте f’min Qэmin по формулам (42)
где 
– эквивалентное затухание контура на частоте f ’min;
– затухание, вносимое в контур на частоте f ’max;
– затухание, вносимое в контур на частоте f ’min;
– эквивалентное затухание контура на частоте f ’max;
– собственное затухание контура.
Полученное значение Qэmin удовлетворяет условию (43):
3) 
.
Округляем до Qэmin = 96.
7 Определяем фактическое значение избирательности по зеркальному каналу тракта РЧ для худшего случая на частоте по формуле (46)
8 Фактическое значение ослабления на краях сквозной полосы пропускания радиотракта, вносимое трактом РЧ для худшего случая на частоте f ’min по формуле (47)
9 Избирательность по прямому каналу тракта РЧ для худшего случая на крайней частоте поддиапазона ближайшей к f пр по формуле (50)
В результате расчета получили, что тракт РЧ должен содержать один контур, nс = 1 (ВЦ с МА), с эквивалентной добротностью на крайних частотах диапазона Qэmin = 96, Qэmax = 54.
При этом тракт РЧ обеспечивает:
– избирательность по зеркальному каналу 
З ≥ 34 дБ, что соответствует заданной в ТЗ (34 дБ);
– ослабление на краях сквозной полосы, вносимое трактом РЧ П ТРЧ ≤ 5,1 дБ, что меньше принятого значения в п. 3.5 (6 дБ);
– избирательность по прямому каналу ≥ 25,9 дБ, что меньше требуемой в ТЗ (30 дБ). Для обеспечения требуемой избирательности по прямому каналу необходимо включить в тракт РЧ заградительный фильтр на частоту f пр.
|
|
|
