Оценка и распределение усиления приемника

Распределение усиления в приемнике определяется двумя противоречивыми условиями.

С одной стороны, следует стремиться к увеличению усилению во входных цепях и первых каскадах приемника, так как чем больше коэффициент усиления по мощности первого и следующего за ним каскадов, тем меньше общий коэффициент шума приемника и лучше его чувствительность [17].

С другой стороны, усиление во входных каскадах приемника с точки зрения многосигнальной избирательности должно быть небольшим, чтобы амплитуда (полезного и мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и последующих каскадов усиления сигнальной частоты.

Таким образом минимальный сигнал на входе приемника - 36 мкВ

Необходимый уровень сигнала на входе АЦП- 0.24 В.

Рассчитываю необходимое усиление, обеспечиваемое трактом приемника:

K= 0.24/0.000036= 6667 раз

РТФ КП.468730.024 ПЗ

Перевожу разы в дБ= 77 дБ.

 

Рассчитанное усиление необходимо распределить по всему аналоговому тракту радиоприемного устройства.

Преселектор по схеме ППФ Саллена- Кея обладает единичным усилением (не ослабляет и не усиливает сигнал). Первый преобразователь частоты тоже не усиливает проходящий сигнал, а в некоторой мере вносит дополнительные ослабления. И логично, что основное усиление сигнала будет осуществлено в тракте усилителя первой промежуточной частоты. Что бы обеспечить необходимый уровень сигнала на выходе, предварительно выбираю 2 каскада на широкополосном усилителе. Более точные данные будут получены после компьютерного моделирования.

Результаты расчета структурной схемы приемника привожу в виде таблицы

 

Таблица 1.2 – Основные параметры структурной схемы приемника

Название параметра	Значение параметра
Число каскадов УРЧ
Число каскадов УПЧ
Первая промежуточная частота, МГц
Вторая промежуточная частота, кГц

 

Оконечный вариант структурной схемы проектируемого приемника привожу в приложении А.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РТФ КП.468730.024 ПЗ

2. Расчет приемника на уровне принципиальных схем

Расчет преселектора

Преселектор необходим для подавления первой зеркальной частоты и предварительной селекции сигнала. В п. 1.5 в качестве преселектора был выбран совмещенный фильтр Саллена- Кея с единичным усилением. Расчет проведен в программной среде MathCad 15 по методике предложенной в [18].

Первая промежуточная частота: fпч1 = 60 МГц;

Частота сигнала: f0 = 25,75 МГц;

Полоса пропускания контура: ∆f = 1,3 МГц;

 

Произвожу расчет элементов для преселектора в программной среде MathCad.

 

fср вч=25.65 Мгц

fср нч:= 26100 кГц

Ф

Ф

Ом

 

(2.1)

 

R1= 1/6.48×1.14×40×10^-12×26.1×10⁶= 56.27 Ом

R1= R2

С1:= 1×10^-9Ф

С1= С2

По формуле 2.1

R3= 1/6.48×1.14×1×10^-9×26.1×10⁶= 112 Ом

R2= R1/2= 56.27 Ом

В качестве усилительного элемента в ФНЧ выбираю операционный усилитель MAX4186ESD+, а в ФВЧ- широкополосный операционный усилитель MAX4454ESD+. На рис. 2.1 привожу схему, собранную для моделирования в программной среде Multisim 13 и экспериментально доказываю верность расчетов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РТФ КП.468730.024 ПЗ

Рисунок 2.1 – схема эксперимента по исследованию УРЧ

 

С помощью измерителя АЧХ (плоттера Боде), снимаю АЧХ рассчитанного преселектора и привожу данные на рисунке.2.2

 

Рисунок 2.2 – АЧХ спроектированного преселектора

 

На АЧХ виден процесс перемножения полос ФНЧ с ФВЧ. В полосе сигнала, спроектированный преселектор не оказывает ослабления на полезный сигнал.

Следующим этапом модеоирования будет проверка подавления первой зеркальной частоты. Для этого передвигаю маркер на значение зеркальной частоты (2.2) и наблюдаю уровень сигнала (рисунок.2.3).

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РТФ КП.468730.024 ПЗ

Рисунок 2.3- значение сигнала на зеркальной частоте

 

Анализируя полученные данные, делаю вывод: ослабление зеркальной частоты соответствует требованиям ТЗ. Следовательно разработка схемы выполнена правильно и спроектированный преселектор удовлетворяет требованиям ТЗ. Однако, полоса пропускания преселектора получилась довольно широкой, что приведет к появлению интермодуляционных искажений. В ТЗ не предусмотрен уровень интермодуляционных искажений, следовательно я оставляю все без изменения. К тому же основная фильтрация по соседнему каналу будет происходить в сигнальном процессоре с высокой степенью фильтрации. Принципиальная структура преселектора приведена в приложении Б