Выбор электронных приборов для высокочастотного тракта

Используются биполярные и полевые транзисторы, а также аналоговые интегральные микросхемы.

При высоких требованиях к чувствительности приемника УРЧ целесообразно выполнять на малошумящих транзисторах. В диапазонах ДВ и СВ можно использовать транзисторы типов ГТ322, ГТ310, КТ358, КТ301, КТ601 и др.; в диапазоне КВ применяют транзисторы КТ359, КТ3108, КТ368, КТ633 и др.; в диапазоне УКВ – КТ382, КТ399, КТ3120; в радиолокационных приемниках ГТ341, ГТ362, ГТ383, КТ372 и т. д. Для повышения устойчивости используется включение транзисторов по каскодной схеме. На частотах выше 7 ГГц используются полевые транзисторы с затвором Шоттки. Для выбора транзисторов рекомендуется обращаться к справочникам.

Возможно применение транзисторов, выпускаемых зарубежными фирмами. Фирма Philips, например, выпускает высокочастотные биполярные транзисторы BF547, BF517A, двухзатворные МОП транзисторы BF964, BF908, BF998 и т. д.

Усилители промежуточной частоты могут быть выполнены не только на транзисторах, но и на интегральных микросхемах. Отечественная промышленность выпускает такие ИМС в достаточно широком наборе:

– для приемников АМ - сигналов К118УН1, К118УД1, 219УР1, 235УР3, 235УР7, 235УР9, 235УР11, К237ХК1, К237ХК2 и др.;

– для приемников ЧМ - сигналов К174УР1, 218УР1, К218УР1, К2УС248, К2УС2416, К228УВ1, К228УВ2, К228УВ3, 235УВ2, 235УР8, К237УН5, К237ХК6 и др.

В канале изображения ТВ - приемников возможно применение микросхем К2УС247 (с отдельным диодным видеодетектором) или К174УР2. В настоящее время все малосигнальные цепи ТВ - приемника, исключая селектор каналов, выполняются на базе одной многофункциональной микросхемы с высокой степенью интеграции. Примером такой схемы может служить ТДА8305А, в состав которой входят все основные функциональные узлы радиоканала: усилители, синхронный демодулятор, детектор и усилитель системы АРУ, устройство АПЧГ, усилитель ПЧ звука, демодулятор ЧМ - колебаний, а также другие малосигнальные цепи.

Выбор ИМС для УПЧ радиолокационных приемников во многом определяется значением промежуточной частоты:

– на частотах до 40 МГц можно использовать ИМС 175УВ1, К175УВ1, 175УВ2, К175УВ2, 219УВ1;

– на частотах до 60 МГц – 228УВ (1…4), К228УВ(1…4), 265УВ (1…6), К265УВ (1…6);

– на частотах до 80 МГц – 265УВ7, К265УВ7;

– на частотах до 100 МГц – 235ХА6;

– на частотах до 200 МГц – 235УР7, 235УР11.

В том случае, если коэффициент шума приемника , УРЧ и УПЧ можно выполнить на интегральных микросхемах, номенклатура которых достаточно широка: 175УВ4, К175УВ4, 175УВ2, 219УВ1, К2УС242, К2УС247, К2УС248, К2УС2416, К2УС2413 и многие другие.

Если допустимый коэффициент шума приемника , то УРЧ радиолокационного приемника следует выполнять на параметрических диодах.

Демодулятор может быть выполнен на дискретных элементах или входить в состав интегральной микросхемы.

Приемники бытовой радиоаппаратуры могут быть выполнены практически на одной микросхеме высокого уровня интеграции (К174ХА2, К174ХА6, К174ХА10, К174ХА34, ТА8127, СХ1538S и многие другие). При выборе такой микросхемы нельзя допускать уменьшения объема курсового проекта, выполнение которого преследует определенные обучающие цели. В этом случае по согласованию с преподавателем следует уточнить техническое задание: дополнить его либо введением схемотехнической разработки (возможно, без выполнения расчетной части): синтезатора частот, микроконтроллерного управления, цифровой индикации; либо увеличением расчетной части (в том числе выполненной на дискретных элементах). Возможно также введение дополнительного раздела по настройке, регулировке и техническим испытаниям радиоприемника.

 

2.8. Распределение усиления между трактами
радиоприемника

Общее усиление радиотракта определяется, с одной стороны, необходимым напряжением на входе детектора, а с другой – заданной чувствительностью приемника. Обычно оно принимается с 2- или 3- кратным запасом:

.

В приемниках АМ - сигналов на входе детектора надо обеспечить = 0,2…0,5 В. Линейность работы смесителя по входному сигналу обычно обеспечивается до напряжений на входе мкВ. Коэффициент передачи преселектора, следовательно, должен быть равен:

.

Коэффициент передачи транзисторного смесителя обычно имеет величину порядка 4…6. Остальное усиление достигается за счет УПЧ:

.

В любом приемнике от правильности распределения усиления по каскадам напрямую зависят его основные технические характеристики: чувствительность, динамический диапазон и линейность тракта приема. Одновременно с вопросами обеспечения заданного усиления и линейности тракта приемника решаются вопросы улучшения коэффициента шума. Чем дальше каскад отстоит от входа, и чем больше усиление по мощности предыдущих каскадов, тем меньше он влияет на суммарный коэффициент шума. Требования по чувствительности приемника и линейности его тракта оказываются противоречивыми и обычно удовлетворяются методом компромисса. Одновременно решаются вопросы регулирования усиления в определенных каскадах радиотракта для обеспечения заданного динамического диапазона по основному и по соседнему каналам приема.

Целесообразно построить диаграмму уровней сигналов и шумов на входе и выходе каскадов приемника. Она строится в логарифмическом масштабе, при этом усиление или затухание каскадов выражается в децибелах. Например: преселектор приемника дает ослабление 2 дБ, УРЧ – усиление 20 дБ, смеситель – усиление 10 дБ, ФСС – ослабление 6 дБ и т.д. Уровень сигнала и шума при этом удобно выражать в дБ по отношению к 1 мВт (дБм). Пример такой диаграммы для схемы профессионального КВ - приемника приведен на рис. 32.

При построении диаграммы уровней задаются мощностью сигнала на входе приемника (на рис. 32 задана выходная мощность УПЧ - 2, необходимая для нормального детектирования сигнала: Р _С дБм = 10 lg Р _С мВт = 0 дБм) и мощностью сигнала на входе приемника, соответствующей его чувствительности , выраженной также в дБм.

 

ВЦ

УРЧ

СМ

ФСС

УПЧ

СМ

ФСС

УПЧ

 

 

-40

-80

-120

-160

Ф Рис.32. Диаграмма уровней сигнала и шума в тракте радиоприемника: 1 ─ максимальная входная мощность, 2 – минимальная входная мощность, 3 ─ уровень шума

-40

-80

-120

-160

 

 

Рис. 32. Диаграмма уровней сигнала и шума в тракте радиоприемника: 1- сигнал при максимальной входной мощности, 2- сигнал при минимальной входной мощности, 3 - уровень шума

 

Эти две точки соединяют ломаной линией, ординаты концов каждого отрезка которой указывают абсолютный уровень мощности на входе и выходе каскада, а их разность – усиление или затухание в каскаде. Вместо построения диаграммы можно указать значения сигналов в контрольных точках.

Мощность шума на выходе каждого каскада рассчитывается путем последовательного применения формулы

,

где — мощность шумов, поступающих от предыдущего каскада, — мощность собственных шумов каскада, приведенных к его входу, — коэффициент передачи номинальной мощности каскада.

Расчет начинается с УРЧ, для которого

, .

Строго говоря, шумы каждого каскада должны рассчитываться в соответствии с его полосой пропускания. Поэтому, например, мощность шума после ФСС падает, так как уменьшается полоса пропускания (рис. 32). Допустимо вести все расчеты по информационной полосе пропускания, выбранной в параграфе 2.3. Однако следует отметить, что в этом случае график распределения шумов носит условный характер.