Расчет усилителя радиочастоты

В проектируемом приемнике целесообразно построить УРЧ на базе ИМС К174ПС1. Схема УРЧ представлена на рисунке 3.3.

Проведем расчет элементов схемы и характеристик УРЧ.

Исходными данными являются:

рабочий диапазон fc.min…fc.max=56,5 58 МГц;

требуемая эквивалентная добротность контура Qэкв=100;

собственная конструктивная добротность контура Qк=180.

Рисунок 3.3 - Усилитель радиочастоты на базе ИМС К174ПС1

Определим по справочным данным К174ПС1 [см. приложение Б] ее основные характеристики в данном диапазоне частот (»50 МГц) при Uи.пит=+9В:

- крутизна передаточной характеристики Y21=30 мСм;

выходное сопротивление rвых=140 кОм;

выходная емкость Свых=3 пФ;

проходная емкость Спрох=0,02 пФ;

входное сопротивление rвх=0,5 кОм.

При использовании в качестве преобразователя частоты (который является нагрузкой рассчитываемого УРЧ) также ИМС К174ПС1 входные характеристики следующего каскада в этом же частотной диапазоне будут равны:

входное сопротивление rвх=0,5 кОм;

входная емкость Cвх не более 20 пФ.

В данной схеме используется симметричное включение нагрузки DA1 (напряжение питания +12В подается в среднюю точку катушки связи L1), что позволит получить больший коэффициент усиления по сравнению с типовой схемой включения. В схеме используется трансформаторная связь колебательного контура с выходом ИМС и автотрансформаторная связь с нагрузкой (преобразователем частоты). Контур состоит из катушки индуктивности L2, подстроечного конденсатора C3 двух варикапов VD1, VD2 (КВ142А) в встречно-последовательном включении. Напряжение настройки подается на варикапы через токоограничивающий резистор R2. Подстроечный резистор R1 служит для коррекции режима работы DA1 и для повышения крутизны передаточной характеристики. Конденсаторы С1, С2 - разделительные. В УРЧ отсутствует АРУ, поэтому вывод 13 DA1 необходимо подключить к общему проводу, а вывод 11 - оставить неподключенным, что обеспечит максимальный коэффициент передачи).

Выбранное схемное решение позволит использовать в УРЧ избирательную систему, аналогичную колебательному контуру ВЦ. Возможное незначительное различие частоты настройки контура из разного значение вносимых в контур паразитных ёмкостей может быть скомпенсировано за счет изменения ёмкости подстроечного конденсатора С3.

Резонансная система УРЧ аналогична колебательному контуру ВЦ: индуктивность катушки L2 cоставляет 0,133 мкГн, ёмкость подстроечного конденсатора С3 составляет 5…25 пФ (среднее значение 11 пФ), волновое сопротивление контура ρ=47,8 Ом, собственная добротность Q=180, проводимость потерь ненагруженного контура Gк»0,116 мСм, требуемая эквивалентная проводимость потерь Gк.экв»0,209 мСм. Изменение напряжения настройки варикапов в пределах 3,7…4,2 В обеспечивает перестройку в требуемом диапазоне частот 56,5…58 МГц.

Так как выходное сопротивление DA1 велико (270 кОм), то возможно использовать максимально достижимый коэффициент связи между L1 и L2. При использовании однослойной намотки коэффициент связи можно принять равным m=0,3.

Определим коэффициент связи с нагрузкой n, при котором будет получена требуемая эквивалентная добротность контура Qэкв=100:

, (3.22)

»0,37.

где gвых=1/rвых » 0,0071 мСм - выходная проводимость ИМС К174ПС1;

gвх.ПЧ=1/rвх.ПЧ » 0,667 мСм - входная проводимость нагрузки УРЧ (преобразователя частоты).

Определим коэффициент усиления УРЧ:

(или 24 дБ). (3.23)

Для ИМС К174ПС1 проходная емкость очень мала (Спрох=С12»0,02 пФ), поэтому достижимый коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот К174ПС1 (до 200 МГц) всегда превышает устойчивый.

Емкости разделительных конденсаторов С1, С2, С4 составляют 0,1 мкФ, сопротивление подстроченного резистора R1 - 1 кОм, R2 - 300 кОм.

Таким образом, рассчитанный УРЧ обеспечивает усиление сигнала в 16 раз (на 24 дБ), перестройку в диапазоне 56,5…58 МГц с использованием варикапов КВ142А (напряжение настройки варикапов изменяется в пределах 3,7…4,2 В) и заданную эквивалентную добротность контура Qэкв=100.

Другие публикации

Устройство контроля позиционирования исполнительного механизма
В настоящее время встроенные компьютерные системы получают все большее распространение из-за их высокого качества и надежности, а так же простоты обработки информ ...

Широтно-импульсный модулятор
Широтно-импульсная модуляция состоит в изменении ширины (длительности) импульсов, следующих друг за другом с постоянной частотой. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, а ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.