Расчет преобразователя частоты

3.3 Расчет преобразователя частоты

Выбираем схему с отдельным гетеродином и общим эмитером, принимаемый сигнал будем подавать на базу, а колебание гетеродина в эмиттер.

Этим достигается обеспечение меньшей взаимной связи между цепями гетеродина и сигнала, а также обеспечивается более высокая стабильность частоты. Связь гетеродина и смесителя – трансформаторная. Нагрузкой преобразователя является ПКФ. Согласование транзистора смесителя с ПКФ осуществляется через широкополосный контур С₂, L₁. Дроссель L₅ создает протекание тока через p-i-n диод VD3. Принципиальная схема приведена на рис3.3.

Рис 3.3

Определяем коэффициент шунтирования контура выходным сопротивлением транзистора и входным сопротивлением фильтра, допустимый из условия обеспечения требуемого коэффициента усиления:

 (3.44)

где к_т=3.2 – требуемое усиление;

S_пр=55мА/В – крутизна ВАХ транзистора VT1;

R_выхпр=30.8кОм – выходное сопротивление VT1;

s_вн=3.16 раз – затухание вносимое фильтром.

Определяем конструктивное и эквивалентное затухание широкополосного контура

 (3.45)

где Q_э=28 – добротность широкополосного контура, Q_эш=28

 (3.46)

Определяем характеристическое сопротивление контура, принимая коэффициент включения в цепи коллектора m₁=1

 (3.47)

Определяем коэффициент включения в контур со стороны фильтра

(3.48)

где R_вхф=330 Ом – входное сопротивление ПКФ.

Эквивалентная емкость схемы

 (3.49)

Емкость контура

(3.50)

где С_выхпр=2.79пФ – выходная емкость транзистора преобразователя частоты.

Принимаем С₂=220пФ.

Определяем действительную эквивалентную емкость схемы

(3.51)

Индуктивность контура

(3.52)

Действительное характеристическое сопротивление

(3.53)

Резонансный коэффициент усиления преобразователя

 (3.54)

Индуктивность катушки связи с фильтром, приняв К_св=0.4

(3.55)

Рассчитываем элементы, определяющие режим работы транзистора и фильтров в цепи питания.

Положим рабочая точка преобразователя та же, что и в УРС, расчет производим по формулам 3.38 – 3.40, 3.42, 3.43.

R₁=2.7(кОм)

R₂=620(Ом)

R₃=240(Ом)

R₇=910(Ом)

Определяем входное сопротивление УРЧ

(3.56)

Разделительную емкость С₁ найдем как

 (3.57)

Принимаем С₁=56пФ.

Расчет гетеродинной части.

Частоту гетеродина принимаем ниже частоты сигнала. Покольку диапазон узок, а полоса приемника довольно большая, то будем производить сопряжение только в одной точке, на средней частоте поддиапазона.

(3.58)

В связи с тем что контур гетеродина будет работать в двух поддиапазонах, то в дальнейшем будем производить расчет для двух поддиапазонов отдельно.

Эквивалентная емкость варикапа на средней частоте

(3.59)

(3.60)

где С_min, C_max – минимальная, максимальная емкости варикапов;

C_l=2пФ – емкость катушки индуктивности;

C_m=8пФ – емкость монтажа;

M₃=0.2 – коэффициент включения транзистора VT2 в контур гетеродина;

C₁₀=315.5 пФ – емкость, служащая для переключения контура на другой поддиапазон.

Индуктивность контура гетеродина

(3.61)

где f_гср=f_ср-f_пч – средняя частота гетеродина

f_сгр1=58.7(МГц)

f_сгр1=83.3(МГц)

Величина сопротивления стабилизирующего эмиттерный ток, принимая U_memin=60мВ и I_энач=1мА

(3.62)

Принимаем R₆=680 Ом.

Полное сопротивление контура гетеродина при резонансе на максимальной частоте

(3.63)

Принимаем коэффициент обратной связи к_св=0.4, уточняем коэффициент связи м₃

(3.64)

Определяем величины емкостей контура на максимальной частоте поддиапазона.

а) вспомогательные емкости

С_1в=10(пФ)

(3.65)

(3.66)

 (3.67)

б) действительные емкости контура

 (3.68)

Принимаем С₇=1.8нФ.

(3.67)

Принимаем С₃=4.3нФ.

 (3.68)

Принимаем С₄=10пФ.

Задавшись коэффициентами связи между катушками L₃ и L₄, m₃₄=0.1 и k_тк=0.3, получим

 (3.67)

Определяем номиналы резисторов

(3.68)

Принимаем R₄=10кОм.

(3.69)

Принимаем R₅=1.1кОм.

(3.70)

Принимаем С₉=С₁₁=430пФ.

Величины конденсаторов С₆, С₈, стоящие для предотвращения смещения рабочей точки варикапов, выбираем из условия минимального сопротивления переменному току на самой низкой частоте.

С₆=С₈=0.1мкФ.