5. Расчет детекторов радиосигналов

Исходными данными для расчета всех детекторов являются:

- значение промежуточной частоты f_ПЧ=465 кГц;

- значения нижней (F_Н=180 Гц) и верхней (F_В=2850 Гц) частот модуляции;

- допустимые амплитудные искажения на нижних и верхних частотах модуляции M_Н = M_В = 1.1;

- входное сопротивление (R_{ВХ УЗЧ}=30 кОм) и емкость (C_{ВХ УЗЧ}=25 пФ) выбранной ИМС УЗЧ (ИМС К174УН7).

5.1. Расчет диодного детектора ам сигнала

Принципиальная схема диодного АД приведена на рис.5.1. Для снижения искажений и улучшения фильтрации сопротивление нагрузки детектора разделено на две части (R₁ и R₂). Потенциометр R₂ является одновременно регулятором громкости.

Рис. 5.1 

Для расчета АМ детектора дополнительными исходными данными будут:

- нормальное и максимальное значения коэффициента модуляции m_Н = 0.3, m_МАКС = 0.9;

- значения прямого (r_ПР) и в обратного (r_ОБР) сопротивления диода 2Д422А:

U_ПР=0,35 В

U_ОБР=1,5 В

I_ПР=5 мА

I_ОБР=70 мкА

r_ПР = U_ПР / I_ПР ,

r_ОБР = U_ОБР / I_ОБР .

r_ПР =0,35/5·10^-3=70 Ом

r_ОБР =1,5/70·10^-6=21,43 кОм

Выберем сопротивление нагрузки детектора для постоянного тока R_ПТ = 15 кОм. Далее рассчитаем значения R₂ и R₁:

,

R₁ = R_ПТ - R₂.

R₂= = 7,5 кОм

R₁=15-7,5 = 7,5 кОм

Рассчитаем сопротивление нагрузки детектора для переменного тока с частотой модуляции

R_НΩ = R₁ + R₂ R_{ВХ УЗЧ} / (R₂ + R_{ВХ УЗЧ} )=7,5+7,5·30/(7,5+300)=13,5 кОм.

Определим входное сопротивление детектора

.

R_{ВХ Д}=15/(2+3·15/21,43)=3,66 кОм

Выберем емкость нагрузки детектора из двух условий:

- допустимых линейных искажений на максимальной частоте модуляции

,

С_Н ≤ 1,896 нФ

- малых нелинейных искажений, обусловленных избыточной постоянной времени нагрузки детектора

.

С_Н ≤ 3,606 нФ

Из двух значений выбираем меньшее (С_Н = 1,896 нФ) и подбираем стандартные конденсаторы с емкостями:

C₁ = C_Н / 2 , C₂ = C_Н - C₁ - C_{ВХ УЗЧ} .

С₁ =1,896/2=0,947 нФ = 0,91нФ

С₂ = 1,896-0,95-0,025=0,923 нФ = 0,91 нФ

Определим емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции

.

С_р ≥ = 51 нФ

С_р = 51 нФ

Определим коэффициент фильтрации напряжения промежуточной частоты элементами схемы детектора:

- фильтром, образованным R_{ВХ Д}, C₁

K^/_Ф = 2 π f_ПЧ C₁ R_{ВХ Д}=2·π·465·10³·0,91·10^-9·3,66·10³ =10,131,

- фильтром, образованным R₁, C₂

K^//_Ф = 2 π f_ПЧ (C₂ + C_{ВХ УЗЧ}) R₁=2·π·465·10³·(0,91+0,025)·10^-9·7,5·10³ =20,769 ,

- общий коэффициент фильтрации

K_Ф = K^/_{Ф *} K^//_Ф =9,62·27,318=210,415.

Рассчитаем угол отсечки тока диода

Θ=0,353 рад=20,225^о

и коэффициент передачи детектора

.

К_{Д Ω}=0,936

Оцениваем напряжение на входе УЗЧ на средних частотах модуляции

U_{ВХ УЗЧ} = U_{ВХ Д} m_Н K_ДΩ (R_НΩ - R₁) / R_НΩ =0,7·0,3·0,936(13,5-7,5)/13,5=0,125 В.

Рассчитываем требуемый коэффициент усиления УЗЧ

K_УЗЧ≥ (3...5) _* U_{ВЫХ НОМ} / U_{ВХ УЗЧ} =4 _*1 /0,125= 32,046

где U_{ВЫХ НОМ} - номинальное напряжение звуковой частоты на динамической головке, имеющей сопротивление R_ДГ = 4 Ом

U_{ВЫХ НОМ} ==1 В.