Порядок расчета смесительного каскада

1. Выбор режима работы. Для обеспечения режима работы транзистора смесите- льного каскада без отсечки по току и крутизне, рабочую точку следует выбирать на середине квадратичного участка проходной характеристики транзистора 1_К =ф(Uбэ), т.е. на линейном участке характеристики крутизны S = f (Uбэ).

В настоящее время в справочниках часто не приводятся статические характерис- тики транзисторов, что затрудняет точное определение тока I_ко и напряжения U_бэ в рабочей точке для обеспечения требуемого режима. Однако приближённо можно принять для смесительного каскада ток в рабочей точке 1_К =0,5-1 мА, что несколько меньше, чем для усилительного режима работы транзистора.

2. Рассчитывают для выбранного режима смесителя параметры транзистора

S_K мА/В; R_BXкОм; Rвых кОм; С_вх, пФ; Свых. пФ [3, § 5.1]. Режим работы полевых транзисторов I_ст0 выбирают из тех же соображений, что и биполярных. Эквивалент-

ные параметры преобразователя частоты заметно отличаются от рассчитанных па- раметров для выбранного режима смесительного каскада и рассчитываются по формулам

При проектировании ПЧ на полевых транзисторах эквивалентные параметры пре- образования определяются по тем же формулам (5.50) если они не указаны в справоч- ных данных. При проектировании IIЧ на ИС малой степени интеграции (например, 224 серии: ИС К2ЖА241, К2ЖА242) эквивалентные параметры преобразования так- же могут быть определены указанным методом, поскольку известны параметры бес- корпусных транзисторов. примененных в них. При использовании ИС средней и большой степени интеграция в справочных данных обычно приводятся параметры преобразовательного каскада, и их надо использовать в дальнейших расчетах.

3. Выбор и расчет цепей связи. Для получения требуемых электрических пара- метров полосовых фильтров сосредоточенной селекции (ФСС) на LC элементах и двухконтурных полосовых фильтров необходимо обеспечить согласование входа и выхода фильтра с выходом смесительного каскада и входом УПЧ.

Если .Квых.пр и .Квх.упч оказываются меньше характеристического сопротивления р ФСС или контура двухконтурного фильтра, то согласование осуществляется цепями связи с коэффициентом включения т1 и тг рассчитываемого ФСС по формулам

фильтра.

При применении в качестве полосового фильтра ПКФ или ЭМФ, согласующей цепью обычно является широкополосный колебательный контур с небольшой эквивалентной добротностью Q₃ < 10-20. Коэффициенты включения т1 и m₂ в этой схеме определяются из условия обеспечения требуемой добротности контура

Из формул (5.53-5.56) видно, что расчет коэффициента включения m1 и тг нельзя про- извести, не зная характеристических сопротивлений ФСС на LC-элементах, колебатель- ных контуров двухконтурного полосового фильтра, а также входного и выходного сопро- тивлений ПКФ или ЭМФ.

Характеристическое сопротивление ФСС рассчитывают по формуле

Характеристическое сопротивление ФСС рассчитывают по формуле

Характеристическое сопротивление контуров двухконтурного полосового фи- льтра или широкополосного согласующего контура рассчитывают по формуле

Величина индуктивности контуров L_K для частоты f_np = 465 кГц может быть принята равной L_K = 100-200 мкГн, для частоты f_пр = 10,7 МГц L_K = 5-10 мкГн.

4. Рассчитывают резонансный коэффициент передачи преобразователя часто- ты. Формула для расчета К_опр зависит от типа ПФ, используемого в качестве наг- рузки в смесительном каскаде ПЧ:

где

5. Рассчитывают параметры ЧСЦ полосового фильтра в схеме ПЧ. Для двух- контурного ПФ [2, § 9.3]:

а) выбирают эквивалентную емкость контуров С₃₁ =С_Э2,:

для fпр = 465 кГц С_э = 500-1000 пФ;

дляfпр = 10,7 МГц С_э < 50 пФ;

Индуктивность контуров должна быть конструктивно выполнимой L_K > 0,05-0,1 мкГн;

б) рассчитывают индуктивность контуров

Индуктивность контуров должна быть конструктивно выполнимой L_s > 0,05-0,1 мкГн;

б) рассчитывают индуктивность контуров

где L_K мкГн; f пр МГц; Сэ пФ.

в) Вычисляют емкость конденсаторов связи

(при критической связи В = 1);

г) рассчитывают характеристическое сопротивление контуров по формуле (5.59);

д) вычисляют емкости конденсаторов контуров, приняв С_м = 5 пФ

С_к1=С_эт -С_выхмр-С_м (5.65)

С_к2=С_э-m₂²-С_вхупч-С_м (5.65)

где Свых п_Р и С_вх упч - выходная емкость ПЧ и входная емкость следующего каскада

УПЧ. Для ФСС на LС элементах:

а) рассчитывают емкости конденсаторов:

Для согласующего контура ПКФ или ЭМФ:

а) выбирают эквивалентную добротность контура Q₃ = 10-20 и его конструктив- ную добротность Q_K- 50;

б) выбирают эквивалентную емкость контура С_э из тех же соображений, что и для двухконтурного полосового фильтра;

в) рассчитывают индуктивность контура L_K по формуле (5.63);

г) рассчитывают характеристическое сопротивление контура рк по формуле (5.59), приняв коэффициент включения т1 = 1

д) рассчитывают емкость конденсатора контура С_к по формуле

где К_св - 0,4-0,5 - коэффициент связи контура со входом ПКФ или ЭМФ;

тг - коэффициент неполного включения ПФ в контур.

6. Проверяют устойчивость работы преобразователя частоты. Работу преобра- зователя частоты считают устойчивой, если выполняется условие К_ощ < К_упр. Если это условие не выполняется и резонансный коэффициент передачи ПЧ К_опр, вычи- сленный по формулам (5.60-5.64) оказывается больше устойчивого коэффициента усиления К_упр, вычисленного по формуле (5.58), то необходимо уменьшить величи- ну К_опр изменением параметров полосового фильтра и согласующего контура и ве- личин коэффициентов связи т1 и тг.