12. Расчет элементов колебательного контура преселектора метрового диапазона

В преселекторах радиовещательных приемников диапазонов УКВ (ОВЧ) и приемников радиостанций для связи с подвижными объектами (транкинговых метрового диапазона) применяются колебательные контуры двух вариантов (рисунки 12.1 и 12.2).

На рисунке 12.1 приведена схема с одним варикапом, на рисунке 12.2 показана схема с двумя варикапами, включенными встречно. При встречном включении варикапов меньше проявляются нелинейные явления в преселекторе, но результирующая емкость варикапов уменьшается в два раза. Контур может перестраиваться по частоте плавно или дискретно изменением запирающего напряжения на варикапах. В простейшем случае изменение управляющего напряжения осуществляется потенциометром . В более сложном случае управляющее напряжение формируется синтезатором управляющего напряжения по командам с микроконтролерного блока управления. В этом случае резистор является установочным.

Рисунок 12.1.- Схема контура преселектора с одним варикапом

Рисунок 12.2.- Схема контура преселектора с двумя варикапами

Напряжения на варикапы подаются через резистор . В схеме с одним варикапом цепочка является развязывающим фильтром. В схеме с двумя варикапами резистор предотвращает шунтирование контура цепями управления. Резистор ограничивает величину напряжения смещения на варикапе, предотвращая резкое увеличение активной составляющей проводимости варикапа.

Сопротивления и емкость из соображений улучшения фильтрации желательно выбрать возможно большими. Но если выбрать слишком большим, то на нем может получиться заметное падение напряжение от тока обратносмещенных варикапов, что может повлиять на частоту настройки, поэтому берут порядка 100 кОм. Величина емкости ограничивается габаритными соображениями, целесообразно выбирать ее порядка 33…47 пФ. Сопротивления резисторов и берут не более

100…150 кОм, т.к. начинают сказываться утечки по монтажной плате.

Методика расчета элементов контура преселектора

12.1. Выбирается минимальная емкость контура в пределах 25…30 пФ. Эта емкость складывается из настроечной емкости варикапа и добавочной емкости . В состав добавочной емкости в общем случае входят емкость подстроечного конденсатора и емкость схемы , состоящая из емкости монтажа , распределенной емкости катушки индуктивности и пересчитанной к контуру емкости входа активного элемента . В диапазоне метровых волн, в отличие от диапазонов декаметровых и более длинных волн, подстроечной емкости может и не быть. Тогда

, (12.1)

где

. (12.2)

- емкость схемы. Для предварительных расчетов можно задаться пФ.

12.2. Рассчитывается индуктивность контура

, (12.3)

где - верхняя частота рабочего диапазона с учетом запаса на перекрытие.

Индуктивность контура должна быть конструктивно выполнимой, то есть быть не менее 0,05 мкГн. Если при выбранной емкости индуктивность окажется меньше 0,05 мкГн, то берется величина индуктивности равная 0,05 мкГн и рассчитывается минимальная емкость контура

. (12.4)

Если рассчитанная по формуле (12.4) емкость окажется меньше или равной (12.2), то это означает, что в данном диапазоне колебательный контур с сосредоточенными параметрами не реализуем. Реализация возможна цепями с распределенными параметрами, например, на отрезках микрополосковых линий (см. рисунок 7.1).

12.3. Определяется максимальная емкость контура

, (12.5)

где - коэффициент перекрытия диапазона принимаемых частот.

12.4. Определяются максимальное и минимальное значения настроечной емкости варикапа

, (12.6)

.

Выбирается тип варикапа (варикапной матрицы) и определяются значения напряжений смещения на варикапе и , соответствующие и . Напряжения смещения определяются по вольт-фарадной характеристике варикапа или расчетным путем, если известна аналитическая зависимость емкости варикапа от приложенного напряжения. Значения и шаг перестройки являются исходными для построения синтезатора управляющего напряжения.

Для создания смещения на варикапе может потребоваться напряжение источника питания около 30 В, в то время как батарея, питающая приемник, имеет напряжение 5 В или 9 В. Повышенное напряжение питания можно получить посредством преобразователя напряжения.

Пример расчета элементов контура преселектора

Исходные данные

Диапазон частот с учетом запаса на перекрытие мГц.

Емкость пФ.

Расчет

1. Берется минимальная емкость контура: пФ.

2. Рассчитывается индуктивность контура:

мкГн.

Так как мкГн, то берется мкГн и определяется минимальная емкость контура:

пФ.

3. Рассчитывается максимальная емкость контура:

пФ,

где

.

4. Определяется максимальное и минимальное значения емкости варикапа в схеме рисунка 12.1:

пФ,

пФ.

В схеме рисунка 12.2 емкость каждого варикапа должна быть в 2 раза больше, т.е.

пФ, пФ.

Далее по справочнику выбирается тип варикапа (варикапной матрицы) и определяются соответствующие напряжения смещения на варикапе и .