методика расчета

РАДИОТЕХНИКА

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВХОДНОЙ ЦЕПИ

Как мы знаем, контур входной цепи может перестраиваться либо конденсатором переменной емкости, либо варикапом. Сначала рассмотрим методику расчета контура с КПЕ в заданном диапазоне частот fmin…fmin (рис. 1).

Вначале определяют коэффициент перекрытия диапазона по частоте
```
           Kд=fmax/fmin
```
Затем коэффициент перекрытия емкости конденсатора контура
```
           Kд=Kд²=Cкmax/Cкmin
```
С большим запасом выбираем КПЕ по Кс и определяем параметр
```
         C~=Cк.н - Cн
```

где Ск.н и Сн -конечная и начальная емкость конденсатора.

Приблизительно определяем начальную емкость контура
```
          C′кmin=Cм+Сн+Сп+Сс
```

Где См - емкость монтажа, включая межвитковую емкость катушки и емкость переключателя диапазонов; Сп - средняя емкость подстроечного конденсатора; Сс - емкость конденсатора связи с антенной.
Теперь проверим, и если
С′ кmin ≤Cкmin=С~/(Kc-1), то КПЕ выбран правильно и дальше определяем индуктивность катушки.

        Lk=25330/f² min(С~+Cкmin),

Где Lмк, мкГн; С~ и Скmin, пФ; fmin, МГц.
И если окажется, что С′ кmin≥Cкmin, то следует выбрать конденсатор переменной емкости с большим значением С~.

Следующим шагом в расчете определяем резонансную характеристику контура по графику, изображенным на рис. 2 (кривая 1), или по формулам:
```
  d=√(1+(2Δf/f рез·Qэ)²), для малых расстроек.
```
```
  d=2ΔfQэ/fрез для больших расстроек.
```

   где Δf – расстройка контура относительно резонансной частоты; fрез - резонансная частота контура; d – ослабление при расстройке на Δf по отношению к напряжению на контуре при fрез; Qэ - добротность контура, которая зависит от вносимых потерь антенной и активными элементами.
   Здесь немного нужно отступить от темы расчетов, что бы дать определение некоторым понятиям.
   Что такое резонанс, резонансная частота, расстройка и добротность.
   Явление резонанса нам хорошо известно из повседневной жизни, например, раскаченные качели. Они раскачиваются с частотой собственных колебаний, и постепенно, под воздействием сил трения воздуха и притяжения Земли, они затухают. Но если мы начнем помогать их раскачивать с частотой их собственных колебаний, произойдет резонанс и амплитуда качания увеличится. Что нельзя сказать при раскачивании с частотой меньшей или большей собственных колебаний качелей - колебания будут затухать. Такие колебания называют вынужденными.
   Что-то похожее происходит и в электрической цепи контура, состоящего из индуктивности и конденсатора. Конденсатор начинает разряжаться на индуктивность нарастающим током. Его энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля катушки. За счет ЭДС самоиндукции катушки ток в цепи не прекратится, а будет течь в том же направлении, перезаряжая конденсатор обратной полярностью. И так процесс собственных колебаний в контуре будет повторятся множество раз, пока закон Ома полностью их не прекратит. Для того, что бы эти колебания не прекратились, их нужно подпитать извне переменным напряжением. При совпадении частоты собственных колебаний контура с частотой вынужденных колебаний подпитки, происходит электрический резонанс цепи контура и вызывает резкое увеличение амплитуды колебаний.
   Резонансной частотой fрез контура называют частоту, при которой реактивное сопротивление индуктивности и емкости равны, и можно определить по формуле:

   fрез=1/2π√(LC)

Расстройка показывает, на какую величину частота тока, протекающего в цепи, отличается от резонансной частоты. Добротность , как и расстройка, величина безмерная и показывает во сколько раз волновое сопротивление больше активного, или во сколько раз напряжение на конденсаторе или катушки больше напряжения на активном сопротивлении при резонансе. Добротность так же может показывать во сколько раз напряжение на реактивных элементах больше входного напряжения. Для данных расчетов ее можно определить (Qэ):

    Qэ=√(2¹´ª-1)·fрез/Побщ

Где а - число контуров; Побщ – общая полоса пропускания по уровню 0.707 (3дБ); fрез - резонансная частота контура.

Определяем сопротивление контура при резонансе:
```
   Rое=Qэ√(Lк/Cк) 
```

Если в качестве элемента перестройки в контуре используются варикапы или варикапные матрицы, то методика расчета следующая:

Так же определяем коэффициенты перекрытия диапазона по частоте и перекрытия конденсатора по емкости.
```
   Kc=Kд²=Св.к.н/Св.н 
```
Где Св.н - начальная емкость варикапа; С в.к.н - конечная емкость варикапа.
По справочникам определяем минимальное напряжение настройки Uн min.
По вольто-фарадной характеристике варикапа для Uн min определяем конечную емкость варикапа Св.к.н
Дальше, принимая емкость монтажа и емкость переключателя диапазонов для приемников на основе биполярных транзисторов и микросхем, равной См≈10 пФ, а для приемников на полевых транзисторах - См≈15 пФ, определяем начальную емкость варикапа:
```
   Cв.н=[Cв.к.н-См(Кс-1)]/Kс 
```
Для найденной начальной емкости определяем по ВФХ варикапа необходимое максимальное напряжение настройки Uн max

полезные ссылки