Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника

курсовая работа

2.4 Смеситель

В смесителе происходит преобразование колебаний высокой частоты принимаемых сигналов в колебания более низкой (промежуточной) частоты, которая для любой частоты принимаемого сигнала остается неизменной. Преобразование частоты осуществляется с помощью нелинейных элементов (полупроводниковых диодов и транзисторов, электронных ламп) или элементов с изменяющимися параметрами (полевых транзисторов с двумя затворами, электронных ламп с двумя управляющими сетками).

План выполнения работы по этапу

- выбор схемы смесителя и его обоснование

- расчет параметров элементов контура L, C, R для схемы c учетом варианта задания

- определение АЧХ смесителя с применением функции AC Analysis

- определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep

- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point

- расчет передаточных характеристик смесителя с применением функции Transfer Function

- измерение спектра сигналов на входе и выходе смесителя с применением анализатора спектра

- анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis

- анализ интермодуляционных искажений с применением функции Distortion Analysis

- анализ устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero

Выбор схемы смесителя и его обоснование

В данном варианте курсовой работы предлагается разработать смеситель для КВ диапазона (3,2 МГц - 7,5 МГц), обеспечивающие низкие уровни шумов и искажений. Промежуточная частота составляет 465 кГц. Поэтому для его реализации выберем смеситель на биполярном транзисторе (рисунок 2.4.1), так как эта схема наиболее проста и не требует использования трансформатора, что уменьшит габариты и вес схемы.

Рисунок 2.4.1 - Схема смесителя

Экспериментальный подбор элементов смесителя

LC контур должен быть настроен на разностную частоту 465 МГц. Я задам L=10 мкГн, тогда можно рассчитать значение конденсатора:

R выберу номиналом 10 Ом.

Определение АЧХ смесителя с применением функции AC Analysis

АЧХ смесителя представлена на рисунке 2.4.2.

Рисунок 2.4.2 - АЧХ смесителя

Определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep

В этом пункте мне нужно будет определить оптимальную величину источника питания Е. Семейство характеристик представлено на рисунке 2.4.3.

Рисунок 2.4.3 - Изменение АЧХ смесителя при различных напряжениях питания

Проведено исследование влияния напряжения питания на АЧХ смесителя, выявлено что АЧХ оптимальна при Е=12 В, так как значительного изменения амплитуды в этом пределе не происходит.

Определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point

Режимы элементов схемы по постоянному току показаны в таблице 2.4.1.

Таблица 2.4.1 - результат анализа по постоянному току

Расчет передаточных характеристик смесителя с применением функции Transfer Function

Передаточные характеристики смесителя, определенные с помощью функции Transfer Function, показаны в таблице 2.4.2.

Таблица 2.4.2 - анализ передаточных характеристик

Измерение спектра сигналов на входе и выходе смесителя с применением анализатора спектра

Спектры сигналов на входе и выходе смесителя представлены на рисунках 2.4.4 и 2.4.5 соответственно.

Рисунок 2.4.4 - Спектр сигнала на входе смесителя

Рисунок 2.4.5 - Спектр сигнала на выходе смесителя

Анализируя рисунки можно сказать, что на вход подаются частоты 2735 кГц и 3,2 МГц, а на выход их резонансная частота 465кГц.

Анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis

Анализ спектра внутренних шумов представлен в таблице 2.4.3.

Таблица 2.4.3 - анализ внутренних шумов

Анализ интермодуляционных искажений с применением функции Distortion Analysis

Результат анализа интермодуляционных искажений показан на рисунке 2.4.6.

Рисунок 2.4.6 - Исследование смесителя с помощью функции Distortion Analysis.

Анализ устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero

Результаты анализа устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero представлены в виде таблицы 2.4.4.

Таблица 2.4.4 - анализ нулей и полюсов

Результаты анализа показывает, что схема обладает необходимой устойчивостью, так как все вещественные части полюсов имеют отрицательные значения, а комплексные корни попарно сопряжены.

Выводы по этапу:

Спроектирован смеситель, который переносит сигнал с частоты 3,2 МГц на промежуточную частоту 465 кГц. Смеситель обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью, стабильностью работы.

Делись добром ;)