Устройства приема и обработки сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное радиоприёмное устройство (РПУ) представляет собой сложную систему и может выполнять, помимо традиционных задач усиления, избирательности, демодуляции сигнала, множество дополнительных функций, таких как поиск и обнаружение сигнала, адаптация к неизвестному сигналу и меняющейся помеховой ситуации и других. Как правило, РПУ является частью более сложной системы, например системы связи, радиотехнического комплекса.

Разработка устройства для сформулированных исходных данных осуществляется на основе системного подхода, от более сложного к более простому, от общего представления к детализации. Однако проектирование не обязательно идёт по нисходящей линии. Иногда после оценки реализуемых параметров на нижнем уровне может возникнуть необходимость пересмотра ранее принятых решений. Такой многократный возврат представляет собой цепь последовательных приближений к оптимальному решению. С другой стороны, при выборе структуры функционального блока иногда приходится проверять реализуемость отдельных функциональных узлов. Именно такой метод будет использоваться в данном курсовом проекте при расчёте структурной схемы РПУ.

В результате решения данных вопросов формируются общие принципы построения структурной схемы приемника и обосновываются требования к отдельным функциональным блокам.

1. Выбор типа структурной схемы радиоприемника

1.1 Анализ требований технического задания и выбор типа структурной схемы

Для профессиональных приемников требования к частотной точности, являясь определяющими для выбора системы стабилизации частоты, в свою очередь в решающей степени влияют на структуру приемника в целом. В курсовом проекте необходимо рассчитать структурную схему РПУ 1 класса. Его частотная точность составляет 2,1*10^-7. Такое высокое требование обусловлено необходимостью обеспечения устойчивой радиосвязи, в том числе обеспечение возможности вхождения в связь без поиска и поддержание связи без подстройки. Анализируя требования технического задания по чувствительности, односигнальной и многосигнальной избирательности (н_А=22 кТ₀; D_зк?93 (дБ)/44668 (раз); D_пч?110 (дБ)/316228 (раз); k_пер?0,01) выберем схему супергетеродинного типа, так как она сможет обеспечить достаточно хорошие показатели данных параметров. Также использованием этой схемы можно добиться устойчивых значений основных характеристик РПУ и она относительно проста в исполнении.

1.2 Выбор и обоснование системы синтеза частот и индикации частоты настройки приемника

Исходя из требований по частотной нестабильности, для построения приемника выберем схему цифрового активного синтеза с кварцевой стабилизацией частоты. Данная схема позволяет получить спектр выходного колебания с высокой чистотой и понизить уровень побочных составляющих.

Устройство индикации целесообразно построить на основе полупроводниковых цифровых индикаторов, так как применяется цифровой синтез частот. Цифровая индикация обладает рядом преимуществ: высокая точность индикации, наглядность отображаемой информации, отсутствие субъективной погрешности отсчета, простота регистрации.

1.3 Расчет ширины спектра сигнала

По техническому заданию принимаемый сигнал F7B-двойная частотная телеграфия (ДЧТ) при буквопечатающем приеме. Ширина спектра данного сигнала определяется выражением:

?f_сп=2a*F_ман+3 f_g, (1.1)

где а - номер гармоники, учитываемой при приеме, в зависимости от метода приема. Выберем а=3.

f_g - частотный сдвиг. По техническому заданию (ТЗ) f_g=400 (Гц)

F_ман - частота манипуляции. Она находится по формуле:

, (1.2)

где B - скорость телеграфирования (из ТЗ B=100 Бод). Следовательно:

F_ман=50 (Гц).

Подставляя эти значения в формулу (1.1), имеем:

?f_сп= 2*3*50 +3*400=1500 (Гц).

Полоса пропускания радиотракта при этом рассчитывается по формуле:

?F_РТ=?f_сп+2*?f_н, (1.3)

где 2*?f_н - частотная нестабильность радиолинии, которая находится по формуле:

2*?f_н=2**у*f_max, (1.4)

где у - частотная точность. По ТЗ у=2,1*10^-7

f_max - максимальная частота диапазона приемника. По ТЗ f_max=28 (МГц).

Следовательно:

2*?f_н=2**2,1*10^-7*28*10⁶Гц=17 (Гц).

Подставив значения 2*?f_н и ?f_сп в формулу (1.3), получим:

?F_РТ=1500 Гц+17 Гц =1517 (Гц).

1.4 Выбор количества преобразований и номиналов промежуточных частот

Номинальное значение промежуточной частоты, необходимое для обеспечения заданного подавления помехи по зеркальному каналу, ориентировочно выбирается из условия:

, (1.5)

где - максимальная частота диапазона;

- требуемое ослабление помехи по зеркальному каналу (по ТЗ =44668 раз);

- число контуров в преселекторе, включая входное устройство. Возьмем =3;

а - параметр рассогласования. Для приемников декаметрового диапазона при использовании длинных фидеров в сочетании с настроенными антеннами обычно берут а=1;

- результирующая добротность контуров усилителей высокой частоты. Определяется из выражения:

, (1.6)

где - ориентировочное значение ненагруженной добротности;

q - коэффициент, учитывающий шунтирующее действие входной и выходной проводимостей различных электронных приборов. Выберем =120 q=1,2 [1]. Имеем:

.

Подставив все значения в формулу (1.5) получим:

(МГц).

Верхнюю границу рекомендуемого интервала определим по формуле:

, (1.7)

где - полоса пропускания тракта промежуточной частоты (ПЧ). Она в (1,2-1,3) раза больше полосы пропускания радиотракта. Возьмем в 1.1 раза больше и получим:

=1.1*1517 Гц =1668 (Гц);

- резонансная добротность контуров ПЧ. Выберем =80 [1];

- ориентировочное число контуров в тракте ПЧ. Предварительно предположим, что =2;

- функция, зависящая от типа схемы и числа каскадов тракта ПЧ.

Исходя из обеспечения требуемого коэффициента прямоугольности (k_{п 100}?1,82), выберем схему третьего типа. Тогда =0,88 [1].

Подставив найденные значения в формулу (1.7) произведем расчет:

В итоге проделанных расчетов получим расходящийся интервал:

(МГц) и F_пч?3.1 (кГц).

Действительных значений частоты, принадлежащих этому интервалу нет, поэтому в РПУ потребуется двойное преобразование частоты. Выберем f_1пч=30 МГц, а f_2пч=128 кГц.

1.5 Разбивка диапазона рабочих частот на поддиапазоны

Разбивку на поддиапазоны произведем комбинированным способом и результаты вычислений сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Границы поддиапазонов

№ п/п	Номинальные границы поддиапазонов	?fпд (МГц)	Kпд	f1пч (МГц)	f1гет (МГц)	f2пч (МГц)	f2гет (МГц)
1	3,000 - 7,999	4,999	1,75	30	33,000-37,999	0.128	30.128
2	8,000 - 12,999	4,999	1,75	30	38,000-42,999	0.128	30.128
3	13,000 - 17,999	4,999	1,75	30	43,000-47,999	0.128	30.128
4	18,000 - 22,999	4,999	1,75	30	48,000-52.999	0.128	30.128
5	23,000 - 27,999	4,999	1,75	30	52,000-57,999	0.128	30.128

1.6 Выбор преобразователей частоты и типа демодулятора

К преобразователям частоты в РПУ предъявляются достаточно жесткие требования. Этим требованиям удовлетворяют смесители, построенные по кольцевой схеме на полупроводниковых диодах. Применим данные смесители для организации первого и второго преобразования частоты.

Тип демодулятора выбирается исходя из типа сигнала, который будет демодулировать проектируемый приемник. При детектировании сигнала ДЧТ используется схема с взаимно расстроенными контурами, где в схеме расфильтровки применяются узкополосные кварцевые фильтры. Использование контуров с высокой добротностью повышает крутизну характеристики детектора, а применение кварцев улучшает стабильность нулевой точки. Эта схема является наиболее простой в использовании и не содержит дорогостоящих элементов [2].

1.7 Распределение усиления и избирательности по трактам приемника

Расчет будем производить для узкополосного тракта, так как:

При двойном преобразовании частоты полоса пропускания тракта радиочастоты определяется по формуле:

?F_РЧ=(3-4)*?F_РТ (1.12)

Выберем значение ?F_РЧ=3,5*?F_РТ, тогда: ?F_РЧ=3,5*1517 Гц=5310 (Гц)

Полоса пропускания тракта первой промежуточной частоты (1ПЧ) должна быть в (2-3) раза шире полосы пропускания радиотракта. Положим, что полоса пропускания будет шире в 2,5 раза:

?F_1ПЧ=2.5*?F_РТ =2,5*1517 Гц=3793 (Гц).

Основную избирательность обеспечивает тракт ОПЧ, полоса пропускания данного тракта в (1.1-1.2) раза больше полосы пропускания радиотракта. Положим, что полоса будет шире в 1.1 раза:

?F_ОПЧ=1,1*?F_РТ =1,1*1517=1669 (Гц).

Таким образом, избирательность по трактам РПУ распределилась следующим образом:

1. ?F_РТ =1517 (Гц)

2. ?F_РЧ=5310 (Гц)

3. ?F_1ПЧ=3793 (Гц

4. ?F_ОПЧ=1669 (Гц)

Расчет общего коэффициента передачи радиотракта производится по формуле:

, (1.13)

где - необходимое значение амплитуды напряжения сигнала на входе детектора (=0,6 (В));

- значение чувствительности приемника определяется по формуле [1]:

(мкВ),

где ? - полоса пропускания радиотракта (определено в подразделе 1.3, берется в килогерцах);

- сопротивление антенны. По ТЗ =0,075 (кОм);

 =22 (так как по ТЗ н_а=22 кТ₀).

Подставляя эти значения в формулу (1.14), получим:

(мкВ);

- коэффициент запаса усиления. Возьмем =20, тогда:

20=42*10⁶ (раз).

Расчет коэффициента передачи тракта первой промежуточной частоты(ПЧ) производится исходя из того, что для нормальной работы первого смесителя уровень напряжения на его входе должен быть не менее (100-200) мкВ. Для расчета выберем U_{m вх 1см}=200 мкВ. Для работы второго смесителя необходим уровень напряжения порядка U_{m вх 2см}=2 мВ. Таким образом, получим значение коэффициента передачи тракта 1ПЧ:

(раз).

Расчет коэффициента передачи тракта радиочастоты производится по формуле:

(раз).

Выберем =20 (раз).

Зная коэффициенты передачи трактов определим коэффициент передачи тракта ОПЧ по формуле:

(раз).

Усиление по трактам РПУ распределилось следующим образом:

1. =20 (раз);

2. =10 (раз);

3. =21*10⁴ (раз);

4. =42*10⁶ (раз).

Выводы по первому разделу курсового проекта:

1) На основе анализа ТЗ выбрана схема супергетеродинного типа;

2) Система синтеза частот построена по схеме цифрового активного синтеза с кварцевой стабилизацией частот;

3) В РПУ применено двойное преобразование частоты. Номиналы выбраны: f_1ПЧ=30 (МГц) и f_2ПЧ=128 (кГц);

4) ДРЧ РПУ разбит на 4 поддиапазона комбинированным методом;

5) В качестве преобразователей частоты использована кольцевая схема на высокочастотных точечных диодах, а в качестве демодулятора применим схему со взаимно расстроенными контурами.

2. Определение состава и расчет тракта радиочастоты

2.1 Выбор усилительных элементов и схем их включения

Исходя из требований, предъявляемых к данному тракту, предварительно примем, что преселектор будет состоять из двухконтурного входного устройства и двух каскадов усилителя радиочастоты (УРЧ) с двухконтурной нагрузкой в каждом. Учитывая высокие требования, предъявляемые к приемнику 1 класса, усилительный элемент должен иметь лучшие шумовые, усилительные и нелинейные параметры. Из справочных данных ряда транзисторов [5, прил 4] выберем полевой транзистор КП 350 Б. Для обеспечения наибольшей устойчивости работы каскада и широкого динамического диапазона входных напряжений, транзисторы будем включать по схеме с общим истоком.

2.2 Ориентировочный выбор параметров контуров

К числу ориентировочно определяемых параметров относится:

1. минимальная емкость, которая для данного диапазона находится в пределах 40-60 пФ. Выберем С_{э min}=60 пФ;

2. добротность резонансных систем тракта выбрана ранее в подразделе 1.4. необходимо, однако, определить результирующую добротность резонансной системы ВУ:

, (2.1)

где а - коэффициент рассогласования, характеризующий степень связи антенны и ВУ. При расчетах примем, что РПУ работает на настроенную антенну, тогда а=1.

2.3 Структура тракта по требованиям чувствительности

Так как в подразделе 1.7 чувствительность из единиц удельной мощности кТ₀ переведена в единицы ЭДС (мкВ), то расчет производится по следующей формуле:

, (2.2)

где - полоса пропускания радиотракта, определено в 1.3;

г - безразмерная величина, характеризующая необходимое превышение сигнала над шумом на входе приемника. Выберем г=9 [2];

- сопротивление антенны (по ТЗ =0.075 кОм);

- безразмерная величина. При приеме ДЧТ определяется по формуле:

, (2.3)

При этом индекс частотной модуляции определяется по формуле:

, (2.4)

где - частотный сдвиг (по ТЗ =400 Гц);

- максимальная частота модуляции для телеграфного сигнала:

, (2.5)

где а=3 - номер гармоники;

В - скорость телеграфирования (по ТЗ В=100 Бод)

Таким образом по формуле (2.3) получим:

;

- общий коэффициент шума приемника.

Так как чувствительность приемника, в основном, определяется шумами первого каскада, то расчет ведется по формуле:

, (2.6)

где - коэффициент шума усилительного прибора первого каскада приемника (для транзистора КП 350 Б =4 раза);

- коэффициент усиления РЧ по мощности.

Так как ВУ двухконтурное, то:

, (2.7)

где а=1 - определено в подразделе 2.2;

з - параметр связи между контурами. При согласовании по мощности можно взять 0.8ч0.9. Возьмем з=0,8.

Следовательно:

, (2.8)

Таким образом, коэффициент шума будет равен:

.

Чувствительность равна:

(мкВ).

Имеем, что Е_а=0,19 мкВ<Е_а=0,2 мкВ. Значит требование выполняется.

2.4 Структура тракта по требованиям односигнальной избирательности

Требуемое ослабление помехи по первому зеркальному каналу должно быть достигнуто на любой частоте диапазона. Это будет обеспечено, если ослабление помехи будет достигнуто на частоте, наихудшей для подавления помехи. Данная частота находится там где относительная расстройка помехи будет минимальной, то есть там, где выполняется условие: .

Следовательно, наихудшая частота приема .

Ослабление, вносимое двухконтурной системой:

, (2.9)

где у - обобщенная расстройка помехи по первому зеркальному каналу (1ЗК);

з=0,8 - определено в подразделе 2.3.

Частота, на которой находится 1ЗК, находится по формуле:

, (2.10)

Поскольку настройка первого гетеродина верхняя, то возьмем знак «+». Имеем:

 (МГц)

Обобщенная расстройка находится по формуле:

, (2.11)

где =50 - определено в подразделе 2.2;

=100 - определено в подразделе 1.4.

Следовательно имеем:

;

.

Подставляя найденные значения в формулу (2.9) получим:

=

=

Общее ослабление помехи по 1ЗК составляет:

.

Следовательно, выбранная схема преселектора удовлетворяет требованию по подавлению помехи по 1ЗК.

Расчет помехи по первой промежуточной частоте производится для наихудшей точки диапазона, которая соответствует настройке приемника на частоту с наименьшей расстройкой относительно промежуточной. При преобразовании «вверх» (f_н<f_1пч): .

Это условие будет выполняться на максимальной частоте диапазона приемника. То есть =28 МГц =30 МГц [4].

Расчет ослабления помехи по 1ПЧ производится по тем же формулам, что и для ослабления помехи по 1ЗК. Однако, обобщенная расстройка будет находиться по формуле:

. (2.12)

Таким образом, получаем:

;

Подставим эти значения в формулу (2.9) имеем:

=

=

.

Следовательно, ослабление помехи по 1ПЧ обеспечивается и изменение схемы не требуется.

2.5 Структура тракта по требованиям многосигнальной избирательности

При выбранном электронном приборе КП 350 Б и известных его нелинейных параметрах, допустимое напряжение помехи на входе этого прибора определяется по формуле:

, (2.13)

где - коэффициент перекрестной модуляции. По ТЗ ;

- нелинейный параметр транзистора. По ТЗ =400 [5].

Подставим эти значения в формулу (2.13):

.

Фактическое значение напряжения помехи на входе усилительного прибора первого каскада определяется:

, (2.14)

где - заданное напряжение помехи в антенне. По ТЗ =4,2 (В);

- коэффициент передачи ВУ на резонансной частоте;

- ослабление помехи во ВУ при заданной относительной расстройте. По ТЗ =0,034.

Для двухконтурного ВУ коэффициент передачи определяется по формуле:

, (2.15)

где а=1 - параметр рассогласования;

з=0,8 - параметр связи;

- коэффициент трансформации. Для ТРЧ с полевыми транзисторами можно считать =1;

- проводимость антенны фидера. Так как по ТЗ с_ф=75 Ом, то

. (2.16)

находится по формуле:

, (2.17)

где - характеристическое сопротивление контура;

=120 определено ранее;

=10 (кОм) - входное сопротивление транзистора УРЧ [5];

Зная начальную емкость контура (определено ранее) и верхнюю частоту диапазона приемника можно рассчитать характеристическое сопротивление контура:

. (2.18)

Подставим эти значения в формулу (2.17):

.

Найдем коэффициент передачи ВУ, подставляя значения в формулу (2.15):

.

Расчет ослабления помехи производится по формуле (2.9), но обобщенная расстройка при этом находится по следующим образом:

, (2.19)

где - относительная расстройка помехи по ТЗ =0,034;

=50 - определено ранее.

Следовательно:

.

Таким образом ослабление помехи во ВУ:

.

Подставляя все найденные значения в формулу (2.14), получим:

Это говорит о том, что состав тракта удовлетворяет требованиям по многосигнальной избирательности.

2.6 Уточнение распределения усиления и избирательности

Общий коэффициент усиления ТРЧ был определен ранее в подразделе 1.7 и составляет k_рч=20. Коэффициент передачи ВУ k_{вх 0}=3. Коэффициент усиления первого каскада УРЧ можно найти из выражения:

, (2.20)

где = - сопротивление шума транзисторов 1 и 2 каскадов;

, - результирующее сопротивление ВУ и первого каскада УРЧ соответственно;

- относительное увеличение шумов за счет нагрузки 1УРЧ. Выберем =1,1 [4]

Для полевых транзисторов с крутизной S=10^-2 (А/В) [5]:

. (2.21)

Зная характеристическое сопротивление контура, добротности ВУ и УРЧ можно определить результирующее сопротивление ВУ и УРЧ:

,. (2.22)

Определив необходимые значения для расчета, подставим их в формулу (2.20):

.

Выберем .

Коэффициенты усиления 2 и последующих каскадов модно вычислить по формуле:

Выводы по второму разделу курсового проекта:

1) В качестве усилительных элементов в каскадах УРЧ выбраны полевые транзисторы КП 350 Б;

2) Результата расчета показывают, что исходя из требований по обеспечению чувствительности, односигнальной и многосигнальной избирательности оптимальный состав преселектора должен иметь двухконтурное ВУ и два каскада УРЧ с двухконтурной нагрузкой каждый.

3. Определение состава и расчет тракта преобразования частоты и частного тракта

3.1 Определение состава и расчет тракта первой промежуточной частоты

радиочастота приемник тракт индикация

Оценивая требования к РПУ делаем вывод, что в качестве усилительного прибора в тракте ПЧ выберем полевой транзистор типа КП 306 А и схему включения с общим истоком. В целях унификации схемы по электронным приборам преобразователь частоты тракта 1ПЧ также выполняется на аналогичном транзисторе, который обеспечит высокую линейность преобразования.

Ослабление помехи по второму зеркальному каналу (2ЗК) происходит в преселекторе и в тракте 1ПЧ и определяется как произведение ослаблений в данных трактах.

Определим ослабление помехи по 2ЗК, вносимое преселектором. Зеркальная помеха по второго преобразования частоты отстоит от частоты настройки приемника на 2 f_2ПЧ [2], то есть:

f_2ЗК = f_О 2f_2ПЧ, (3.1)

где знак выбираем в соответствии с настройкой первого и второго гетеродина. Так как обе настройки верхние, то знак «-» следовательно:

f_2ЗК = 28 МГц - 2*0,128 МГц=27,7 (МГц)

Расчет ослабления помехи по 2ЗК в каждом каскаде преселектора производится на максимальной частоте приёмника, то есть где min.

Расчет производится по формуле, общей для двухконтурных систем, но обобщенная расстройка определяется:

. (3.2)

Таким образом, получаем:

;

Подставим эти значения в формулу (2.9) имеем:

=

=

Общее ослабление помехи по 2ЗК в преселекторе:

.

Теперь определим ослабление помехи по 2ЗК, вносимое трактом первой ПЧ, состоящим из смесителя и нескольких усилителей 1ПЧ по формуле:

, (3.3)

где n - число усилителей промежуточной частоты (УПЧ). Выберем n=3

Выберем для преобразователей частоты и для УПЧ двухконтурные резонансные системы. Тогда расчет будет производиться по формуле (2.9), где:

, (3.4)

где =100 - добротность тракта ПЧ [2];

- частота, на которой расположен зеркальный канал второго преобразования в тракте 1ПЧ. Она определяется следующим образом:

.

Знак в этой формуле определяется согласно настройки второго гетеродина. Она верхняя, поэтому формула примет вид:

.

Подставив эти значения в формулу (3.4), имеем:

.

Тогда формула (2.9) примет вид:

Общее подавление помехи по формуле (3.3) и преселектором и трактом 1ПЧ вместе:

(раз).

.

Следовательно, требование по подавлению помехи не выполняется. Для обеспечения высокой эффективной избирательности в коротко волновых приемниках 1 класса, так как доступно усложнение схемы, необходимо в тракт 1ПЧ после преобразователя включить фильтр сосредоточенной селекции(ФСС). Такой фильтр позволяет уменьшить уровень внеполосных каналов приема второго преобразования. Полоса пропускания данного фильтра должна быть больше полосы сигнала:

?F_{п ф}=(1,3ч1,5)*?F_рт=1,5*1517 Гц=2276 Гц.

С другой стороны полоса мешания на уровне заданного подавления помехи по 2ЗК и 2ПЧ не должна превышать их расстроек, то есть:

?F_м(D_2ЗК)?4*f_2ПЧ?4*0,128?0,512 МГц;

?F_м(D_2ПЧ)?2*(f_1ПЧ - f_2ПЧ)?2*(30-0,128)?59,744 МГц, возьмем 4 кГц.

Определяется крутизна скатов:

Ослабление помехи по 2ПЧ в преселекторе и в тракте 1ПЧ ведётся по формуле:

.

Расчёт ведётся для наихудшей точки диапазона, где отношение max.

В этой точке ее ослабление будет минимальным. Для заданного варианта эта точка при , .

Определим ослабление помехи по 2ПЧ, вносимое преселектором. Расчёт ведётся по формуле (2.9), где обобщенная расстройка определяется по формуле:

.

В частных случаях получим:

(раз)

(раз)

Тогда, подставляя эти значения в (2.9), получим:

(раз);

(раз).

Следовательно в целом преселектор ослабит помеху по 2ПЧ в

.

Требование выполняется, следовательно, дальнейший расчет не требуется.

3.2 Определение состава и расчет тракта основной промежуточной частоты

Оценивая данные транзисторов, делаем вывод, что преобразователь частоты тракта ОПЧ выполним на транзисторе типа КТ 320 А, а в качестве усилительного прибора в тракте ОПЧ выберем биполярный транзистор типа КТ 320 А. Для обеспечения высокого и устойчивого усиления выберем схему включения с общим эмиттером.

Условно усилитель считается узкополосным [2], так как:

Исходя из заданных требований по обеспечению избирательности по соседним каналам приема, и используя рекомендации по требованиям усиления, тракт ОПЧ будет состоять из смесителя с нагрузкой в виде одного пятизвенного ФСС и усилительных каскадов, построенных по схеме третьего типа.

Единичное фиктивное усиление каскада находится следующим образом:

, (3.5)

где =5000 мА/В-крутизна характеристики усилительного прибора [5];

- результирующая емкость контура. Выберем =100 пФ [2];

Коэффициенты трансформации определяются:

, , (3.6)

где - результирующее затухание контура, обеспечивающее заданную полосу пропускания n-каскадного усилителя;

- затухание резонансного контура;

- затухание выбранного транзистора.

, (3.7)

где - функция зависящая от типа схемы и числа каскадов. Положим, что усиление обеспечивается тремя каскадами. Тогда . Чтобы характеристика избирательности в основном определялась каскадами с ФСС в нагрузке, . Имеем:

, .

,

;

.

Зная эти величины, подставим их в формулы (3.6)

, .

Подставляя эти значения в формулу (3.5), получим:

.

Общий коэффициент усиления вычисляется по формуле:

, (3.8)

где n - число каскадов в тракте ОПЧ;

- крутизна преобразования [2].

Далее в формулу (3.8) подставляются последовательно возрастающие значения n и рассчитывается общий коэффициент усиления. При n=3:

раз >,

Следовательно, число каскадов n=3 считается окончательным.

3.3 Определение состава и расчет частного тракта

Для обеспечения защищенности от импульсных и сосредоточенных помех радиотелеграфные приемники строятся по схеме ШОУО. В качестве частотного детектора выберем схему фильтрового частотного детектора, так как она обеспечивает более высокую помехоустойчивость, по сравнению с линейным частотным детектором, менее критична к стабильности канала связи, обеспечивает относительное постоянство амплитуд телеграфных посылок.

Так как по ТЗ скорость телеграфирования В=100 Бод, а временное преобладание ?ф/ф₀=0,11, то:

кГц.

В системе ШОУО проходные фильтры, как правило, является нагрузкой первого ограничителя. Полоса пропускания проходного фильтра при ДЧТ равна:

?F_n=?F_p+6*?f_d=4 кГц+6*400 Гц=6,4 кГц.

Полоса пропускания широкополосного тракта:

?F_ш?(3ч4)*?F_п=4*6,4 кГц=25,6 кГц.

Чувствительность приемника ДЧТ определяется по формуле (2.2):

мкВ.

Общий коэффициент усиления радиотракта приемника до первого ограничителя рассчитывается по формуле:

, (3.9)

где =0,03В - порог ограничения [4];

=20 - коэффициент запаса.

Подставим эти значения в формулу (3.9):

.

Так как ограничитель выполнен на усилительном приборе, то его коэффициент усиления . Тогда напряжение помехи и сигнала на выходе первого ограничителя:

U_{п вых 1огр}=U_пор*k_огр=0,03*10=0,3 В.

Коэффициент усиления, который должен обеспечить усилитель перед вторым ограничителем, находится по формуле:

.

Нагрузка усилителя должна быть относительно широкополосной:

?F_ус?(3ч4)*?F_{п max}=3*6,4 кГц=19,2 кГц.

Выводы по третьему разделу:

1. Требования по подавлению помех по 2ЗК и по 2ПЧ обеспечиваются следующим составом тракта 1ПЧ: преобразователь, в нагрузке которого стоит ФСС, и два каскада У1ПЧ.

2. Тракт ОПЧ обеспечивает основное усиление и избирательность. Исходя из этого он состоит из преобразователя, в нагрузке которого стоит пятизвенный ФСС, и трех усилительных каскадов, собранных по схеме третьего типа.

4. Обоснование системы управления и контроля в радиоприемном устройстве

4.1 Уточнение распределения усиления в радиоприемнике и обоснование системы регулирования усиления

В РПУ первого класса достаточно большие требования предъявляются к динамическому диапазону входных значений сигнала. Обычно, при изменении сигнала на входе приёмника на 70-80 (дБ) напряжение на выходе тракта низкой частоты должно изменяться не более чем на 3 (дБ). Для получения такого результата в тракт РПУ включается схема автоматической регулировки усиления (АРУ). Поскольку необходимо обеспечить достаточно большой диапазон регулировки коэффициента передачи радиотракта, применим режимную регулировку усиления, то есть коэффициента передачи радиотракта будет меняться за счет изменения режима работы каскадов усиления по постоянному току. Для регулирования коэффициента передачи РПУ привлекаются все каскады усиления радиотракта кроме первого каскада ТРЧ и последнего каскада. Эти усилительные каскады не регулируются из соображений ограничения нелинейных искажений, которые создаёт регулируемый каскад.

Выберем систему АРУ с обратной связью (АРУ «назад»), а по виду схемной реализации - АРУ с задержкой и усилением, так как она обеспечит наиболее эффективное регулирование [3].

4.2 Расчёт и обоснование системы контроля работоспособности РПУ

Профессиональное РПУ в своем составе содержит встроенные органы контроля работоспособности. Они позволяют обеспечить контроль наличия питающих напряжений на выходах блоков питания; контроль работоспособности функциональных узлов и отдельных каскадов; контроль точности настройки и прочее.

В настоящее время применяются для сигнализации о состоянии элементов РПУ светодиоды или неоновые лампы. Применение элементов сигнализации позволяет повысить оперативность контроля, а в некоторых случаях предотвратить выход из строя функциональных узлов.

Заключение

1. Результатом выполнения задания курсового проекта стала функциональная схема РПУ, которая отображает основные принципы функционирования трактов радиоприёмника.

2. Радиоприёмное устройство построено по схеме супергетеродинного типа с двумя преобразованиями частоты, так как эта схема позволяет обеспечить достаточно хорошие показатели чувствительности, избирательности, частотной точности и относительно проста в исполнении.

3. Система синтеза частот построена по схеме цифрового активного синтеза с кварцевой стабилизацией частоты, так как она способна обеспечить требуемую частотную точность и шаг сетки частот. Выбор типа системы синтеза обусловлен высокими требованиями задания к частотной точности.

4. Основное усиление сигнала обеспечивается трактом основной промежуточной частоты.

5. Односигнальная и многосигнальная избирательность обеспечивается за счёт применения двухконтурных колебательных систем.

6. Демодуляцию сигнала обеспечивает частный тракт приема сигнала F7B, собранного по схеме ШОУО.

7. Приёмник содержит встроенные системы контроля работоспособности основных трактов, а также систему АРУ.

Литература

1. Расчет структурных схем радиоприемников. Учебное пособие по курсовому проектированию. - Череповец, ЧВИИУРЭ, 1986 г. - 235 с.

2. Горшлев В.Д. и др. Основы проектирования радиоприемников. - Л.: Энергия, 1977 г. - 384 с.

3. Заварин Г.Д. и др. Радиоприемные устройства. - М.: Воениздат, 1973 г. - 423 с.

4. Школин Ю.Д. Основы проектирования радиоприемников. - Л.: ВАС, 1976 г. -178 с.

5. Горшков А.И. Методическое пособие по расчету трактов радио - и промежуточных частот радиоприемников. - Череповец, ЧВИИУРЭ, 1993 г. 72 с.

Размещено на Allbest.ru