Проектирование связного приемника непрерывных сигналов однополосной модуляции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проектирование связного приемника непрерывных сигналов однополосной модуляции

Выполнил: Майоров П.С.

уч.гр.: 7441



Техническое задание

Диапазон частот (МГц) 18-24

Чувствительность(мкВ) 2.0

ОСШ на выходе детектора(дБ) 20

Вид модуляции ОМ

Селективность по соседнему каналу(дБ) 70

Расстройка соседнего канала(кГЦ) 10

Селективность по зеркальному каналу(дБ) 50

Полоса частот модуляции(кГЦ) 0.3-4.0

Остаток несущей(%) 15

Относительная нестабильность частоты передатчика 10е-4

Сопротивление антенны(Ом) 75

Емкость антенны(пФ) 0

Коэффициент регулирования АРУ 10е3/2

Сопротивление нагрузки( Ом) 64



1. Расчет структурной схемы РПУ

1.1 Расчет поддиапазонов

Первым делом рассчитаем диапазон рабочих частот РПУ и определим необходимость разбиения на поддиапазоны.

Диапазон частот равен:

Коэффициент перекрытия:

Так как Кд <3. Необходимость разбиения на поддиапазоны отсутствует.

1.2 Расчет полосы пропускания

Определим ширину спектра сигнала. По заданию известно, что применяется ОМ. Так как есть остаток несущей, ширина спектра сигнала равна :

Теперь учтем нестабильность Частоты РПДУ и гетеродина.

В качестве гетеродина возьмем однокаскадный транзисторный гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты. Его относительная нестабильность частоты будет равна:



Суммарную нестабильность частоты находим как:

=4800Гц

Полоса пропускания линейного тракта:

Реализуемый приёмник должен обеспечивать высокую стабильность частоты гетеродина, поэтому нужна подстройка частоты.

С АПЧ

	1	10	20	30
П , кГц	8.8	4.48	4.24	4.16

С ФАПЧ равен бесконечности и полоса пропускания приемника равна ширине спектра сигнала . Выбираю ФАПЧ.

Определение промежуточной частоты и средств обеспечения избирательности по СК и ЗК.

Для начала определим необходимый коэффициент прямоугольности ФСС.

Далее зная требования избирательности по СК, выберем фильтр для УПЧ, и к нему подберем схему преселектора.

В качестве ФСС в УПЧ можно использовать пьезокерамический фильтр ФП2П4-561-10.7M-7:

Средняя частота пропускания 10,7Мгц

Полоса пропускания по ур. 3дБ 7кГц

Затухание при расстройке ±9кГц не менее 70дБ

Затухание в полосе пропускания не более 4дБ

Коэффициент прямоугольности по уровню 80/3дБ 2.8

Промежуточная частота :

Приступим к определению структуры преселектора для начала определим обобщенную расстройку зеркального канала.

Эквивалентную добротность возьмем равной:

Обобщенная расстройка:

Далее по кривым Сиверса находим структурную схему преселектора:



Из рис. 1.7 по А.П. Сиверсу выбираем преселектор по схеме №3, который удовлетворяет требованиям избирательности.

1.3 Выбор средств обеспечения усилия линейного тракта

Для начала определим коэффициент усиления линейного тракта. Так же сигнал имеет ОМ, на входе детектора напряжение должно быть около 0, 5В. Коэффициент запаса возьмем равным 3.

Чувствительность задана в условии : Еа=2мкВ

Для определения коэффициента передачи ВЦ возьмем одноконтурную цепь с автотрансформаторной связью.

Берем транзистор ГТ330Д и определяем коэффициент устойчивого усиления УРЧ.

(Параметры транзистора взяты из учебного пособия «Проектирование радиоприемных устройств» под редакцией А.П. Сиверса , стр. 471)

Расчет:



Находим коэффициент устойчивого усиления УРЧ:

Смеситель будем делать на том же транзисторе:

Рассмотрим худший случай потерь ФСИ с затуханием в полосе пропускания не более 4дБ, и получим коэффициент передачи ФСИ равен:

Коэффициент усиления до УПЧ равен:

Коэффициент усиления УПЧ.



Каскады УПЧ будем делать на транзисторе ГТ313А.

Расчет:

Отсюда находим коэффициент устойчивого усиления одного каскада УПЧ.

Теперь можем определить количество каскадов в УПЧ:

Таким образом, количество каскадов в УПЧ равно 4.

Коэффициент усиления УПЧ равен:



1.4 Расчет системы АРУ

Боковая полоса частот сигнала ОМ не излучается в паузах речи целесообразно использовать систему АРУ.

По условию коэффициент регулирования АРУ

- динамический диапазон регулировки одного каскада

Коэффициент усиления одного каскада может измениться в 10 раз. Охватим АРУ первые 3.

Стабилитрон VD2 задает уровень выходного сигнала. Выпрямление выходного напряжения осуществляется диодом VD1. Конденсатор С1 с резисторами R5 и R6 действуют как интегратор сигнала ошибки. Остальная часть схемы - управляемый напряжением усилитель (МС3340) с полевым транзистором. Полевой транзистор применяет в связи с его низким уровнем шума.



1.5 Расчет коэффициента шума линейного тракта

Чувствительность мкВ

Сопротивление антенны

Постоянная Больцмана

Стандартная температура приемника

Полоса линейного тракта 8.5 кГц

ОСШ на выходе детектора

Учтем, что из-за малой нестабильности частоты и не полностью подавленной несущей ОМ сигнала, будем использовать синхронный детектор с автономным высокостабильным генератором. В этом случае ОСШ на выходе детектора будет равно половине ОСШ на его входе.

Следовательно необходимый коэффициент шума равен:

Проверим, удовлетворяет ли наш линейный тракт заданному коэффициенту шума.

Из справочника коэффициент шума транзистора не превышает 4 дБ.

Переводим в безразмерные единицы:

Теперь можем найти коэффициент шума ВЦ, УРЧ и ПЧ.

Коэффициент передачи по мощности одноконтурной входной цепи:

В соответствии с теорией коэффициент шума одноконтурной входной цепи: частота детектор коллекторный ток

В соответствии с теорией коэффициент усиления по мощности усилителя на транзисторе с общим эмиттером:

Упч из-за большого количества каскадов слобо влияет на коэффициент шума.

Коэффициент шума до УПЧ:

Исходя из полученного результата (), делаем вывод, что транзистор выбран правильно, так как выполняется условие:

Сравнивая допустимый уровень шума и уровень шума ЛТ приемника заключаю, что ЛТ проектирован верно и структурная схема приемника удовлетворяет требованиям тех задания

1.6 Структурная схема приемника

1.7 Расчет каскадов РПУ

Расчет входной цепи

Известно, что в метровом диапазоне волн преимущественно используются настроенные антенны. В ТЗ задано активное сопротивление антенны RA = 75 Ом. В соответствии с теорией проектирования РПУ при настроенных антеннах, как правило, применяются одноконтурные входные цепи.

При выборе связи контура с антенной надо учитывать, что при настроенных антеннах, параметры которых в эксплуатации мало меняются, можно применять сильную связь контура с антенной. Это обеспечивает большой коэффициент передачи входной цепи. Наибольший коэффициент передачи достигается при согласовании ВЦ с антенной, т.е. при WФ = RА.

В качестве входной цепи мы выбираем одноконтурную цепь с автотрансформаторной связью с настроенной антенной.



Выбираем полную емкость схемы по таблице 4,4 и собственное затухание контура по табл.4,5 ( из учебного пособия «Проектирование радиоприемных устройств» под редакцией А.П. Сиверса , стр. 173-174.)

f0, Мгц	0,3	0,3-1,5	1,5-6	6-30	30-100	>100
Ссх, пФ	500-300	300-200	200-100	100-50	50-15	<15

Диапазон волн	ДВ	СВ	КВ	МВ
d	0.02-0.0125	0.0125-0.008	0.006-0.005	0.01-0.005

Вычисляем коэффициенты включения фидера и входа УРЧ для согласования при заданном эквивалентном затухании контура входной цепи:

Где

Активным элементом является транзистор ГТ330Д.



Входная проводимость и входная емкость:

Рассчитаем емкость входной цепи:

Где - паразитная емкость катушки контура.

- емкость монтажа

Находим индуктивность контура:

Определим индуктивность катушки связи:

Коэффициент передачи собственно входной цепи при согласовании



- коэффициент передачи фидера, его значение выбирается по методике описанной в учебнике Сиверса. Для данного приемника был выбран фидер РК-150-7-22.

. Произведение равно 0,25. По рисунку 4.16 ( из учебного пособия «Проектирование радиоприемных устройств» под редакцией А.П. Сиверса. Ст.174) 0,98

Коэффициент передачи для входной цепи:

Расчет УРЧ

УРЧ строим на транзисторе ГТ330Д по схеме с общим эмиттером.

Диапазон рабочих температур: (-40+60) С

Входная проводимость транзистора будет равна:

Определяем изменение обратного тока коллектора:

Где-обратный ток коллектора при температуре Т0=293 К.

Находим тепловое смещение напряжения на базе:

Где

Рассчитаем необходимую нестабильность коллекторного тока:

Вычислим сопротивления транзисторов:

Подсчитаем емкости:

Индуктивность контура, равна вычисленной ранее индуктивности для входной цепи.

Коэффициент усиления УРЧ:



Коэффициенты включения берем равным:

1.7 Принципиальная схема УРЧ

Расчет ПЧ

Берем транзистор ГТ330Д. Расчет проводится по методике, применяемой при расчете УРЧ согласно учебного пособия «Проектирование радиоприемных устройств» под редакцией А.П. Сиверса. Ст.306). Чтобы ослабить побочные каналы приема и свисты, смеситель должен работать без отсечки коллекторного тока, поэтому берем

Исходные параметры транзистора:

Диапазон рабочих температур: (-40+60) С

Входная и выходная проводимости транзистора будут равны:

Определяем изменение обратного тока коллектора:

Гдеобрантый ток коллектора при температуре Т0-293 К.

Находим тепловое смещение напряжения на базе:

Где

Рассчитываем необходимую нестабильность коллекторного тока:

Вычисляем сопротивления транзисторов:

Подсчитывает емкости:



Определим показатель связи фильтра с ПЧ:

Индивидуальность и емкость контура:

Коэффициент включения:

Входное характеристическое сопротивлениеприняли 2 кОм.

Коэффициент связи k полагаем равным 0,9.

Рассчитаем коэффициент усиления УРЧ:

Коэффициент включения в контурберем равным 0.1 чтобы коэффициент усиления не превышал коэффициента устойчивого усилия. 

1.8 Принципиальная схема ПЧ

1.9 Расчет УПЧ

Расчет УПЧ будем проводить по методике, применяемой при расчете УРЧ.

УПЧ строим на транзисторе ГТ313А.

Исходные параметры транзистора.

Диапазон рабочих температур: (-40+60) С

УПЧ работает на промежуточной частоте, при этом входная проводимость транзистора будет равна:

Определяем изменение обратного тока коллектора:



Где- обратный ток коллектора при температуре Т0=293 К.

Находим тепловое смещение напряжения на базе:

Рассчитываем необходимую нестабильность коллекторного тока:

Эквивалентная емкость контура и коэффициент включения контура в цепь базы транзистора следующего каскада рассчитывается согласно учебного пособия «Проектирование радиоприемных устройств» под редакцией А.П. Сиверса. Ст.275):



Рассчитываем элементы контура ст.281:

Рассчитываем коэффициент усиление каскада:

1.10 Принципиальная схема УПЧ



2. Расчет синхронного детектора

В синхронных детекторах под действием гетеродина периодически меняется во времени параметр цепи в том числе крутизна транзистора. Структурная схема СД совпадает со схемой ПЧ. Частоту гетеродина выбирают равной частоте несущего колебания на входе детектора. В связи с этим расчет СД будем проводить аналогично расчету ПЧ.

СД строим на транзисторе ГТ313А.

Исходные параметры транзистора.

Диапазон рабочих температур: (-40+60) С

СД работает на промежуточной частоте, при этом входная проводимость транзистора будет равна:

Изменение обратного тока коллектора:

Где- обратный ток коллектора при температуре Т0=293К.

Находим тепловое смещение напряжения на базе:

Нестабильность коллекторного тока:



Сопротивление транзисторов:

возьмем равным 1 кОм.

2.1 Принципиальная схема СД.



2.2 Принципиальная схема ФД

Фазовый детектор (ФД)-- это перемножитель двух входных сигналов, которые часто называют балансными смесителями. На выходе балансного смесителя присутствуют удвоенная частота входных сигналов и постоянная составляющая, пропорциональная разности фаз, что следует из выражения:

{\displaystyle \sin \alpha \cos \beta ={\sin(\alpha -\beta ) \over 2}+{\sin(\alpha +\beta ) \over 2}\approx {\alpha -\beta \over 2}+{\sin(\alpha +\beta ) \over 2}}Синус малого угла здесь приближённо заменён самим углом. Составляющая с удвоенной частотой может быть легко отфильтрована с помощью ФНЧ.



Размещено на Allbest.ru