Проектирование радиоприемного устройства

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

УГТУ - УПИ им. С.М. Кирова

Кафедра РЭИС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

«Проектирование радиоприемного устройства»

Екатеринбург, 2001

ВВЕДЕНИЕ

Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения сигналов.

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются:

Тип схемы.

Вид принимаемых сигналов.

Назначение приемника.

Диапазон частот.

Вид активных элементов, используемых в приемнике.

Тип конструкции приемника.

По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления (без регенерации и с регенерацией), сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые на всех диапазонах частот.

Принимаемые сигналы служат для передачи сообщений или измерения положения и параметров относительного движения объектов. По виду модуляции приемники различают:

с амплитудной модуляцией,

с амплитудной манипуляцией,

с частотной модуляцией,

с фазовой модуляцией,

с фазовой манипуляцией,

с импульсной модуляцией и т.д.

Принимаемые сигналы могут передавать сообщения от одного источника или от нескольких.

По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и др. Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с АМ (с несущей и боковой полосами), ОБП (однополосной) и ЧМ или дискретных сигналов с АТ, ЧТ и ФРТ. Радиовещательные приемники (монофонические) принимают одноканальные непрерывные сигналы с АМ на длинных, средних и коротких волнах и с ЧМ на ультракоротких волнах. Приемники черно-белых телевизионных программ принимают непрерывные сигналы изображений с АМ и частичным подавлением одной боковой полосы частот и звуковые сигналы с ЧМ. Приемники цветных телевизионных программ принимают также сигналы, создающие цветное изображение. Приемники оконечных станций радиорелейных и телеметрических линий обычно предназначены для приема и разделения каналов многоканальных сигналов с частотным и временным уплотнением.

Приемники промежуточных станций радиорелейных линий (наземных и спутниковых) отличаются от приемников оконечных станций тем, что в них не происходит разделения многоканальных сигналов.

Рис. 1 - Принципиальная схема одного двухконтурного каскада УПЧ

Рис. 2 - Схема одноконтурного УРЧ

6. АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР

В транзисторных приемниках для детектирования непрерывных АМ-сигналов применяются диодные и транзисторные детекторы. Используем диодный амплитудный детектор с последовательной схемой включения, на диоде Д9Б, максимальная рабочая частота которого 40МГц. Схема включения детектора приведена на рис. 3.

Электрические характеристики диода Д9Б

Табл. 6.1

Рис. 3 - Схема включения АД

7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Преобразователь частоты состоит из смесителя, к которому подводится принимаемый сигнал, и гетеродина, напряжение которого периодически изменяет параметры смесителя. На выходе смесителя выделяется сигнал преобразованной частоты. В ПЧ с внешним гетеродином функции последнего выполняет отдельный электронный прибор. В данном случае используем ПЧ с внешним гетеродином, т.к. он рекомендован [2].

В таком ПЧ сигнал Uс от входной цепи и последнего каскада УРЧ поступает к базе биполярного транзистора смесителя, включенного с ОЭ. Напряжение гетеродина Uг поступает в цепь эмиттера смесителя и по отношению к гетеродину смеситель оказывается включенным по схеме с ОБ.

В цепь коллектора смесителя включают фильтры (резонансный контур). С помощью резисторов R1 и R2 подается напряжение отрицательного смещения на базу транзистора. Цепь R4, С2 служит для стабилизации режима работы транзистора при изменении температуры. R3 используется для подачи напряжения гетеродина в цепь эмиттера. С3 не пропускает постоянную составляющую тока эмиттера в цепь гетеродина. Схема ПЧ с внешним гетеродином приведена на рис. 4.

Гетеродин приемника формирует вспомогательное гармоническое напряжение, необходимое для преобразования частоты.

Простейшие гетеродины представляют собой однокаскадные генераторы с самовозбуждением на транзисторах. Такие гетеродины находят применение в радио- и телевизионных приемниках, а также в некоторых профессиональных устройствах, в которых не требуется высокая точность настройки. К группе простейших гетеродинов могут быть отнесены клистронные гетеродины, а также гетеродины на туннельных диодах. Но главным недостатком таких гетеродинов является низкая стабильность частоты.

Рис. 4 - Схема ПЧ с внешним гетеродином

Практическое применение находят генераторы с трансформаторной, автотрансформаторной и емкостной и обратной связью. В данном приемнике применим автогенератор с трансформаторной связью, изображенный на рис. 5.

Рис. 5 - Гетеродин с трансформаторной связью

АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ

АРУ предназначена для поддержания уровня выходного сигнала РПрУ или усилителя вблизи некоторого номинального значения при изменении уровня входного сигнала.

Различают обратные и прямые АРУ. Обратные АРУ - системы с обратной связью. Они не могут обеспечить полного постоянства выходного напряжения, т.к. выходное напряжение является входным для АРУ и должно содержать информацию для соответствующего изменения регулируемого воздействия. Достоинством же обратной АРУ является обеспечение защиты от перегрузок, чего нельзя сказать о прямой АРУ. Также бывают комбинированные АРУ. Системы АРУ также подразделяются на задержанные и незадержанные. При использовании задержанной АРУ регулировка усиления начинается лишь после превышения сигналом некоторого минимального значения, соответствующего выбранному порогу срабатывания, называемому напряжением задержки АРУ. В незадержанной АРУ порог срабатывания не вводится, и регулирование осуществляется при наличии сигнала любой величины.

АРУ надо подавать на все транзисторы УРЧ и УПЧ. Используем обратную задержанную АРУ, содержащую RC-фильтр.

Находим величину регулируемого напряжения Up, которое должна дать АРУ для изменения усиления от Kmax до Kmin. Т.к. усиление каскада пропорционально крутизне S, то

где в произведения входят крутизны характеристик транзисторов каскадов.

Для определения Up выбираем начальные смещения на базе транзисторов, определяем для них соответствующие значения S1max и рассчитываем Smax=S1maxS2maxS3maxS4max=S1max⁴. Итак,

Ебо=0.051 В, S1max=(110-j110)мСм,

тогда

Тогда по графику находим Ебmax=0.062В

Up= Ебmax-Ебо=0.062-0.051=0.011В

Определим амплитуду переменного напряжения на входе АРУ при минимальном напряжении сигнала на входе приемника:

9. УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

В качестве усилителя низкой частоты можно использовать маломощную микросхему К548УН1А, типовая схема включения которой приведена на рис. 6.

Рис. 6 - Типовая схема включения К548УН1А

Назначение выводов микросхемы К549УН1А

1(14)-неинвертирующий вход, 3(12)- инвертирующий вход, 2(13)-эмиттер, 4-корпус, подложка (-Uп), 5(11), 6(10)-коррекция, 7(8)-выход, 9-питание (+Uп).

Электрические характеристики микросхемы К549УН1А

Табл. 9.1

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Проектирование радиоприемных устройств: Методические указания / В.И. Лузин, Н.П. Никитин.

Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. А.П. Сиверса.

Радиоприемные устройства. Под ред. А.П. Жуковского.

Н.Н. Буга, А.И. Фалько, Н.И. Чистяков. Радиоприемные устройства.

Интегральные микросхемы: справочник/Булычев, Галкин.