Проектирование радиостанции подвижной связи с однополосной модуляцией (SSB)

Эскизный расчёт структурной схемы приёмника. Выбор значения промежуточной частоты. Определение числа и типа избирательных систем преселектора. Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты, расчёт гетеродина и тракта.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 05.12.2011
Размер файла 359,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

42

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Курсовая работа по дисциплине:

”Устройства приема и обработки сигналов”

на тему:

Проектирование радиостанции подвижной связи с однополосной модуляцией (SSB).

Содержание
  • 2. Эскизный расчёт структурной схемы приёмника
    • 2.1 Задачи расчета
    • 2.2 Выбор значения промежуточной частоты
    • 2.3 Выбор избирательной системы тракта ПЧ
    • 2.4 Определение числа и типа избирательных систем преселектора
    • 2.5 Выбор способа и элемента настройки
    • 2.6 Выбор детектора сигнала
    • 2.7 Выбор активных приборов ВЧ тракта и распределение усиления по каскадам
      • 2.7.1 Определение требуемого усиления ВЧ тракта
      • 2.7.2 Оценка коэффициента передачи входного устройства
      • 2.7.3 Выбор активного прибора УРЧ и оценка коэффициента передачи УРЧ
      • 2.7.4 Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты.
      • 2.7.5 Определение структуры тракта УПЧ.
    • 2.8 Проверка реализации требуемого отношения сигнал/шум на выходе приёмника
    • 2.9 Выбор ИМС УЗЧ, динамической головки и узлов блока питания
  • 3. Расчёт входных устройств
    • 3.1 Расчет контуров преселектора
      • 3.1.1 Выбор схемы контура
      • 3.1.2 Расчет емкостей контура растянутого диапазона
      • 3.1.3 Расчет индуктивности, полосы пропускания и проводимости контура
    • 3.2 Расчёт одноконтурного входного устройства
  • 4. Расчёт УРЧ и общих характеристик преселектора
    • 4.1 Порядок расчета
    • 4.2 Расчёт резонансного коэффициента усиления УРЧ и чувствительности приёмника
    • 4.3 Расчёт элементов цепей питания
    • 4.4 Расчёт характеристик избирательности преселектора
  • 5. Расчёт преобразователя частоты
  • 6. Расчёт гетеродина
    • 6.1 Расчёт сопряжения настроек гетеродина и преселектора
      • 6.1.1 Задачи расчета
      • 6.1.2 Выбор числа точек точного сопряжения
      • 6.1.3 Определение структуры контура гетеродина и расчет его параметров
    • 6.2 Расчёт автогенератора на транзисторах ИМС К174ПС1
  • 7. Расчёт детектора радиосигналов
  • 8. Расчёт тракта промежуточной частоты
    • 8.1 Общие рекомендации
    • 8.2 Расчёт резонансного каскада УПЧ
    • 8.2.2 Расчёт второго каскада УПЧ
    • 8.3 Расчёт общих характеристик тракта УПЧ + катушка УРЧ
    • Заключение
  • Принципиальная схема приемника
  • 2. Эскизный расчёт структурной схемы приёмника

2.1 Задачи расчета

Типовая структурная схема современного приёмника содержит следующие основные узлы, изображенные на рис. 2.1. Там же обозначены коэффициенты передачи отдельных узлов и уровней напряжений на входе каждого из них при задающем напряжении или напряженности поля, равными чувствительности приемника.

42

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Обоснование структурной схемы включает в себя:

- выбор значения промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;

- выбор элемента настройки и обоснование способа настройки;

- выбор детектора приемника;

- выбор активных приборов ВЧ тракта и проверку возможности удовлетворения требований Т3 при выбранной элементной базе;

- выбор ИМС УЗЧ и типа динамической головки;

- выбор узлов схемы питания приемника.

2.2. Выбор значения промежуточной частоты

Для радиовещательных приёмников ОМ сигналов (диапазоны ДВ, СВ, КВ) в бытовой аппаратуре принято значение промежуточной частоты, равное 465 кГц:

Выбор данного значения промежуточной частоты позволяет использовать в тракте ПЧ интегральные фильтры сосредоточенной избирательности (ФСИ), выпускаемые промышленностью.

2.3 Выбор избирательной системы тракта ПЧ

Основную роль в формировании резонансной характеристики приемника и обеспечении требований Т3 по ослаблению соседнего канала играет тракт промежуточной частоты. Полоса пропускания приёмника (ДFпр) приблизительно равна полосе пропускания тракта промежуточной частоты. Значение ДFпр определяется следующим образом:

,

где для ОМ сигнала: - полоса частот принимаемого сигнала;

- нестабильность частоты вещательных передатчиков.

- нестабильность частоты настройки приёмника при отсутствии элементов температурной стабилизации контура гетеродина.

Таким образом .

Т.к. из-за высокой нестабильности частоты настройки приемника рассчитанное значение ДFпр превышает 1,1 ДFс, то принимают . В этом случае следует применить в приёмнике систему АПЧ с коэффициентом автоподстройки:

,

либо смириться с необходимостью ручной подстройки частоты в процессе радиоприема.

Избирательность тракта ПЧ обеспечивается ФСИ. Исходя из требований ТЗ, по ослаблению соседнего канала () и выбранного значения полосы пропускания приемника выбираем ФСИ:

ФП1П-60.02:

- полоса пропускания: F = 6.2 кГц;

- относительное затухание при расстройке Дfск = ±6 кГц: 60 дБ;

- коэффициент передачи на центральных частотах: Кр = - 4 дБ;

- входное сопротивление: Rвх = 3 кОм;

- выходное сопротивление: Rвых = 1 кОм;

- входная и выходная ёмкость: Свх = Свых = 10 пФ;

- допустимое напряжение - не более 3 В;

- габариты (без выводов) 11,7Ч8,3Ч7,2 мм;

- масса 3 г.

Определим его коэффициент передачи напряжения на центральной частоте:

2.4 Определение числа и типа избирательных систем преселектора

Число избирательных систем преселектора в КВ диапазоне определяют исходя из заданного ослабления зеркального канала (), которое должно обеспечиваться на максимальной частоте диапазона ( f0 = fmax), т.е. в «худшей точке».

Задаёмся значением конструктивной (максимально реализуемой на данной частоте) добротности контура преселектора QK = 150. Оценим значение добротности эквивалентного контура и его полосы пропускания:

, .

Рассчитаем крутизну характеристики избирательности преселектора (в децибелах на декаду), при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаблению зеркального канала:

,

где 3 дБ - ослабление на границах полосы пропускания.

Рассчитываем число колебательных контуров преселектора:

,

где round означает округление аргумента до ближайшего целого, превышающего аргумент; 20 дБ/дек -крутизна характеристики избирательности одного колебательного контура за пределами полосы пропускания.

При в преселекторе целесообразно использовать одноконтурное входное устройство и резонансный УРЧ, который помимо дополнительного ослабления помех обеспечивает снижение коэффициента шума приемника.

Проверим выполнение требования Т3 по ослаблению помехи с частотой, равной промежуточной (), на частоте диапазона f0 , ближайшей к fПЧ:

,

.

2.5 Выбор способа и элемента настройки

Проектируемый приемник содержит, один поддиапазон

В реальном контуре параллельно конденсатору настройки всегда есть некая суммарная ёмкость С0, состоящая из паразитных ёмкостей схемы и, возможно, ёмкости подстроечного конденсатора. Выбирая элемент настройки, следует проверить выполнение условия

,

где Кдmax - наибольший коэффициент перекрытия из числа поддиапазона проектируемого приемника; наименьшее значение .

Каждая из секций блока подключается к своему контуру (входного устройства, УРЧ, гетеродина). При повороте ротора конденсатора изменение ёмкости происходит одновременно во всех контурах.

2.6 Выбор детектора сигнала

Детектор однополосного сигнала можно выполнить с использованием аналогового перемножителя на микросхеме К174ПС1, на один вход которого подается детектируемый сигнал, а на второй - опорное колебание частоты несущей(обычно 500 кГц) от специального генератора. В схеме опорного генератора рекомендуется использовать кварцевый резонатор. Выполнить генератор можно либо на отдельном транзисторе, либо на микросхеме К174ПС1.

2.7 Выбор активных приборов ВЧ тракта и распределение усиления по каскадам

2.7.1 Определение требуемого усиления ВЧ тракта

Исходными величинами для расчета требуемого коэффициента усиления ВЧ тракта являются заданное в ТЗ значение чувствительности по напряжению UАо [мкВ] или полю ЕАо [мкВ/м] выбранное напряжение на входе детектора Uвх д. С учетом производственного разброса параметров и старения элементов необходимо обеспечить

.

Каскады ВЧ тракта (ВхУ, УРЧ, ПрЧ, ФСИ, УПЧ) должны в совокупности обеспечить усиление не менее Ко треб , т.е. необходимо иметь:

К0 вх * Ко урч * Ко пр * Ко ф * Ко упч Ко треб.

2.7.2 Оценка коэффициента передачи входного устройства

Значение Ко вх существенно зависит от типа первого активного прибора (АП1). При использовании биполярного транзистора колебательный контур входного устройства подключается ко входу транзистора частично с коэффициентом включения приблизительно 0,1…0,3. Ориентировочное значение Ко вх при использовании в качестве АП1 биполярного транзистора возьмем из табл.2.1. пособия по проектированию:

K0 вх =0,6 … 1 для КВ-диапазона 10…30 МГц.

Таким образом, коэффициент передачи K0 вх = 1.0.

2.7.3 Выбор активного прибора УРЧ и оценка коэффициента передачи УРЧ

Выполним каскад УРЧ на биполярном транзисторе КТ399, параметры которого:

- Iк=1 мА;

- Uкэ=5 В;

- С12=0.9 пФ;

- С11=10 пФ;

- Rб=40 Ом;

- у21=30 мСм

- g11=0.45 мСм;

- g22=17 мкСм;

- Кш=3 дБ;

- gг опт=0.5 мСм,

и рассчитаем коэффициент устойчивого усиления на высшей рабочей частоте (К0 уст), и предельный коэффициент усиления (К0 пред):

,

;

.

Задаемся значением коэффициента усиления УРЧ. В качестве Ко урч можно принять рассчитанное значение Ко уст, если оно не превышает 5. В нашем случае Ко уст = 7.47>5, следовательно, во избежание перегрузки преобразователя частоты полагаем Ко урч = 4,0.

Таким образом К0 урч = К0 уст = 4,0.

2.7.4 Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты.

Преобразователь частоты построим на ИМС. Лучшей из отечественных ИМС для построения преобразователя частоты является ИМС К174ПС1.

При построении преобразователя частоты на ИМС К174ПС1 обычно не возникает проблем с получением нужного коэффициента усиления. На этапе эскизного расчета примем коэффициент передачи преобразователя частоты для диапазона КВ равным К0 ПР = 25.

2.7.5 Определение структуры тракта УПЧ

Оценим требуемое усиление тракта УПЧ:

.

42

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Для построения тракта УПЧ будем пользоваться ИМС малой степени интеграции (ИМС К174ПС1). На данной ИМС может быть выполнен дифференциальный усилительный каскад с резонансной нагрузкой и с возможностью регулировки коэффициента усиления системой АРУ. При таком включении можно получить достаточно высокое усиление К0 УПЧi = 50 при fпч=465 кГц. Число каскадов УПЧ равно 3. Таким образом:

это значение не должно быть меньше, чем Ко упч треб = 2.077*104

Выбрав структуру тракта УПЧ и определив его усиление, уточним реализуемый коэффициент усиления высокочастотного тракта в целом:

.

Значение Ко р=4512500 >.

2.8 Проверка реализации требуемого отношения сигнал/шум на выходе приёмника

Т.к. усиление УРЧ достаточно, то в силу этого можно пренебречь вкладом шумов последующих каскадов в общий уровень шума приёмника.

Определим коэффициент шума первого активного прибора (АП1):

,

где Кш мин[раз]=,дБ, gг опт=1*См, gг=3·g11 при использовании биполярного транзистора, g11=0.45 мСм.

Рассчитаем напряжение шума приёмника, приведённое к входу АП1:

Определяем соотношение сигнал/шум на входе приёмника при уровне сигнала равном чувствительности:

.

Вычисляем отношение сигнал/шум на выходе приёмника:

Определим Uш пр доп при этом полагая , тогда:

,

приёмник частота преселектор гетеродин тракт

где.

2.9 Выбор ИМС УЗЧ, динамической головки и узлов блока питания

Динамическая головка проектируемого приемника выбирается из условия обеспечения номинальной выходной мощности и заданного диапазона воспроизводимых частот. В качестве УЗЧ выберем ИМС отечественного производства К174УН7. Она имеет следующие параметры:

Выходная мощность при Rн = 4 Ом: 4,5 Вт;

Входное сопротивление при Uп = 9 В, fвх = 1 кГц: 30 кОм;

Диапазон рабочих частот: 40…20 000 Гц;

Номинальное напряжение питания: 15 В ± 10%;

Выходное напряжение при Uп = 15 В, fвх = 1 кГц: 2,6…5,5 В.

3. Расчёт входных устройств

3.1 Расчет контуров преселектора

3.1.1 Выбор схемы контура

Одноконтурное входное устройство (рис.3.1.) для работы с внешней короткой антенной построим по схеме с внешнеёмкостной связью колебательного контура с антенной и наличием последовательного растягивающего конденсатора C2. Т.к. коэффициент перекрытия по частоте небольшой, а трансформаторная связь колебательного контура с антенной может оказать влияние на невозможность реализации высокой чувствительности приёмника.

СА - ёмкость антенны, CА = СА СР + ДСА;

Свх пр - ёмкость антенного входа приёмника относительно корпуса;

С' - конденсатор, через который осуществляется внешнеёмкостная связь контура с антенной;

СL=20 пФ - собственная ёмкость катушки индуктивности;

СМ=20 пФ - ёмкость монтажа;

СП - подстроечный конденсатор;

СН - элемент настройки (КПЕ);

С2 и СД1 - дополнительные растягивающие конденсаторы;

СоLмп

Lk - индуктивность катушки контура;

Lkt - индуктивность катушки связи с активным прибором АП1.

В результате расчета может оказаться, что некоторые из дополнительных конденсаторов не нужны.

Определим крайние расчётные частоты диапазона с учётом запаса по перекрытию:

, где

Определяем фактический коэффициент перекрытия:

, и среднюю расчетную частоту

3.1.2 Расчет емкостей контура растянутого диапазона

Выбираем минимальную ёмкость CK min=100 пФ и рассчитываем максимальную ёмкость контура:

.

При малых коэффициентах перекрытия Кд<1.1 подстроечный конденсатор можно исключить, переложив задачу подстройки на подвижный сердечник катушки индуктивности.

Задаёмся значением ёмкости C3, параллельной LK до конденсатора C2

.

Рассчитываем ёмкости:

.

Проверяем правильность расчётов:

.

.

Дробная часть рассчитанного значения Кд не отличается от дробной части требуемого значения.

Далее определим ёмкость дополнительного конденсатора, включённого в контур:

.

3.1.3 Расчет индуктивности, полосы пропускания и проводимости контура

Рассчитываем индуктивность контура:

.

На расчетных частотах определяем проводимость и полосу пропускания контура. Т.к. Кд<1.1, то расчет производится на f0мин и fо макc.

,

где Qк - ориентировочное значение конструктивной добротности контура.

Полученные значения gк, Qк, Fк являются конструктивными параметрами колебательного контура, т.е. «чистого» контура без учета влияния подключаемых к контуру внешних цепей. Это влияние будет учтено далее при расчете входного устройства и УРЧ в параметрах эквивалентного колебательного контура.

3.2 Расчёт одноконтурного входного устройства

Определяем ёмкость конденсатора связи с антенной:

,

, ,

Определим ёмкость, вносимую в контур из антенной цепи:

Задаёмся значением коэффициента расширения полосы пропускания D = 1.5, и определяем допустимое значение показателя связи колебательного контура с первым активным прибором (АП1) из условий:

- заданного расширения полосы ;

- минимизации коэффициента шума .22.

Выбираем большее из этих двух значений и обозначаем А1 min = 2.22

Рассчитываем коэффициент включения колебательного контура во входную цепь АП1 и индуктивность катушки связи:

,

.

Рассчитываем трансформирующий множитель, определяющий долю энергии, передаваемой из антенной цепи в колебательный контур:

Определяем следующие параметры на максимальной и минимальной частотах диапазона:

f0 = 28.1 МГц

f0 = 28.5 МГц

- характеристическое сопротивление

- сопротивление потерь в катушке

- Сопротивление связи колебательного контура с АП1

- сопротивление, вносимое в колебательный контур из входной цепи АП1

- сопротивление потерь эквивалентного колебательного контура

- коэффициент расширения полосы пропускания

- добротность входного устройства

- показатель связи колебательного контура с АП1

- проводимость эквивалентного генератора

- коэффициент передачи входного устройства

4. Расчёт УРЧ и общих характеристик преселектора

4.1 Порядок расчета

Схема резонансного усилительного каскада на БПТ приведена на рис. 4.1. В этой схеме транзистор включен с общим эмиттером.

Сигнал поступает на базу транзистора от контура входного устройства с коэффициентом включения р1. Проводимость, которую транзистор видит со стороны источника сигнала, - gг. Эти параметры известны из расчета входного устройства. Колебательный контур в нагрузке транзистора выполнен по схеме колебательного контура входного устройства, перестраивается в том же диапазоне частот и имеет те же параметры Lk, Qk, Ck min, Ck max, gk.

Исходными данными для расчёта являются также параметры транзистора в режиме, выбранном ранее при расчете структурной схемы с учетом требований многосигнальной избирательности:

- модуль проводимости прямой передачи y21 = 30 мСм;

- проходная ёмкость транзистора C12 = 0,9 пФ;

- вещественная составляющая входной проводимости gвх = g11 = 0,45 мСм;

- вещественная составляющая выходной проводимости gвых =g22 = 17 мкСм;

- входная ёмкость Cвх = C11 = 10 пФ;

- выходная ёмкость Cвых = C22 = 2 пФ;

В качестве вещественной составляющей входной проводимости (gвх сл), входной ёмкости (Cвх сл), коэффициента шума (Kш пр=3дБ) принимаем соответствующие параметры ИМС К174ПС1, используемой в качестве преобразователя частоты.

gвх сл = 0.7 мСм;

Cвх сл = 20 пФ;

?Cвх сл ? 0.3 Cвх сл = 6 пФ;

Kш пр = 4 дБ.

4.2 Расчёт резонансного коэффициента усиления УРЧ и чувствительности приёмника

Расчёт будем производить на тех же частотах, что и расчёт входного устройства. Резонансный усилитель, работающий в диапазоне частот, имеет коэффициент усиления, зависящий от частоты настройки. Влияние внешних цепей на параметры колебательного контура будут наибольшими также на верхней частоте, поэтому коэффициенты включения р1 и р1сл будем выбирать, исходя из допустимого влияния внешних цепей на параметры колебательного контура, именно на максимальной расчётной частоте.

Рассчитываем значение p2:

;

- из условия допустимого расширения полосы пропускания

D == 1.3:

;

- из условия допустимого влияния внутренней обратной связи на устойчивость работы УРЧ:

-

из условия расстройки контура не более, чем на половину полосы пропускания за счёт подключения к нему ДСВЫХ:

.

Из трёх полученных значений выбираем меньшее: p2 = min{p2D, p, p2f}, которое используем при дальнейших расчётах: р2 = 0.108.

Рассчитываем значение p1 СЛ:

- из условия допустимого расширения полосы пропускания:

- из условия допустимой расстройки контура:

Из двух значений выбираем меньшее p1 СЛ = min{p1 СЛ D, p1 СЛ D} = 0.14.

Т.к. p2 < 1 и p1 СЛ < 1, рассчитываем значение индуктивностей катушек связи:

где k - коэффициент магнитной связи между катушками (k = 0.3).

Рассчитываем параметры УРЧ на крайних и на средней частотах диапазона, т.е. при f0 = {fmin, fСР, fmax}.

Расчету подлежат: резонансная проводимость колебательного контура (gk), резонансная проводимость эквивалентного контура (gКЭ), эквивалентная добротность контура (QКЭ), полоса пропускания каскада (ДFУРЧ), резонансный коэффициент усиления (K0 УРЧ).

· f0 = fmin = 28.1 МГц

;

;

;

.

· f0 = fСР = 28.3 МГц

f0 = fmax = 28.5 МГц

gк=1.23 мкСм

gкэ=1.25 мкСм

К0урч=3.48

Результаты расчётов сводим в таблицу:

fmin = 28.1 МГц

fСР = 28.3 МГц

fmax = 28.5 МГц

gK

1.3 мкСм

1.25 мкСм

1.23 мкСм

gКЭ

1.32 мкСм

1.27 мкСм

1.25 мкСм

QКЭ

143

147

149

ДFУРЧ

272.815 кГц

189.932 кГц

191.275 кГц

K0 УРЧ

3.29

3.42

3.48

4.3 Расчёт элементов цепей питания

Исходной величиной для расчёта является значение постоянной составляющей тока. Можно считать Ik = IЭ = I0. Выбираем значение сопротивления резистора RЭ = 2500 Ом, включённого в схему, и рассчитываем:

; ;

Задаёмся значением тока делителя RБ1, RБ2, IД = 0,1I0, и рассчитываем напряжение между базой и корпусом:

,

и значения сопротивлений

.

По таблице номинальных значений выберем ближайший резистор => .

.

Аналогично подберем второй резистор: .

Определяем вещественную составляющую входной проводимости каскада УРЧ с учётом сопротивлений делителя:

.

Во избежании излишней отрицательной обратной связи по переменному току выбираем значение ёмкости CЭ, параллельной RЭ, из условия:

Ёмкость разделительного конденсатора выбираем из условия:

.

Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогично:

.

Подбираем по таблице номинальных значений ёмкости конденсаторов, ближайшие к рассчитанным:

СЭ = 5.1 нФ; СР = 0.62 нФ; СБЛ = 3 пФ.

4.4 Расчёт характеристик избирательности преселектора

На крайних частотах диапазона fmin и fmax рассчитываем и строим характеристики избирательности преселектора:

,

где увх и уурч, соответственно, характеристики избирательности входного устройства и УРЧ, рассчитываемые следующим образом:

, , ;

, , .

На fmin и fmax рассчитываем ослабление в УРЧ помехи с частотой зеркального канала, с промежуточной частотой и с частотой соседнего канала:

1. f0 = fmin = 28.1 МГц

a) ослабление помехи с частотой зеркального канала

b) ослабление помехи с промежуточной частотой

.

c) ослабление помехи с частотой соседнего канала

2.

f0 = fmax = 28.5 МГц

a) ослабление помехи с частотой зеркального канала

.

ослабление помехи с промежуточной частотой

.

b) ослабление помехи с частотой соседнего канала

.

Рассчитываем общее ослабление зеркального канала, канала промежуточной частоты и соседнего канала в преселекторе приёмника:

1)

, ,

,

2)

,

.

3)

На расчётных частотах диапазона определяем коэффициент передачи преселектора:

;

Рассчитаем напряжение сигнала на входе преобразователя частоты:

5. Расчёт преобразователя частоты

Преобразователь частоты построим на ИМС К174ПС1 при несимметричном подключении контура к выходу ИМС и симметричном подключении входов ИМС к выходам УРЧ и гетеродина.

Исходными данными для расчёта являются:

- значение промежуточной частоты приёмника: fПЧ = 500 кГц;

- полоса пропускания ФСИ: ?Fф = 6.2 кГц;

- входная проводимость ФСИ: gвх ф = 1.3 мСм;

- конструктивная добротность катушки СК на fПЧ: Qk = 130;

- крутизна преобразования ИМС: у21 пр = 10 мСм;

- выходная проводимость ИМС на fПЧ: gвых = 4.1 мкСм.

Полоса пропускания согласующего контура выбирается существенно больше, чем полоса пропускания ФСИ, чтобы избежать влияния согласующего контура на полосу пропускания тракта ПЧ. С другой стороны она не должна быть слишком большой, т.к. это приведёт к снижению коэффициента усиления ПрЧ и к ухудшению избирательности при больших отстройках. Тогда получаем, что:

.

Рассчитываем требуемое значение добротности эквивалентного контура:

.

Задаёмся стандартным значением ёмкости конденсатора контура С1 = 600 пФ и рассчитываем ёмкость СК контура с учётом ёмкости монтажа СМ = 4 пФ и выходной ёмкости ИМС:

,

и индуктивность контура:

.

Полагая конструктивную добротность контура QK = 130, вычисляем проводимость ненагруженного и нагруженного (эквивалентного) контура:

;

gкэ=31 мкСм,

и сопротивление шунтирующего резистора:

.

Определим коэффициент включения согласующего контура во входную цепь ФСИ, при котором обеспечивается согласование ФСИ на его входе:

Рассчитываем индуктивность катушки связи:

Lф=7.1 мкГн, где k - коэффициент магнитной связи при fПЧ = 500 кГц может достигать 0,8…0,9.

Определим коэффициент усиления преобразователя частоты:

.

На расчетных частотах диапазона рассчитываем напряжение сигнала на входе УПЧ:

Для f0 = fmin = 28.1 МГц:

,

;

Для f0 = fmax = 28.5 МГц:

.

Рассчитываем суммарное ослабление соседнего канала в преселекторе и ФСИ: ,

;

6. Расчёт гетеродина

6.1 Расчёт сопряжения настроек гетеродина и преселектора

6.1.1 Задачи расчета

Параметры элементов колебательного контура гетеродина при известных параметрах контура преселектора выбирают из соображений обеспечения сопряжения настроек гетеродина и преселектора с допустимой погрешностью.

Контур гетеродина перестраивается в диапазоне частот:

,

где fmax и fmin - крайние частоты настройки преселектора с учётом запаса по перекрытию. Контур гетеродина имеет коэффициент перекрытия по частоте:

,

отличающейся от коэффициента перекрытия по частоте контура преселектора, что и вызывает погрешность сопряжения при одноручечной настройке.

Погрешность сопряжения определяется выражением:

,

где fо прес - частота настройки преселектора, изменяющаяся от fмин до fмакс.

Задача состоит в определении числа и частот точного сопряжения, максимальной в диапазоне частот погрешности сопряжения, структуры и параметров контура гетеродина.

6.1.2 Выбор числа точек точного сопряжения

Число точек точного сопряжения определяется значением коэффициента перекрытия по частоте рассчитываемого диапазона Кд.

При KД = 1.093 необходима одна точка точного сопряжения, при этом максимальная относительная погрешность сопряжения рассчитывается следующим образом:

Полученное значение дfсопр max не должно превышать допустимого:

,

где - полоса пропускания преселектора при fмакс.

6.1.3 Определение структуры контура гетеродина и расчет его параметров

В этом случае структура и все емкости контура гетеродина выбирают такими же, как у контура преселектора.

,

.

В прецесе налаживания приёмника с помощью подвижного сердечника катушки гетеродина осуществляют точное сопряжение на частоте f1. Так как подстройка осуществляется только на одной частоте, подстроечный конденсатор может быть заменён конденсатором постоянной ёмкости.

Рассчитываем индуктивность контура гетеродина:

.

6.2 Расчёт автогенератора на транзисторах ИМС К174ПС1

При построении ПрЧ с совмещённым гетеродином контур гетеродина к транзистору может быть подключен в соответствии со схемой (рис. 6.1.). Задача расчета определение коэффициента включения рэ и рб, индуктивностей катушек связи Lэ и Lб, обеспечивающих режим автогенерации.

При трансформаторных связях контура гетеродина с транзисторами значения коэффициентов включения контура в базовую (рБ) и эмиттерную (рЭ) цепи VT3 и VT6 ИМС не зависят от частоты. Это определяет постоянство амплитуды напряжения на контуре гетеродина (Um КГ) при его перестройке в широких пределах.

У транзисторов ИМС значение эмиттерного тока при отсутствии генерации ориентировочно IЭ = 0.5 мА. Выбираем амплитуду первой гармоники эмиттерного тока транзисторов гетеродина, исходя из условия:

.

Выбираем амплитуду напряжения на контуре гетеродина из условия уменьшения наводок на другие каскады приёмника и паразитного излучения:.

Задаёмся значением конструктивной добротности QКГ=150 контура гетеродина и рассчитываем резонансное сопротивление контура гетеродина на минимальной частоте:

.

Определяем коэффициенты включения контура гетеродина в цепь эмиттеров транзисторов ИМС с учётом шунтирующего действия R4, R5, R6, R7:

Рассчитываем коэффициенты включения контура между базами транзисторов из условия обеспечения устойчивой работы генератора:

.

Определяем индуктивности катушек связи:

, , где k = 0.35.

7. Расчёт детектора радиосигналов

Принципиальная схема детектора ОМ сигнала приведена на рис. 8.3. Детектор выполнен на ИМС К17ПС1осуществляющий перемножение двух колебаний:

ОМ сигнала поступающего на входы 7, 8 ИМС с выхода УПЧ;

напряжения восстанавливающей несущей, генерируемого в гетеродинной части ИМС.

В отличие от автогенератора, здесь частота генератора несущей стабилизирована кварцевым резонатором ZQ. При этом резонатор выполняет роль экв индуктивности, параллельно которой подключается внешняя емкость.

Исходными данными для расчёта детектора являются:

- значение промежуточной частоты: fПЧ = 500 кГц;

- значение нижней FН = 300 Гц и верхней FВ = 3400 Гц частот модуляции;

- допустимые амплитудные искажения на нижних и верхних частотах модуляции МН = МВ = 1.1;

- входное сопротивление Rвх УЗЧ = 30 кОм и ёмкость Свх УЗЧ = 25 пФ;

Lкв=67.3 Гн

rкв=1030 Ом

С0=50 пФ

fпосл=500 кГц

;

Скв=6.8 пФ

fпар.рез.=509 кГц

С=3С0=3*50 пФ=150 пФ

fг=394 кГц это удовлетворяет условию.

С234=3С=450 пФ

Rн=2000 Ом

R2=0.5*Rвх узч=15 кОм

Ср1=76 пФ

Ср2=25 пФ

gве.д=1.3 мСм

Кд=10

Оцениваем напряжение на входе УЗЧ на средних частотах модуляции:

.

Рассчитываем требуемый коэффициент усиления УЗЧ:

,

где UВЫХ НОМ - номинальное напряжение звуковой частоты на динамической головке, имеющей сопротивление RДГ.

8. Расчёт тракта промежуточной частоты

8.1 Общие рекомендации

УПЧ (рис. 8.1.) выполним по схеме резонансного каскада на ИМС К174ПС1, используемой в усилительном режиме.

Исходными данными для расчета являются:

- выбранная в соответствии с рекомендациями структура УПЧ;

- параметры активных приборов;

-требуемые значения коэффициентов усиления отдельных каскадов УПЧ ;

- входная проводимость детектора (gвх д), являющаяся проводимостью нагрузки последнего каскада УПЧ: gВХ Д = 0.14 мСм;

- выходная проводимость ФСИ (gвых фси), являющаяся проводимостью эквивалентного генератора для первого каскада УПЧ: gВЫХ ФСИ = 0.5 мСм.

8.2 Расчёт резонансного каскада УПЧ

8.2.1 Расчёт первого резонансного каскада

Аналогично расчёту ПрЧ выбираем и рассчитываем:

- полосу пропускания:

;

- добротности эквивалентного контура:

;

- ёмкость конденсатора C1 = 600 пФ;

- ёмкость контура:

;

-индуктивность контура:

;

- в целях унификации конденсатор контура С1 выбираем таким же, что и в ПРЧ;

- проводимость контура:

.

Определяем для первого каскада значение коэффициента включения входа следующего каскада в колебательный контур, при котором происходит требуемое снижение добротности:

;

Рассчитываем индуктивность катушки связи:

,

где значение k такое же, как в ПРЧ

Уточняем значение эквивалентной проводимости контура:

gкэ=28 мкСм

рассчитываем коэффициент усиления каскада:

.

Поскольку усиление слишком велико, используем способ уменьшения коэффициента усиления путем включения ООС посредством резистора .

Определим требуемую глубину ООС:

рассчитаем сопротивление :

Уточним параметры транзистора:

Повторим расчет каскада:

Данное усиление отвечает требованиям.

Рассчитаем элементы, определяющие режим транзистора по постоянному току, разделительных и блокировочных конденсаторов:

Исходной величиной для расчёта является значение постоянной составляющей тока. Можно считать Ik = IЭ = I0. Выбираем значение сопротивления резистора RЭ = 120 Ом, включённого в схему, и рассчитываем:

; ;

Задаёмся значением тока делителя RБ1, RБ2, IД = 0,1I0, и рассчитываем напряжение между базой и корпусом:

Значения сопротивлений:

;

По таблице номинальных значений выберем ближайший резистор =>

.

Аналогично подберем второй резистор:

Определим вещественную составляющую входной проводимости каскада УПЧ с учётом сопротивлений делителя:

.

Во избежании излишней отрицательной обратной связи по переменному току выбираем значение ёмкости CЭ, параллельной RЭ, из условия:

.

Ёмкость разделительного конденсатора выбираем из условия:

.

Ёмкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогично:

.

Подбираем по таблице номинальных значений ёмкости конденсаторов, ближайшие к рассчитанным:

СЭ = 1,5 нФ; СР = 1 нФ; СБЛ = 1,5 пФ.

8.3 Расчёт общих характеристик тракта УПЧ

Обеспечиваем согласование входной проводимости тракта УПЧ с входной проводимостью ФСИ. , .

Поскольку gвх УПЧ > gвых ФСИ более чем в 2 раза, то для согласования используем согласующий трансформатор с коэффициентом трансформации:

.

Определим итоговый коэффициент тракта УПЧ:

Определяем напряжение на входе детектора:

.

Что незначительно превышает принятое при расчете значение напряжения на входе детектора.

8.4 Конструктивный расчет катушки УРЧ

В радиоприемных устройствах используются катушки индуктивности, как с однослойными, так и с многослойными намотками. При однослойной намотке витки располагаются на цилиндрической поверхности в один слой; если витки расположены плотно и разделяются лишь изоляцией провода , то получается сплошная однослойная намотка, если витки расположены на расстоянии друг от друга, то намотка с шагом.

Катушки индуктивности обычно выполняются с цилиндрическими ферритовыми сердечниками, это позволяет уменьшить их размер, увеличить добротность, регулировать индуктивность. Достоинства цилиндрических сердечников заключаются в простоте и возможности применения в типовых катушках без существенного изменения их конструкций.

Сердечник увеличивает индуктивность катушки в раз и, следовательно, индуктивность катушки без сердечника должна быть меньше: . Такая катушка обладает меньшим числом витков. Потери в проводе намотки будут меньше, что увеличивает добротность катушки.

Величина действующей магнитной проницаемости сердечника зависит от соотношения его размеров с размерами катушки. Магнитный сердечник вносит в катушку индуктивности дополнительные потери, которые учитываются коэффициентом .

Индуктивность катушки зависит от числа витков и ее геометрических размеров. Расчет числа витков ведется методом последовательного приближения, при этом необходимо выбрать вид намотки, тип и размеры каркаса, последние определяются размерами применяемого сердечника. Чтобы повысить действующее значение магнитной проницаемости сердечника, диаметр каркаса не должен существенно превышать диаметр сердечника.

Исходные данные для расчетов.

- средняя частота диапазона;

- наружный диаметр каркаса;

- индуктивность катушки преселектора;

- индуктивность катушки связи;

ПЕЛШО - марка провода;

- диаметр провода без изоляции;

- диаметр провода в изоляции;

- коэффициент неплотности намотки;

- коэффициент, учитывающий потери в сердечнике;

- действующая магнитная проницаемость сердечника.

Формулы, используемые при расчете тракта.

, - индуктивность катушек преселектора и связи без сердечника;

- число витков катушки;

- длина намотки;

- сопротивление обмотки постоянному току;

- сопротивление потерь в проводе на высокой частоте;

- сопротивление потерь в катушке с учетом сердечника;

- коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления провода на высокой

частоте за счет поверхностного эффекта;

- добротность катушки.

Таблица результатов расчета катушек преселектора и связи.

Название катушки

Параметры

,

мкГн

,

шт

,

мм

, Ом

,

Ом

, Ом

Катушка преселектора

0,236

5

0,486

1,088

0,103

0,626

1,064

216,763

Катушка связи

0,491

7

1,013

1,665

0,157

0,959

1,63

141,573

Заключение

В данном курсовом проекте по заданным условиям был рассчитан приемник АМ сигналов.

Расчет проводился по следующей схеме:

- эскизный расчет и выбор основных элементов структуры приемника

- расчет входного устройства

- расчет УРЧ и общих характеристик преселектора

- расчет преобразователя частоты

- расчет гетеродина

- расчет детектора ОМ сигналов

- расчет тракта УПЧ

В итоге было проведено сравнение заданных и полученных величин, в результате чего, можно сказать, что рассчитанный приемник полностью удовлетворяет требованиям, указанным в задании:

- по коэффициентам усиления каскадов

- по полосам пропускания каскадов и фильтра

- по ослаблению побочных каналов приема.

При расчете тракта УПЧ пришлось отказаться от поставленной задачи. По эскизу предполагалось использование двух каскадов на транзисторах - предварительный - с резистивной нагрузкой, второй - с резонансной. Однако, с данными требованиями оказалось невозможным реализовать предварительный каскад с резистивной нагрузкой. Поэтому от него отказались в пользу второго резонансного.

В ходе расчета постоянно уточнялись значения рассчитанных элементов для выбора стандартных значений.

В ходе расчета так же учитывалась цель унификации элементов приемника.

В практическом применении данная схема может использоваться только в качестве радиолюбительского приемника или образца.

Сравнительная таблица значений параметров, полученных в результате расчета, с требованиями ТЗ.

Параметры

Требования ТЗ

Результаты расчетов

Чувствительность приемника, мкВ

Неравномерность усиления тракта ВЧ

Коэффициент интермодуляционных искажений (КИИ), %

Уровень помех на входе, при котором определяется значение КИИ, мВ

Ослабление соседнего канала, дБ

Ослабление зеркального канала, дБ

Ослабление колебаний с частотою ПЧ, дБ

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение числа поддиапазонов. Поверочный расчёт чувствительности приёмника. Выбор промежуточной частоты и структурной схемы приёмника. Расчёт общего коэффициента усиления линейного тракта и разбивка его по каскадам. Выбор смесителя и гетеродина.

    дипломная работа [442,6 K], добавлен 10.07.2012

  • Виды радиоприёмных устройств. Расчет радиовещательного приёмника супергетеродинного типа: определение числа поддиапазонов, выбор промежуточной частоты, структурной схемы, детектора, преобразователя частоты, расчет коэффициента усиления линейного тракта.

    курсовая работа [104,5 K], добавлен 17.03.2010

  • Выбор промежуточной частоты, расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника. Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы, расчет преселектора. Выбор интегральных микросхем, оценка реальной чувствительности и свойства приемника.

    курсовая работа [467,7 K], добавлен 04.03.2011

  • Проектирование радиоприемного устройства: расчёт сквозной полосы пропускания приёмника, структуры преселектора и числа преобразований частоты. Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты, динамического диапазона и расчет усилителя.

    курсовая работа [547,9 K], добавлен 18.08.2012

  • Состав структурной схемы приёмника. Определение уровня входного сигнала, числа поддиапазонов, полосы пропускания, коэффициента шума, параметров избирательных систем тракта радиочастоты. Разработка тракта усиления промежуточной частоты изображения и звука.

    курсовая работа [815,7 K], добавлен 30.10.2013

  • Выбор и расчет блок-схемы приемника, полосы пропускания, промежуточной частоты. Выбор числа контуров преселектора. Определение необходимого числа каскадов усиления. Расчет детектора АМ диапазона, усилителя звуковой и промежуточной частоты, гетеродина.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.02.2012

  • Расчет элементной базы радиоприёмного устройства. Выбор и обоснование промежуточной частоты и спектра полезного сигнала. Расчёт структурной схемы и полосы пропускания приёмника. Выбор селективной системы преселектора. Автоматическая регулировка усиления.

    курсовая работа [127,4 K], добавлен 23.10.2015

  • Разработка и обоснование структурной схемы приемника. Определение количества контуров селективной системы преселектора. Детальный расчет входного устройства, расчет преобразователя частоты, частотного детектора. Выбор схемы усилителя низкой частоты.

    курсовая работа [882,4 K], добавлен 06.01.2013

  • Расчет структурной схемы приёмника АМ-сигналов ультракоротковолнового диапазона. Определение числа поддиапазонов. Расчет чувствительности приемника и усилителя радиочастоты. Выбор промежуточной частоты и схемы детектора, анализ структуры преселектора.

    курсовая работа [222,6 K], добавлен 12.12.2012

  • Выбор и обоснование выбора структурной схемы приемника. Выбор числа поддиапазонов. Выбор значения промежуточной частоты. Параметры избирательной системы токов высокой частоты. Распределение частотных искажений по трактам. Определение числа каскадов.

    курсовая работа [621,9 K], добавлен 27.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.