Устройства приема и преобразования сигналов

Выбор типа приемника и его обоснование. Расчет полосы пропускания, промежуточной частоты, параметров транзисторов, реальной чувствительности, коэффициента усиления высокочастотной части и полосы отдельных каскадов, а также проверка их устойчивости.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 09.04.2014
Размер файла 238,8 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройства приема и преобразования сигналов

1. Выбор типа приёмника

приемник транзистор частота

Исходные данные:

1. Частота сигнала =115 МГц

2. Вид модуляции: ЧМ

3. Параметры модуляции: =3 кГц ш=4 - индекс модуляции

4. Заданная чувствительность =2 мкВ

5. Отношение сигнал/шум: 11

6. Заданное подавление по соседней станции =42 дБ

7. Заданное подавление канала прямого прохождения =60 дБ

8. Заданное подавление зеркального канала =62 дБ

9. Входное сопротивление антенны =50 Ом

10. Рабочий диапазон температур: -25…+55 С

Т.к. необходимо обеспечить достаточно высокую избирательность и чувствительность, целесообразно будет применение супергетеродинного приемника.

Основные достоинства супергетеродинного приёмника:

1. высокая избирательность;

2. высокая чувствительность;

3. большое устойчивое усиление;

4. удобство перестройки при работе в различных частотных диапазонах.

Эти достоинства обусловлены тем, что основное усиление осуществляется на постоянной промежуточной частоте . Обычно выбирают <<. В каскадах УПЧ с постоянной настройкой можно использовать сложные резонансные системы, обеспечивающие высокую избирательность приёмника.

Недостаток супергетеродинного приёмника - его относительная сложность реализации и наличие дополнительных (по сравнению с другими схемами приёмников) помеховых каналов.

2. Расчёт полосы пропускания приёмника

=115 МГц

=3 кГц

ш=4

Ширина спектра сигнала

Д fС = 2 F В (1 + ш + ), Д fС = 42кГц

При нестабильности частоты передатчика и приёмника для обеспечения приёма без поиска и подстройки требуется расширить полосу пропускания. Т.о. необходимо проделать следующие вычисления:

б ПЕР = 10 - 7 - относительный уход частоты передатчика при изменении температуры на 1 С

- перепад температур относительно 20 С

Т.о. возможный температурный уход частоты передатчика:

Д f ПЕР = б ПЕР fС Дt°, Д f ПЕР = 517,5Гц

б ГЕТ = 10-7 - относительный уход частоты гетеродина при изменении температуры на 1 К (для гетеродинов с кварцевой стабилизацией)

Т.о. возможный температурный уход частоты гетеродина (гетеродин с кварцевой стабилизацией):

Д f ГЕТ = б ГЕТ fС Дt°, Д f ГЕТ = 517,5Гц

Неточность настройки фильтра на промежуточной частоты:

Д f ПР = 2 10-4 fС Д f ПР = 23кГц

В результате с учётом нестабильности частот всех устройств получим требуемую полосу приёмника:

П = Д fС + 2 П = 88кГц

3. Расчёт промежуточной частоты

При выборе промежуточной частоты учитывают два противоположных требования:

1. Промежуточная частота должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить заданное подавление зеркального канала при реализуемой эквивалентной добротности контуров преселектора.

2. Промежуточная частота должна быть достаточно малой для того, чтобы могла быть обеспечена заданная полоса пропускания приёмника при использовании на этой частоте фильтров с их совместной эквивалентной добротностью .

Чтобы обеспечить необходимое подавление зеркального канала при использовании в преселекторе n одиночных контуров, промежуточною частоту нужно выбирать следующим образом:

Q ЭС = 50 - ориентировочное значение эквивалентной добротности контура преселектора

n=3 - число контуров

=62 дБ - подавление по зеркальному каналу, которое нужно обеспечить

= 1,26 103 - подавление по зеркальному каналу, которое нужно обеспечить в разах по напряжению

f П1 = . f П1 = 6 Мгц

Промежуточная частота должна быть больше либо равна 6 Мгц (при n=3).

Для обеспечения заданной полосы приёмника промежуточную частоту выбирают следующим образом:

QК = 250 - собственная ненагруженная добротность контуров, составляющих ФСС

f П2 ? П Q Э ПР

QФСС = QК / 2,82

f П2 = 6.6 Мгц

Промежуточная частота должна быть меньше либо равна 6.6 МГц.

Выбираем промежуточную частоту равную:

fП = 6.5 Мгц

4. Выбор транзисторов

1) УВЧ

Транзистор для УВЧ выбирают исходя из обеспечения минимума коэффициента шума N на его рабочей частоте . Возьмём транзистор КТ368А.

Рис. 1. Зависимость коэффициента шума от частоты для транзистора КТ368А.

h21э= 15 - статистический коэффициент усиления тока по схеме с ОЭ

в0 = h21э в0 = 15 - значение статического коэффициента усиления тока по схеме с ОЭ

б0 = в0 /1+ в0 б0 =0,93 - значение статического коэффициента передачи тока по схеме с ОБ

fT = 900 Мгц - предельная частота усиления тока по схеме с ОЭ

= 967,7 МГц - граничная частота коэффициента передачи по току при включении транзистора по схеме с ОБ

fШ = 0,24 fб fШ = 232 Мгц верхняя граница области минимального значения коэффициента шума транзистора

, рабочая частота лежит в области частот с минимальным значением коэффициента шума

2) УПЧ

Транзистор для УПЧ выбирают исходя из обеспечения максимума коэффициента усиления.

Iупч=3 мА - значение тока Э, обеспечивающее максимум коэффициента усиления

rЭ упч = 25,6/ IЭ УВЧ = 8.55 Ом - сопротивление эмиттерного перехода

о = 3 - коэффициент зависящий от типа транзистора

CК = 1.7 10-12 Ф - емкость коллекторного перехода

фК = 7 1012 с - постоянная времени цепи обратной связи

rб = офК/ CК = о rб = 12 Ом - сопротивление базы

h11б упч= 25,6 Ом - входное сопротивление транзистора в схеме с ОБ на низкой частоте

fS упч = fТ h11б упч /rб fS упч = 1,9 ГГц - граничная частота транзистора по крутизне s в схеме с ОЭ

0,6fс=69 МГц. Необходимое условие выполняется.

5. Расчёт параметров транзисторов

1) Расчёт параметров транзисторов для УВЧ

Iувч=1 мА - значение тока Э, обеспечивающее минимальный коэффициента шума

rЭ увч = 25,6/ IЭ УВЧ = 25,6 Ом

о = 3 - коэффициент зависящий от типа транзистора

CК = 1.7 10-12 Ф - емкость коллекторного перехода

фК = 7 1012 с - постоянная времени цепи обратной связи

rб = офК/ CК = о rб = 12 Ом - сопротивление базы

h11б увч= 25,6 - - входное сопротивление в схеме с ОБ на низкой частоте

fS увч = fТ h11б увч /rб fS увч = 1,9 ГГц - граничная частота транзистора по крутизне s в схеме с ОЭ

щS= 11,932 ГГц - циклическая граничная частота транзистора по крутизне s

щТ= 5,652 ГГц - циклическая предельная частота усиления тока по схеме с ОЭ

щувч = 2рf щувч = 0,722 ГГц - циклическая частота сигнала

Собственно расчёт параметров транзисторов для УВЧ:

g21 = в0/((1+в0) h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r21

g12 = - щфК0щ/щТ - щ/щS)/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r12

g22 = щфК(щ/щS)/(h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r22

g11 = (1+в0щ2/(щSщТ))/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r11

g21 = 0,0362

g12 = -2,01 10-5

g22 = 9,04 10-4

g11 = 0,0028

r21 = 27 Ом

r12 = 625 кОм

r22 = 1,2 кОм

r11 = 384 Ом

b21 = -в0(щ/щS)/(((1+в0) h11б(1+(щ/щS)2)) = щC21

b12 = - щCК+щ фК(1+в0щ2/(щSщТ))/(в0h11б(1+(щ/щS)2))=щC12

b22 = щCК+щ фК/(h11б(1+(щ/щS)2)) = щC22

b11 = (в0щ/щТ - щ/щS)/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = щC11

b21 = -0.002

b12 = 0,0011

b22 = 0,0013

b11 = 0.0044

С21 = 2,06 10-12 Ф

С12 = 1,7 10-12 Ф

С22 = 1,9 10-12 Ф

С11 = 4,41 10-12 Ф

| y21| = в0/((1+в0) h11б )

| y12| ? щCК

| y22| ? щCК(1+3/о)

| y11| =

| y21| = 0,0363

| y12| = 0,0011

| y22| = 0,0013

| y11| = 0,0026

Sувч = 0,036 А/В

2) Расчёт параметров транзисторов для УПЧ

щS= 11,932 ГГц - циклическая граничная частота транзистора по крутизне s

щТ= 5,652 ГГц - циклическая предельная частота усиления тока по схеме с ОЭ

щупч= 40,82 Мгц - циклическая частота сигнала

Собственно расчёт параметров транзисторов для УПЧ:

g21 = в0/((1+в0) h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r21

g12 = - щфК0щ/щТ - щ/щS)/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r12

g22 = щфК(щ/щS)/(h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r22

g11 = (1+в0щ2/(щSщТ))/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = 1/r11

g21 = 0,0372

g12 = -5 10-9

g22 = 0,7 10-4

g11 = 1,3 10-4

r21 = 26 Ом

r12 = 200 МОм

r22 = 1,4 кОм

r11 = 5,4 кОм

b21 = -в0(щ/щS)/(((1+в0) h11б(1+(щ/щS)2)) = щC21

b12 = - щCК+щ фК(1+в0щ2/(щSщТ))/(в0h11б(1+(щ/щS)2))=щC12

b22 = щCК+щ фК/(h11б(1+(щ/щS)2)) = щC22

b11 = (в0щ/щТ - щ/щS)/(в0h11б(1+(щ/щS)2)) = щC11

b21 = -8,63 10-6

b12 = 8 10-5

b22 = 7 10-5

b11 = 0,002

С21 = 0,2 10-12 Ф

С12 = 0,19 10-12 Ф

С22 = 1,95 10-12 Ф

С11 = 4,8 10-11 Ф

| y21| = в0/((1+в0) h11б )

| y12| ? щCК

| y22| ? щCК(1+3/о)

| y11| =

| y21| = 0,037

| y12| = 7 10-5

| y22| = 2,5 10-6

| y11| = 0,002

Sувч = 0,037 А/В

6. Расчёт реальной чувствительности

ПШ ? 1,1 П = 96,8 кГц - эквивалентная шумовая полоса приёмника

kT0 = 4•10-21 Вт / Гц

= 50 - активное сопротивление антенны подключённой к приёмнику

P С / PШ = 11 - отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе линейной части приёмника

rИ ОПТ . rИ ОПТ= 93 Ом - оптимальное по шуму сопротивление

rИ = rИ ОПТ

IК0 = 0,5 106 А

NТР = 1 +++

NТР = 1,78 - коэффициент шума первого каскада

Реальную чувствительность приемника в единицах напряжения рассчитывают по формуле:

E А min = ,

E А min = 0,8 мкВ

Выполнение неравенства обеспечено.

7. Расчёт коэффициента усиления высокочастотной части приёмника

= 0,4 В-амплитуда напряжения промежуточной частоты на входе детектора (предполагаем, что приемник не имеет АРУ)

Коэффициент усиления до детекторного тракта приёмника можно рассчитать по формуле:

= 1,4 105

Из-за существующего значительного разброса параметров транзисторов коэффициент усиления должен иметь запас до 10 раз. Вследствие этого коэффициент усиления высокочастотной части приёмника полагаем равным:

Кобщ = 10,

= КВХ КУВЧ КПР КУПЧ

- коэффициент передачи входной цепи приёмника

- коэффициент усиления УВЧ

- коэффициент передачи преобразователя частоты

- коэффициент усиления УПЧ

8. Расчёт коэффициента усиления и полосы отдельных каскадов, проверка их устойчивости

1) Входная цепь.

QЭС = 50

Q0 = 100 - собственная добротность ненагруженных контуров УВЧ

КВХ = 1 - QЭ/Q0 КВХ = 0,5

- число контуров преселектора

- функция, зависящая от вида резонансной системы и от числа контуров

Полосу преселектора определяют по формуле:

ППРЕС = (fС/QЭ)

ППРЕС = 1,17 МГц

2) Усилитель высокой частоты.

ОЭ:

Коэффициент усиления первого каскада УВЧ можно рассчитать по формуле:

K1 = | y21| (1 - ),

K1 = 20

KУСТ = 0,43 А

KУСТ = 2,5

Применим для большего усиления коррекцию типа С (обеспечивает новое значение устойчивого коэффициента усиления K*УСТ = (2…3) KУСТ);

K*УСТ = 5

3) Фильтр сосредоточенной селекции

П ? П ФСС П ФСС = 88кГц - полоса ФСС

Д f П = П ФСС Д f П = 88 кГц - расстройка относительно

a = 2 Д f ПР / П ФСС

f П = 6,5 МГц

в = 2 f П / (П ФСС QК) - параметр, определяющий близость резонансной кривой ФСС к прямоугольной

в = 0,6

Таким образом, по графику можно определить затухание одного звена на частоте соседней станции и далее рассчитано необходимое число звеньев. Т.е.:

=10 дБ - затухание одного звена на частоте соседней станции

=42 дБ

n = nФСС = уСС/ у1 - необходимое число звеньев

nФСС = 5 Округляем в большую сторону

Коэффициент передачи фильтра (без учёта влияния подключаемых нагрузок со стороны входа и выхода фильтра) находят с помощью графика

КФСС(nФСС,в)=0,17

4) Преобразователь частоты

SПР = 0,5*0,037 - крутизна преобразователя, рассчитанная на частоте сигнала

rВХ УПЧ = r11 УПЧ rВХ УПЧ = 1,4 кОм - входное сопротивление УПЧ

rВЫХ ПР = (1,25…2) r22 rВЫХ ПР = 7,7 кОм - выходное сопротивление транзистора на промежуточной частоте

Для того, чтобы стало возможным согласование транзистора с характеристическим сопротивлением ФСС - , необходимо выход транзистора зашунтировать сопротивлением. Значение его находят из соотношения

Т.к. обычно >>, то выбирают сопротивления шунта =, и коэффициент передачи преобразователя можно рассчитать по формуле:

сФСС= 1,4 кОм

KПР = SПР КФСС. KПР = 20,6

5) Усилитель промежуточной частоты

Необходимый коэффициент передачи УПЧ:

КУПЧ = КУПЧ = 2,7 104

Проектирование УПЧ с апериодическими каскадами выполняют в такой последовательности.

EП = 12 В-питающее напряжение

U К = (0,2…0,6) EП U К = 6 В-напряжение на нагрузке

I К = 3 мА

g К = I К /U К g К = 5 10-4 Си - проводимость входа

Рассчитаем коэффициент усиления одного апериодического каскада:

К = К = 17,4

Находим необходимое число каскадов УПЧ:

n К =

n К = 3,6

Округляем в большую сторону, получаем n К = 4

Электрический расчет входной цепи и первого каскада УВЧ

1. Расчет входной цепи

Из эскизного расчёта известны:

Rа=50 Ом - сопротивление антенны

Qк = 208 - ненагруженная добротность контура

Q кэ = 47 - эквивалентная добротность контура

=115 МГц - частота сигнала

С11 = 4,41 10-12 Ф - входная емкость каскада УВЧ

r11 = 384 Ом - входное сопротивление каскада УВЧ

rИ ОПТ = 93 Ом - оптимальное по шуму сопротивление

Пкэ = fс / Q кэ = 2,45 106 Гц - эквивалентная полоса контура

Пк = fс / Q к = 0,55 106 Гц - полоса контура

Найдём допустимый разброс величины Скэ. На частотах около 100 МГц

Ск мин=5…10 пФ и можно принять Скэ мин=1,3*Ск мин, если Свх относительно невелика.

Lк мин= 0,03мкГн

Скэ макс = = 6,39 10-11 Ф

Ск мин = 5 10-12 Ф

Скэ мин = 6,5 10-12 Ф

Основные соотношения при расчете входной цепи с учетом согласования по шуму:

Rкэ = = 13,015 кОм

Rк == 57,6 кОм

Находим коэффициенты трансформации

m1 == 0,06

m2 = = 0,33

2. Расчет первого каскада УВЧ

m1 =1

m1 ==0,57

Скэ мин = 1,3 (С+ ) Скэ мин = 2,35 10-12

Скэ макс = = 6,39 10-11 Ф

Kфикс= Kуст Скэ макс = 5 10-11 Ф

Rкэ = = 2,46 кОм

= Кфикс/()

=0,205

m1 =0,65

m2 = m1=0,35

Rк ==5,76 кОм

=0,000028 См

Rш= 2368 Ом

Расчет по постоянному току

Режим работы предусматривает параметры: Uкэ=5В, Iк=1мА, тогда по выходным характеристикам находим, что ток базы Iб=0,01 мА.

Найдём сопротивление R5. Возьмём падение напряжения на нём равным 1В, т.к. на транзисторе напряжение 5В.

UR5=1 В

R5= UR5/(Iб +Iк)

R5 = 990 Ом

Возьмём стандартный резистор R5=1КОм.

Ток делителя определяется:

Iдел=10Iб

Iдел=10-4 А

Отношение сопротивлений делителя равно отношению напряжений на транзисторе и на R5

R3 = Uкэ/ Iдел

R3 = 50 кОм

R4 = UR5/(Iдел-Iб)

R4 = 11 кОм

Выберем стандартные резисторы R3=51 кОм, R4=1.1 кОм

Резистор фильтра рассчитаем исходя из того, что на нём падение напряжения примерно 0.5В

R78 = 0.5/(Iб +Iк)

R78 = 454 Ом

Выбираем стандартный резистор 450 Ом

Вычислим емкости конденсаторов:

C5 == 2,90*10-10 Ф

Выберем по ГОСТ С5=330 пФ

С67 = = 6,34*10-10 Ф

Выберем по ГОСТ С67=680 пФ

C74= 2,976 10-12 Ф

Выберем по ГОСТ С74=3,3 пФ

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Структурная схема приемника. Расчет полосы пропускания приемника. Выбор промежуточной частоты и транзистора для входного каскада УВЧ. Расчет реальной чувствительности, коэффициента усиления детекторного тракта, параметров высокочастотной части приемника.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.11.2013

  • Расчет полосы пропускания. Выбор промежуточной частоты, активных элементов и расчет их параметров. Распределение избирательности и полосы пропускания между трактами приемника. Проектирование антенного переключателя. Автоматическая регулировка усиления.

    курсовая работа [335,8 K], добавлен 14.01.2011

  • Выбор промежуточной частоты. Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности. Расчет полосы пропускания приемника и определение его отдельных трактов. Составление и обоснование функциональной, структурной и принципиальной схемы.

    курсовая работа [385,0 K], добавлен 11.12.2012

  • Расчет полосы пропускания приемника и коэффициента шума. Выбор частотно-селективных цепей преселектора, селективных цепей тракта промежуточной частоты. Обоснование применения автоматических регулировок. Электрический расчет принципиальной схемы.

    контрольная работа [551,0 K], добавлен 12.06.2015

  • 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

  • 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

  • Определение полосы пропускания и типа первых каскадов для обеспечения заданной чувствительности. Подбор избирательных систем преселектора, промежуточной частоты и коэффициента усиления. Расчет фильтра сосредоточенной селекции и детектора радиоимпульсов.

    курсовая работа [555,5 K], добавлен 17.10.2011

  • Выбор и обоснование структурной схемы радиолокационного приемника. Расчет полосы пропускания и коэффициента шума линейного тракта. Вычисление параметров электронных приборов, преобразователя частоты, детектора, системы автоматической регулировки усиления.

    курсовая работа [115,2 K], добавлен 15.10.2012

  • Техническое обоснование и расчет линейной структурной схемы УКВ приемника радиостанции. Расчет полосы пропускания приёмника и выбор числа преобразований частоты. Избирательность каналов приемника и расчет реальной чувствительности. Источник питания.

    курсовая работа [163,7 K], добавлен 04.03.2011

  • Рассмотрение схем простого супергетеродина, собранного на транзисторах и на микросхемах. Расчет полосы пропускания приемника, уровня шума и суммарного коэффициента усиления устройства. Выбор избирательных сетей. Конструирование амплитудного детектора.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.02.2012

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.