Схемы современных радиоприемных устройств
Основной выбор и обоснование структурной схемы приёмника. Характеристика усилителя радиочастоты и ограничителя амплитуды. Расчёт полосы пропускания линейного тракта. Выбор активных элементов и схем включения. Характеристика допустимого коэффициента шума.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.11.2014 |
| Размер файла | 188,9 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/
Техническое задание
Вариант №118
Параметры приемников непрерывных сигналов:
избирательность по зеркальному каналу 40 дБ
избирательность по соседнему каналу 40 дБ
ослабление сигнала с частотой, равной промежуточной 40 дБ
неравномерность в полосе частот 14 дБ
- тип приемника переносной
- температурный диапазон -10...+35С0
назначение приемника связной
диапазон частот 12-15 МГц
чувствительность, мкВ (при отношении напряжения сигналов
и напряжения шумов 2 дБ) с магнитной антенной 25 мВ/м
вид модуляции частотная
нижняя и верхняя частота модуляции 0,3..5,0 кГц
действие АРУ:
изменение сигнала на входе 50 дБ
соответствующее изменение сигнала на выходе 5 дБ
допустимые нелинейные искажения 1,0%
нагрузка пьезоэлектрический телефон
- выходная мощность 0,3 Вт
Содержание
Введение
1. Выбор и обоснование структурной схемы приёмника
1.1 Входная цепь
1.2 Усилитель радиочастоты (высокой частоты)
1.3 Преобразователь частоты
1.4 Усилитель промежуточной частоты
1.5 Ограничитель амплитуды
1.6 Частотный детектор
1.7 Гетеродин
1.8 Блок автоматической подстройки частоты
1.9 Усилитель низкой частоты
2. Эскизный расчёт
2.1 Расчёт полосы пропускания линейного тракта
2.2 Выбор активных элементов и схем их включения
2.3 Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника
2.4 Расчёт коэффициента усиления линейного тракта приёмника
2.5 Разделение диапазона рабочих частот на поддиапазоны
2.6 Выбор варианта преобразования частоты
2.7 Расчёт детектора
2.8 Выбор схемы входной цепи
2.9 Выбор схемы усилителя высокой частоты
2.10 Выбор схемы преобразователя частоты
2.11 Выбор схемы усилителя промежуточной частоты
2.12 Выбор схемы частотного детектора
2.13 Выбор схемы усилителя мощности звуковой частоты.
3. Электрический расчёт функциональных узлов приёмника
3.1 Расчёт входной цепи приёмника
3.2 Расчёт усилителя радиочастоты (высокой частоты)
3.3 Расчёт гетеродина
4. Прототип приёмника на микросхемах
Заключение
Список литературы
Введение
Звукотехника является одной из областей массовой технологической деятельности, при которой средствами электроники осуществляется обработка, накопление и распространение в электрической форме сигналов звукового диапазона частот. Современная звукотехника направлена на удовлетворение потребностей человека в знаниях, культуре, образовании. Благодаря повсеместному распространению звукотехнических устройств в сочетании со средствами массовой аудиовизуальной информации и коммуникации формируется та содержательная часть окружающей человека искусственной акустической среды, которая оказывает, как правило, позитивное рациональное и эмоциональное воздействие на людей.
Широкое распространение стереофонии началось с 50-х годов. Однако первая попытка пространственной звукопередачи была предпринята почти 100 лет назад, сразу же после изобретения телефона. В 1881 году на Всемирной выставке в Париже изобретатель Клемент Адер осуществил двухканальную передачу звука из оперного театра. Передача велась по телефонным проводам, соединенным с двумя группами микрофонов, одна из которых размещалась справа, а другая слева от сцены. Посетители выставки, ведя прослушивание на несколько пар головных телефонов, могли определить расположение певцов на сцене, а также размещение инструментов в оркестре. В 1912 году подобные опыты были проведены в Берлине. Передача из оперного театра велась по двум телефонным линиям и воспроизводилась несколькими громкоговорителями. В 20-х годах были предприняты попытки стереофонической передачи по двум радиоканалам.
С конца 50-х годов в ряде стран стали проводиться интенсивные работы по созданию стереофонического радиовещания. Первая стереофоническая радиопередача в нашей стране состоялась в 1960 году. Использовалась система с полярной модуляцией, разработанная во Всесоюзном научно-исследовательском институте радиовещательного приема и акустики (ВНИИРПА) имени А. С. Попова. В 1961 году в США была разработана и внедрена система стереофонического радиовещания пилот-сигналом, предложенная фирмами
“General Electric” и “Зенит”. Вскоре этот способ с небольшими изменениями был принят рядом радиостанций Канады, Японии, а также некоторыми организациями Европы. Как система с пилот-сигналом, так и система с полярной модуляцией рекомендована Международной консультативной комиссией по радиовещанию (МККР) для применения в международном радиовещании.
В зависимости от признаков, положенных в основу, существует ряд различных классификаций радиоприёмных устройств (РПрУ). По основному функциональному различию РПрУ делят на профессиональные и вещательные. К профессиональным приёмникам (в системах передачи информации) относятся РПрУ связные, телевизионные, телеметрические, телеуправления и др. Вещательные приёмники обеспечивают приём программ звукового и телевизионного вещания. Их массовое производство и необходимость относительной дешевизны обуславливают сравнительно простые технические решения. Профессиональные РПрУ отличаются большей сложностью и стоимостью, зачастую соизмеримой со стоимостью передающего оборудования.
Среди связных различают РПрУ космических, международных, магистральных, внутризоновых, местных, технологических и других радиосистем передачи. Профессиональные телевизионные приёмники используются в связных, сервисных и прикладных телевизионных системах. Приемники звукового вещания делятся на монофонические, стереофонические, и квадрофонические; вещательные телевизоры обеспечивают приём программ в системах монохромного и цветного вещания, в перспективных системах с высокой чёткостью изображения и др.
По виду принимаемых сигналов приёмники делятся на два класса: непрерывных (аналоговых) и дискретных сигналов. По виду принимаемой информации различают РПУ радиотелефонные, звукового вещания, факсимильные, телевизионные, радиотелеграфные, передачи данных и др. В зависимости от вида используемой модуляции (манипуляции в случае дискретных сигналов) бывают приёмники амплитудно-модулированных (АМ), частотно-модулированных (ЧМ), фазомодулированных (ФМ) сигналов, сигналов с одной боковой полосой (ОБП) и различными видами импульсной модуляции и др.
Кроме того, различают РПрУ:
По месту установки - стационарные, мобильные, бортовые, переносные;
По способу питания - питаемые от сети переменного тока, от аккумуляторов, гальванических или солнечных батарей, с универсальным питанием;
По способу управления и коммутации - с ручным, частично или полностью автоматизированным, дистанционным, комбинированным управлением.
Исходя из технического задания, предстоит разработать радиовещательный приёмник, принимающий стереофонические сигналы в диапазоне УКВ (80…100 МГц), с частотной модуляцией. Тип аппаратуры - стационарная, исходя из этого выбранный вид питания - питание от сети переменного тока.
В настоящее время техника радиоприёма развивается по следующим основным направлениям:
дальнейшее освоение наиболее высокочастотных диапазонов волн, включая, миллиметровый, децимиллиметровый и оптический;
широкое внедрение методов и средств цифровой обработки сигналов, микропроцессорной и вычислительной техники для автоматизации РПрУ;
совершенствование борьбы с помехами;
значительное улучшение качественных показателей РПрУ, увеличение функциональной сложности приёмной техники;
повышение степени интеграции функциональных узлов и блоков радиоприёмных устройств.
1. Выбор и обоснование структурной схемы приёмника
1.1 Входная цепь
Входная цепь - часть радиоприёмника, стоящая между антенной (фидером) и первым каскадом приёмника, т.е. усилителем и преобразователем частоты.
Входная цепь предназначена для передачи возможно большей мощности (или напряжения) радиосигнала от антенно-фидерного устройства на вход первого каскада и для осуществления частотной селективности радиосигнала.
Входная цепь с LC связью с антенной. Обеспечивается неравномерность коэффициента передачи по диапазону и, следовательно, используют комбинированную связь входного контура с антенной. В этой схеме энергия из антенны во входной контур передаётся не только через магнитную связь между катушкой Lсв и катушкой контура L, но и через ёмкость связи Ссв. при правильном фазировании катушек Lсв и L напряжение сигнала, передаваемое через Ссв, будет суммироваться с напряжением, передаваемым через индуктивную связь.
Влияние антенны при комбинированной связи больше, чем при ёмкостной или индуктивной связи. Ёмкостная связь увеличивается с увеличением частоты, поэтому вносимое затухание также увеличивается к концу диапазона, что приводит к ухудшению избирательности по зеркальному каналу.
1.2 Усилитель радиочастоты (высокой частоты)
Схема транзисторного каскада резонансного усилителя с двойным неполным включением, при этом вход следующего каскада подключен к контуру трансформаторной связью. УРЧ следует непосредственно за ВЦ и выполняют многочисленные функции:
усиление принимаемых сигналов на несущей частоте;
обеспечение избирательности приёмника к сильным помехам;
ослабления паразитного излучения гетеродина через ВЦ и антенну.
Резонансный УРЧ содержит колебательный контур. Также УРЧ обладает частотной избирательностью.
1.3 Преобразователь частоты
Преобразователь частоты располагается между УРЧ и усилителем промежуточной частоты (УПЧ).
В преобразователе частоты происходит преобразование колебаний, принятых радиоприёмником сигналов одной частоты в колебания другой частоты. При преобразовании частоты происходит линейный перенос спектра принимаемого сигнала по шкале частот из одной части радиочастотного диапазона в другой без изменения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Для модулированных сигналов это означает повышение или понижение несущей частоты с сохранением вида и закона модуляции.
1.4 Усилитель промежуточной частоты
УПЧ следует непосредственно за линейной частью супергетеродинного приёмника и предназначен для усиления сигналов на фиксированной (промежуточной) частоте в полосе частот, определяемой шириной спектра принимаемого сигнала. Полоса пропускания УПЧ (для большинства диапазонов) по сравнению с полосой пропускания ВЦ и УРЧ самая узкая, поэтому от её величины будут зависеть частотные искажения сигнала и избирательность по соседнему каналу. УПЧ называют полосовым усилителем, т.к. в большинстве случаев нагрузкой каскада УПЧ служит полосовой фильтр, в качестве которого применяются схемы из двух, трёх и более связанных контуров, фильтров сосредоточенной селекции (избирательности), и т.д.
УПЧ обеспечивает основное усиление принимаемых сигналов на промежуточной частоте.
В УПЧ, также как и в УРЧ, входят усилительный прибор и резонансная цепь. Для обеспечения высокой избирательности в УПЧ применяются сложные избирательные схемы - ФСС.
1.5 Ограничитель амплитуды
Амплитудные изменения ЧМ-сигнала обуславливаются влиянием различного вида помех, недостаточной прямоугольностью частотной характеристики приёмника. Неравномерность частотной характеристики в полосе пропускания высокочастотного тракта приводит к тому, что сигналы спектра, частоты которых мало отличаются от несущей, усиливаются в большей степени, чем сигналы крайних боковых частот. В результате ЧМ-сигнал дополнительно модулируется по амплитуде. Для устранения этих амплитудных искажений применяется ограничитель уровня.
1.6 Частотный детектор
Дробный детектор нечувствителен к быстрым амплитудным изменениям ЧМ-сигнала, благодаря чему может не применяться ограничитель амплитуды. Кроме того, он позволяет снизить требуемый коэффициент усиления, т.к. при отсутствии ограничителя уровня действует при меньшем входном напряжении сигнала.
1.7 Гетеродин
Гетеродин формирует вспомогательные гармонические колебания для преобразователя частоты. Основные требования, предъявляемые к гетеродину:
обеспечение необходимого значения рабочей частоты и перестройки её в заданном диапазоне;
стабильность частоты генерируемых колебаний;
обеспечение необходимой амплитуды выходного напряжения и её постоянство;
минимальный уровень гармоник выходного напряжения.
Простейшие гетеродины представляют собой однокаскадные генераторы с самовозбуждением на транзисторах. Такие гетеродины находят применение в радио- и телевизионных приёмниках, а также в некоторых профессиональных устройствах, в которых не требуется высокая точность настройки.
В качестве контурного конденсатора можно использовать варикап, тогда осуществляется электронная настройка гетеродина, упрощается решение задачи дистанционного управления.
1.8 Блок автоматической подстройки частоты
В приёмниках различного назначения для предотвращения ухода частоты радиосигнала за пределы полосы пропускания широко применяются системы автоматической подстройки частоты. Такие системы позволяют реализовать более узкую полосу пропускания линейного тракта приёмника, что особенно важно при повышенных требованиях к его чувствительности и помехозащищённости. Главное назначение АПЧ - стабилизация частоты независимо от причины её изменения.
1.9 Усилитель низкой частоты
Предварительный каскад: предназначен для того, чтобы усилить входной сигнал до такой величины напряжения и мощности, при которой будет нормально работать оконечный каскад. Предварительный усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов в зависимости от требований общего коэффициента усиления предварительного усилителя.
В зависимости от назначения каскад предварительного усилителя может быть резисторным или трансформаторным. Наименьшую величину частотных искажений создаёт резисторный усилитель, т.к. для сравнительно широкого спектра частот входного сигнала нагрузка усилительного прибора является активной и, следовательно, её величина не зависит от входного сигнала. Резисторный каскад проще по конструкции, поэтому шире применяется.
Оконечный каскад: в основном для обеспечения на выходе усилителя необходимой мощности или напряжения сигнала при допустимых частотных и нелинейных искажениях. В зависимости от предъявляемых к усилителю требований в оконечном каскаде могут применяться одно- и двухтактные схемы с трансформаторным и бестрансформаторным выходом. Двухтактные схемы по сравнению с однотактными обеспечивают удвоенную выходную мощность и малую величину нелинейных искажений за счёт полной или частичной компенсации чётных гармоник.
В оконечных бестрансформаторных транзисторных каскадах применяются схемы с ОК и ОЭ в цепи ООС, имеющие малое выходное сопротивление, что даёт возможность включить нагрузку непосредственно в выходную цепь транзистора без выходного трансформатора.
Для стабильности режима транзисторов оконечного каскада применяется температурная компенсация с помощью терморезистора.
Приемник ЧМ сигналов должен содержать систему автоподстройки частоты, это обеспечит стабильную настройку и улучшит избирательность приемника.
По техническому заданию в приемнике должна быть реализована система автоматической регулировки уровня.
Исходя из вышеизложенного принимаем следующую структурную схему приемника.
Рисунок 1.1 - Структурная схема приемника
ВЦ - входные цепи; УВЧ - усилитель высоких частот; СМ - смеситель;
УПЧ - усилитель промежуточной частоты; АО - амплитудный ограничитель;
Дчм - детектор ЧМ сигналов; УНЧ - усилитель низких частот;
Гр - громкоговоритель; Г - гетеродин; УПР - управитель; ФАПЧ - фильтр АПЧ; ФАРУ - фильтр автоматической регулировки усиления (АРУ); ДАРУ - детектор АРУ.
2. Эскизный расчёт
2.1 Расчёт полосы пропускания линейного тракта
Полоса пропускания линейного тракта, форма основных характеристик (АЧХ, ФЧХ) в пределах полосы частот принимаемого сигнала должна удовлетворять требованиям допустимых искажений. Необходимая полоса пропускания определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала Fс, доплеровским смещением частоты сигнала fд и запасом fзап, зависящих от нестабильностей частот принимаемого сигнала и гетеродина приёмника, погрешностей настройки отдельных контуров и всего приёмника, т.е.
Так как в приёмнике используется система АПЧ, то необходимо полосу пропускания линейного тракта в приёмнике рассчитывать по формуле:
,
где kАПЧ - коэффициент АПЧ.
Обычно для устойчивой работы АПЧ выбирают . Выберем .
где с и г - относительные нестабильности несущей частоты и частоты гетеродина соответственно, н - относительная погрешность настройки приёмника, пр - относительная погрешность частоты настройки контуров тракта промежуточной частоты.
Частота гетеродина рассчитывается по формуле:
,
где fc max - максимальная частота диапазона.
Гц
Рассчитываем fзап:
Гц
с и н равны нулю, т.к. настройка производится оператором.
При ЧМ спектр сигнала определяется как:
,
где Fmax - высшая частота модуляции.
Индекс частотной модуляции:
,
где fmax - максимальная девиация частоты.
Для ЧМ fmax = 50 кГц.
Гц
Вычислим полосу пропускания:
Гц
Неравномерность ЧХ линейного тракта приёмника в пределах установленной полосы частот П:
,
где п пр - заданная неравномерность ЧХ приёмника, п УЗЧ, п А, п д - неравномерность ЧХ в УЗЧ, АС и детекторе соответственно.
Неравномерность ЧХ линейного тракта ЧМ должна быть:
дБ.
дБ.
2.2 Выбор активных элементов и схем их включения
При выборе активных элементов (АЭ) необходимо учитывать диапазон рабочих частот, требования по чувствительности, многочисленной селективности, экономичности питания, надёжности, габаритам и массе. Диапазон рабочих частот определяет возможность применения транзисторов, которые позволяют выполнить остальные требования. При высоких требованиях к чувствительности целесообразно использовать мощные транзисторы, отличающиеся сравнительно большой крутизной проходной характеристики. Следует выбирать транзисторы с возможно низким коэффициентом шума. Лучшими являются АЭ, характеризующиеся низкими значениями отношения сопротивления шума к входному сопротивлению, относительной шумовой температуры или непосредственно коэффициента шума.
По усилительным свойствам лучшими являются АЭ с большими значениями отношения крутизны к проходной ёмкости и отношения крутизны к сумме входной и выходной ёмкостей . Первый параметр определяет максимальное устойчивое усиление, второй - широкополосность. Коэффициент усиления мощности зависит от . Следует отметить, что требования по указанным выше параметрам к АЭ для второго каскада приёмника могут быть существенно ниже, чем для первого.
При достаточно малом коэффициенте шума и высоком коэффициенте усиления мощности первого каскада влияние второго каскада на общий коэффициент шума мало.
2.3 Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника
Для получения требуемой чувствительности с входа внешней антенны ЕАР коэффициент шума приёмника не должен превышать значения:
,
где E - чувствительность приемника (напряженность поля возле антенны);
- минимально допустимое отношение средних квадратов напряжений сигналов и помех на входе приёмника, п - удельная напряжённость поля внешних помех, Пш - шумовая полоса пропускания линейного тракта приёмника, hд - действующая высота антенны; k = 1,3910-23 Дж/К - постоянная Больцмана; Т0 = 300 К - температура окружающей среды по Кельвину; rА = 75 Ом - внутреннее сопротивление антенны.
,
где kп - отношение максимального и среднего квадратичного значений напряжений сообщения, ПУЗЧ = 1,1 Fmax - полоса пропускания УЗЧ, Пш =1,1 П, вых =26 дБ.
п определим как корень из суммы квадратов парциальных напряженностей шумов. По рисунку определяем, что для работы приемника при атмосферных шумах (0,3 мкВ/м), в пределах промышленной зоны (50 мкВ/м) и действующих космических шумах (0,1 мкВ/м), п составит 50 мкВ/м.
м
(для в соответствующей fСР=13,5 МГц - середине диапазона).
2.4 Расчёт коэффициента усиления линейного тракта приёмника
Коэффициент усиления линейного тракта приёмника (до детектора):
,
где UД - напряжение промежуточной частоты, необходимое для нормальной работы детектора. Обычно UД = 30 мВ, ЕА - чувствительность с входа приёмника.
,
где ЕА ТЗ - норма чувствительности, Е = 3…5. Выберем Е = 5.
мВ.
дБ.
2.5 Разделение диапазона рабочих частот на поддиапазоны
Для того чтобы приемник мог принимать сигналы от различных станций, имеющих различные частоты, он должен иметь перестраиваемую резонансную систему для настройки на эти частоты.
Перестраиваемые резонансные системы находятся во входной цепи, гетеродине и в усилителях высокой частоты (ВЧ), если они резонансные.
Конструктивно настройка этих каскадов - это изменение реактивных элементов резонансной системы: индуктивности или емкости. Чаще всего реактивный элемент - емкость. приёмник усилитель радиочастота шум
Конструктивно невозможно перестраивать емкость так, чтобы резонансная частота изменялась от ДВ-диапазона до УКВ-диапазона. Поэтому диапазон частот, который должен принимать приемник, разбивают на поддиапазоны.
Диапазон рабочих частот приёмника разделяют на поддиапазоны, если коэффициент перекрытия диапазона приёмника больше коэффициента перекрытия диапазона применяемых резонансных систем с переменной настройкой, а также, если требуется получить более высокие и постоянные по диапазону чувствительность и селективность, более плавную настройку, большую точность частоты настройки приёмника.
Известны три способа разбиения [1]:
способ равных коэффициентов перекрытия поддиапазона;
способ равных частотных интервалов;
комбинированный способ (нижний участок общего диапазона разбивается по способу равных коэффициентов перекрытия поддиапазона, верхний - по способу равных частотных интервалов).
Оценка диапазона рабочих частот проводится по коэффициенту перекрытия диапазона:
.
Если больше коэффициента перекрытия диапазона , выбранной резонансной системы, то разделение на поддиапазоны неизбежно.
В нашем случае без разделения на поддиапазоны позволяют осуществить следующие виды резонансных систем:
1 контур с сосредоточенными параметрами, перестраиваемый КПЕ ();
2 катушкой переменной индуктивности ();
варикапом .
Так как перестраивать контур с помощью катушки переменной индуктивности намного сложнее, то можно выбирать перестройку КПЕ или варикапом. Выбираем контур с сосредоточенными параметрами, перестраиваемый КПЕ.
2.6 Выбор варианта преобразования частоты
В приёмнике могут быть использованы различные варианты преобразования частоты [1]:
1 с переносом спектра принимаемого сигнала в область частот как ниже минимальной, так и выше максимальной частоты диапазона (поддиапазона) приёмника;
2 суммарное или разностное преобразование частот;
3 разностное преобразование при верхней и нижней настройке гетеродина.
При выборе промежуточной частоты необходимо учитывать следующее:
1 промежуточные частоты должны находиться вне диапазона (поддиапазона) рабочих частот приёмника и отстоять возможно дальше от его границ, поскольку при этом легче получить требуемое ослабление по каналу промежуточной частоты;
2 номинальное значение промежуточной частоты следует выбирать возможно дальше от частот, на которых работают мощные радиостанции. Основные частотные диапазоны, выделенные для радиовещательных станций регламентированы в МККР.
Стандартные значения промежуточных частот для приёмников:
4652 кГц;
1,840,008 МГц;
10,70,1 МГц.
К.п., применяют одно преобразование частоты в ЧМ тракте. МГц.
Используем перенос спектра в область частот ниже минимальной частоты диапазона, что позволяет упростить схему приёмника.
2.7 Расчёт детектора
Выходное напряжение детектора Uвых д, образующееся при подаче на его вход напряжения Uд находим из выражения для частотного детектора:
,
откуда:
.
В качестве ЧМ детектора используем схему дробного детектора, для которого , мВ - напряжение промежуточной частоты, необходимое для нормальной работы детектора.
мВ
2.8 Выбор схемы входной цепи
Приёмники КВ диапазона рассчитываются для работы со штыревыми антеннами и эквивалентным сопротивлением 50…10 ОМ. В данном диапазоне волн в основном используют одноконтурные входные цепи, позволяющие получить наибольший коэффициент передачи радиосигнала. Конструктивно они проще и экономичнее. Схема выбранной входной цепи изображена на рис.2.1.
Рис. 2.1 - Принципиальная схема входной цепи.
2.9 Выбор схемы усилителя высокой частоты
Наиболее распространённой схемой в транзисторных приёмниках оказалась схема с двойной автотрансформаторной связью. Коэффициенты m1 и m2 целесообразно выбирать так, чтобы на нижней частоте диапазона обеспечить заданную полосу пропускания, а на верхней избирательность. Относительная расстройка контура входной и выходной ёмкости транзисторов практически не зависит от величины коэффициентов включения m1 и m2.При увеличении связи контура с транзистором вносимая расстройка компенсируется расширением полосы пропускания.
Рис. 2.2 - Схема каскада УВЧ.
2.10 Выбор схемы преобразователя частоты
Транзисторные преобразователи частоты делятся на две группы:
-преобразователи с отдельным гетеродином
-преобразователи с совмещенным гетеродином
Схема преобразователя частоты с отдельным гетеродином изображена на рис.2.3.
Рис. 2.3 - Схема преобразования частоты
2.11 Выбор схемы усилителя промежуточной частоты
УПЧ используется для усиления промежуточной частоты сигнала. Фильтр сосредоточенной селекции должен обеспечить избирательность приёмного устройства по соседнему каналу, а необходимое усиление обеспечивается предыдущим широкополосным каскадом приёмника.
Применение ФСС в транзисторных приёмниках позволяет выполнить каскад УПЧ без нейтрализации, что повышает их устойчивость и надежность, а также значительно упрощает производство.
Поскольку ФСС построенный на LC контурах не могут дать требуемого значения добротности, используем пьезокерамический фильтр, обеспечивающий добротность .
Схема усилителя промежуточной частоты изображена на рис.2.4.
Рис.2.4 Схема УПЧ с кварцевым пьезокерамическим фильтром.
2.12 Выбор схемы частотного детектора
При выборе детектора следует учитывать род работы, вид модуляции, преимущества и недостатки различных схем, а также необходимо минимальное напряжение на его входе для работы с минимальными искажениями. В приёмниках радиосвязи и радиовещания чаще всего применяют детекторы на полупроводниковых диодах. При частотной модуляции применяются частотные детекторы, среди которых различают детекторы с взаимно расстроенными контурами, дифференциальные детекторы, с индуктивной либо ёмкостной связью между контурами, а также дробные детекторы.
Рис. 2.5 Схема дробного детектора
2.13 Выбор схемы усилителя мощности звуковой частоты.
Для получения на выходе мощности Р>0,5Вт с учетом коэффициента нелинейных искажений Кн=1.5% можно использовать микросхему К174УH7. Она представляет собой УМЗЧ с номинальной входной мощностью Р=0,5Вт при нагрузке Rн=1Ом
Рис. 2.6 Типовая схема включения К174УН7.
3. Электрический расчёт функциональных узлов приёмника
3.1 Расчёт входной цепи приёмника
В данной схеме приёмника применена входная цепь с ёмкостной связью антенной.
Рисунок 3.1 - Схема контура входной цепи.
Исходные данные:
-диапазон рабочих частот fminfmax=1215 МГц
-пределы изменения ёмкости контура СminCmax=(5250) пФ
-параметры антенны Са=150 пФ, Rа=75 Ом
-эквивалентная добротность Qэ=12
-промежуточная частота fпр=10,7 МГц
-полоса пропускания Пс=142кГц
-дополнительная ёмкость Сдоп=10пФ
Выбираем максимальную ёмкость связи:
Полная ёмкость входного контура для трёх точек диапазона:
- начало диапазона:
- середина диапазона:
- конец диапазона:
Коэффициент перекрытия по диапазону:
что соответствует диапазону.
Индуктивность катушки контура:
Сопротивление потерь контура:
Коэффициент передачи в трёх точках диапазона:
- по минимальной частоте
- на средней частоте:
- на максимальной частоте:
Коэффициент неравномерности передачи напряжения:
Таким образом, проведённый расчёт оказался верным, и окончательно примем:
- ёмкость связи: Ссвмах=22 пФ
- блок КПЕ: 220..350 пФ
- индуктивность: L=511 нГн
3.2 Расчёт усилителя радиочастоты (высокой частоты)
Производим расчёт схемы усилителя радиочастоты, представленный на рисунке 2.2.
Исходные данные:
-диапазон рабочих частот fminfmax=1215 МГц
-пределы изменения ёмкости контура СminCmax=(5250) пФ
-входное сопротивление следующего каскада Rвх=380 Ом
Qэmax=12; Qэmin=14; Qк=24; шm=0,5
S=280мА/В; Rвх=380Ом; Rвых=2,2кОм; Jк=30мА; Ск=12пФ
Максимально устойчивый коэффициент усиления:
Ку=
Характеристическое сопротивление контура на крайних частотах диапазона:
Ориентировочное значение коэффициента включения:
Коэффициент включения контура со стороны коллектора:
Коэффициент шунтирования контура на минимальной частоте:
Оптимальный коэффициент включения контура:
Так как , то принимаем
Коэффициент включения контура со стороны последующего каскада определяется как:
Коэффициент усиления на крайних точках диапазона:
Зададимся величиной напряжения:
Определим сопротивление термокомпенсации:
где V=4
- коэффициент нестабильности схемы:
Емкость в цепи эмиттера:
Рассчитаем входное сопротивление каскада:
R'вх=86 Ом
Разделительная ёмкость:
Индуктивность контура:
Выбираем , тогда определяется как:
Т.о. получим:
3.3 Расчёт гетеродина
Схему гетеродина выбирают исходя из заданного диапазона частот .
В гетеродине тип связи транзистора выбирается по предельной частоте:
В этих схемах используются сравнительно высокочастотные (как правило дрейфовые) маломощные транзисторы типа П401, П402, П403, ГТ301, ГТ3-8, ГТ309.
Расчёт контура гетеродина
Конденсатор переменной ёмкости СК берут в контуре гетеродина таким же, как и в контуре УРЧ для того, чтобы при одинаковом изменении ёмкости конденсатора настройки в контуре гетеродина и контурах высокой частоты обеспечить с достаточной точностью постоянство промежуточной частоты.
Рис. 3.2 Схема гетеродина
Для этого включают в контур конденсаторы Спар и Спос.
1.Ёмкость схемы принимают такой же, как для контуров ВЧ.
пФ
2.Средняя частота диапазона:
МГц
Коэффициент перекрытия диапазона:
Максимальная ёмкость контура:
пФ
Вспомогательные коэффициенты:
3.По номограмме рисунок 49 [9] при находим коэффициент а и определяем индуктивность катушки контура:
4.По номограмме рисунок 50, а, б [9], при и пФ определяем пФ, пФ, т.к. пФ, то его не включают [9]. В качестве пФ берут подстроенный конденсатор.
По номограмме рисунок 51, а [9] при , находим коэффициент К' = 1,01, с помощью которого определяем частотные сопряжения:
МГц;
МГц;
МГц
По номограмме рисунок 51, б [9] при и находим относительную погрешность сопряжения определяем абсолютную погрешность:
МГц
Значение абсолютной погрешности не должно превышать полосы пропускания приёмника до преобразователя частоты.
Расчёт режима гетеродина
Режим работы транзистора и выбирают такими, чтобы гетеродин работал в недонапряжённом режиме. Это требование обусловлено тем, что в режиме насыщения выходное сопротивление транзистора очень мало и сильно шунтирует контур.
В результате чего, резко падает добротность контура и стабильность частоты колебаний.
Для получения недонапряжённого режима необходимо, чтобы амплитуда переменного коллекторного напряжения была заметно меньше этого напряжения в режиме покоя . Данное требование выражается формулой:
Для определения режима по постоянному току (режим покоя) задаются значением тока в пределах 1,5 - 5 мА и определяют напряжения:
Выбираем транзистор со следующими параметрами:
,В 3-5
, мА 2-6
, Ом
После этого рассчитывают сопротивления .
Ом
кОм
Ом.
На этом расчёт гетеродина считается законченным.
4. Прототип приёмника на микросхемах
Приемник построен на микросхеме К174ХА34. Микросхема представляет собой ЧМ тракт радиоприёмного устройства для приёма и обработки сигналов, а также усиления сигналов НЧ выполнена по планарно-эпитаксиальной технологии.
Рис. 4.1 Условно графическое обозначение К174ХА34
Назначение выводов: 1,2-фильтр НЧ; 3-общий (-Uп); 4-напр. питания (+Uп);
5-контур гетеродина; 6,15,13-блокировка; 7,8,12,13-фильтр ПЧ;
9,10-не используются; 11-уровень напряженности поля; 14-вход ВЧ; 16-выход звуковой частоты; 17вход обратной связи.
Заключение
В данной курсовой работе был спроектирован стационарный, связной приемник непрерывных сигналов. Благодаря данной курсовой работе мною были изучены принципы построения, технические требования и принципиальные схемы современных радиоприемных устройств.
Список литературы
Белкин М. К., Белинский В. Т. и др. Справочник по учебному проектированию приёмно-усилительных устройств. -М.: Высш. шк., 1988.
Бобров Н. В. Расчёт радиоприёмников. -М.: Воениздат, 1971.
Проектирование радиоприёмных устройств: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А. П. Сиверса. -М.: Сов. радио, 1976.
Буланов Ю. А., Усов С. Н. Усилители и радиоприёмные устройства. -М.: Высш. шк., 1980.
Гавра Т. Д., Макаров С. Б. Проектирование радиоприёмных устройств на микросхемах: Учеб. пособие. -М.: ЛПИ, 1985.
Новаченко И. Интегральные микросхемы для бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Бочаров Л. Н., Жеребряков С. К., Колесников И. Ф. Расчёт электронных устройств на транзисторах. -М.: Энергия, 1978.
А. Н. Громыко, М. И. Бастракова, А. Ю. Чернышев. "Устройства приема и обработки сигналов". Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов четвертого курса специальности 200700. - Йошкар-Ола, 1995 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка структурной схемы устройства персонального вызова. Расчет полосы пропускания, допустимого коэффициента шума приёмника. Выбор параметров транзисторов радиотракта. Расчёт усилителя радиочастоты. Применение микросхемы МС3362 и расчёт гетеродина.
курсовая работа [690,1 K], добавлен 27.11.2013Предварительный выбор структурной схемы приёмника. Расчёт полосы пропускания линейного тракта. Распределение частотных искажений по селективным каскадам приёмника. Выбор средств обеспечения избирательности приёмника и расчёт сопряжения контуров.
контрольная работа [181,3 K], добавлен 13.07.2013Разработка структурной схемы линейного тракта приемника. Выбор антенны, транзистора радиотракта, промежуточных частот. Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника, усилителя радиочастоты, входной цепи, гетеродина. Применение и подключение микросхем.
курсовая работа [416,3 K], добавлен 27.11.2013Состав 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 30.10.2013Предварительный расчет и составление структурной схемы приемника. Расчёт полосы пропускания приёмника. Выбор селективных систем и расчёт требуемой добротности контуров радиочастотного тракта. Электронная перестройка контуров, усилитель радиочастоты.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.03.2011Расчет структурной схемы частотной модуляции приемника. Расчет полосы пропускания линейного тракта, допустимого коэффициента шума. Выбор средств обеспечения избирательности по соседнему и зеркальному каналу. Расчет входной цепи с трансформаторной связью.
курсовая работа [519,3 K], добавлен 09.03.2012Определение 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 10.07.2012Выбор 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 15.10.2012Проектирование структурной схемы линейного тракта приёмника радиовещательного переносного. Расчёт необходимой полосы пропускания, распределение усиления по каскадам. Проверка возможности осуществления регулировок. Коэффициенты шума и чувствительности.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.03.2011Выбор 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
