Размещено на http://www.allbest.ru/

УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра У и СРС

Курсовая работа

Радиовещательный приемник коротковолнового диапазона

Ташкент 2011

Содержание

1. Введение

2. Предварительный расчет приемника

2.1 Расчет необходимой полосы пропускания линейного тракта

2.2 Расчет допустимого коэффициента шума приемника

2.3 Выбор средств обеспечения избирательности приемника

2.4 Выбор средств обеспечения усиления линейного тракта

3. Основной расчет приемника

3.1 Входная цепь приемника

3.2 Расчет усилителя радиочастоты

3.3 Расчет преобразователя частоты

3.4 Расчет усилителя промежуточной частоты

Список использованной литературы

усилитель приемник частота шум

1. Введение

Радиоприёмное устройство состоит из приёмной антенны, радиоприёмника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения сигналов [1].

Для устранения недостатков приемников прямого усиления была предложена схема приемника с преобразованием частоты. При этом основное усиление сигнала осуществляется на промежуточной частоте. Усилитель промежуточной частоты обеспечивает высокую избирательность по соседнему каналу. Перестройка по диапазону осуществляется за счет простых систем перестройки частоты гетеродина и частоты настройки входной цепи. В этом случае частотно-избирательные цепи, включенные до преобразователя частоты, осуществляют избирательность по зеркальному каналу.

Все супергетеродинные приёмники состоят из трёх основных частей: линейного тракта, демодулятора и устройств регулировок (управления). Линейный тракт одинаков для приёмников различных типов. Он состоит из входной цепи (ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), смесителя (С) и гетеродина (Г) преобразователя частоты, а также усилителя промежуточной частоты (УПЧ).

Достоинства:

· улучшается избирательность по соседнему каналу;

· упрощается перестройка частоты приемника;

· при перестройке не изменяются основные характеристики приемника;

Недостатком супергетеродинных приемников является наличие побочных каналов приема.

2. Предварительный расчет

2.1 Расчет полосы пропускания приемника

Полоса пропускания приемника П складывается из ширины спектра сигнала П_с и нестабильностей в тракте и неточности настроек П_н:

П=П_с+П_н

Ширина спектра сигнала определяется верхней частотой спектра сигнала:

Нестабильность учитывается следующим образом:

,

где ?f_с - нестабильность частоты сигнала,

?f_г - нестабильность частоты гетеродина приемника,

?f_нач - начальная неточность настройки гетеродина,

?f_нс - неточность настройки сигнала

Для наших расчетов выбираем значение промежуточной частоты f_п = 465кГц

Пусть

,

тогда для транзисторного гетеродина с кварцевой стабилизацией

.

начальная неточность настройки гетеродина

нестабильность частоты сигнала равна

неточность настройки сигнала равна

Тогда полоса пропускания ПРМУ составит:

2.2 Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника

Если реальная чувствительность задана в виде мощности сигнала Р_А, отдаваемой антенной согласованному с ней приёмнику, при которой отношение сигнал/помеха больше или равно , то допустимый коэффициент шума ПРМУ равен:

(1.5)

где Т_А - шумовая температура антенны, которая характеризует интенсивность воздействующих на антенну внешних шумов. Найдем шумовую температуру антенны по графику представленному на [1 рис. 1.4] К.

- шумовая полоса линейного тракта.

- постоянная Больцмана

- температура приёмника (Н.У.)

Тогда допустимый коэффициент шума равен:

Такой приемник осуществим.

Проведем расчет реального коэффициента шума приемника (без УРЧ) с целью выяснить необходимо - ли применение УРЧ.

, где

- коэффициенты шума входной цепи, ПЧ, УПЧ соответственно;

- коэффициенты передачи по мощности входной цепи, ПЧ соответственно;

- коэффициент передачи по мощности антенного фидера:

- погонное затухание,

- длина фидера.

Для кабеля РК-50-9-12 на частоте 100 МГц погонное затухание не превышает

.

Возьмем длину фидера м.

В качестве входной цепи используется контур с фиксированной частотой настройки с индуктивной связью с антенной. Данная связь обеспечит большой коэффициент передачи по напряжению и высокую избирательность. Примем коэффициент передачи входной цепи равным:

Коэффициент шума ВЦ:

Если в качестве преобразователя использовать каскад на полевом транзисторе 2П306А с общим истоком:

, ,где мСм, мкСм,

дБ - минимальный коэффициент шума для малошумящего полевого транзистора 2П306А.

Тогда

Возьмем ,

В качестве первого каскада УПЧ используем каскад на транзисторе КТ368Б в схеме с ОЭ. Коэффициент шума первого каскада УПЧ равен:

, ,где мСм, мкСм,

дБ - минимальный коэффициент шума для транзистора КТ368А.

Тогда реальный коэффициент шума будет равен:

Таким образом, необходимо использование УРЧ в схеме приемника.

Теперь проведем расчет реального коэффициента шума ПРМУ с использованием УРЧ.

Если в качестве УРЧ использовать каскад на малошумящем полевом транзисторе 2П302А в схеме с общим истоком:

, ,где мСм, мкСм,

дБ - минимальный коэффициент шума для малошумящего полевого транзистора 2П302А.

Тогда

Тогда реальный коэффициент шума будет равен:

2.3 Выбор средств обеспечения избирательности приёмника

Полоса пропускания преселектора равна . Преселектор обеспечивает избирательность только по зеркальному каналу. Избирательность по соседнему каналу в преселекторе не учитываем и она будет полностью определяться только УПЧ. Входная цепь и УРЧ осуществляет основную избирательность по зеркальному каналу образованным гетеродином, их расчет будем производить исходя из заданной избирательности при полосе задерживания . Промежуточную частоту выберем исходя из условия:

Для 3-го типа преселектора.

Примем , тогда

При данных промежуточной частоты ослабление зеркального канала из рис. 1.11 [1] равен

. Т.е. выбранная промежуточная частота может обеспечить избирательность по зеркальному каналу.

Так как преселектор не обеспечивает избирательности по соседнему каналу можно принять, что . Вся избирательность по соседнему каналу обеспечивается в УПЧ.

Для подавления с.к. , можно взять схему УПЧ с использованием ФСС.

2.4 Определение средств обеспечение усиления линейного тракта

-коэффициент передачи приемника по мощности

-оптимальный коэффициент передачи приемника

- коэффициент передачи преселектора

Примем коэффициент передачи ФСС равный тогда

- оптимальный коэффициент передачи по мощности УПЧ

Примем число каскадов УПЧ равное 6.

т.о. коэф. передачи одного каскада УПЧ

3. Основной расчет приемника

3.1 Входная цепь

Входная цепь соединяет антенну с первым каскадом приемника (с усилителем радиочастоты). Для диапазона УКВ радиовещательных приемников можно использовать неперестраиваемые ВЦ с полосой пропускания, равной диапазону частот вещания на УКВ.

Полосу пропускания входной цепи примем равной:

МГц

Частота настройки контура входного цепи:

МГц

Эквивалентное затухание в контуре равно:

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

,

где Ом - волновое сопротивление фидера.

- затухание ненагруженного контура входной цепи.

- полная емкость схемы входной цепи.

Примем пФ.

Рассчитаем емкость контура:

,

где пФ - собственная емкость катушки, пФ - монтажная емкость, пФ - входная емкость транзистора 2П302А.

пФ

В качестве емкости контура используем подстроечный конденсатор.

Рассчитаем индуктивность контура:

мкГн

Для получения заданного затухания необходимо шунтировать контур.

кОм

Данное сопротивление и будем считать входным для каскада УРЧ

Определим индуктивность катушки связи с антенной:

мкГн

Вычисляем минимальный коэффициент связи, при котором обеспечивается согласование:

Рассчитаем коэффициент передачи входной цепи:

Схема входной цепи дана на рисунке 2.

Рис. 2 Принципиальная схема входной цепи приемника

3.2 Расчет УРЧ

Схема УРЧ приведена на рисунке 3. Рассчитаем параметры этой схемы, обеспечивающие термостабилизацию и задание рабочего режима транзистора.

Рис. 3 Схема УРЧ1

Задаем рабочую точку для транзистора 2П302А: В, мА, В. Диапазон рабочих температур . Входная проводимость мСм, мСм, пФ, пФ.

Зададимся нестабильностью тока стока: .

Найдем необходимое сопротивление в цепи истока :

Ом

Сопротивление резистора в цепи затвора выбирается из условия Мом.

Для получения заданного смещения на затворе транзистора необходимо подключить к истоку делитель напряжения. Падение напряжения на кОм при токе 4 мА равно 4 В. В, следовательно, делитель должен обеспечивать напряжение 5 В относительно общего: В.

Примем сопротивление нижнего плеча делителя кОм, тогда сопротивление верхнего плеча кОм.

Примем падение напряжения на фильтре питания равным 1 В, тогда сопротивление резистора фильтра питания равно:

Ом

Рассчитаем емкости блокировочных конденсаторов фильтра и цепи истока:

нФ,

нФ

Рассчитываем элементы контуров каскада УРЧ. Контур являющейся нагрузкой первого каскада УРЧ - перестраиваемый с помощью варикапа КВ111А. Управляющее напряжение равно В.

Данное напряжение поступает с блока управления приемником (синтезатора). При этом напряжении емкость варикапа изменяется от пФ до пФ.

Определим индуктивность катушки по формуле:

,

где

мкГн

Найдем значение дополнительной емкости в контуре:

пФ

Найдем эквивалентное затухание контура. Примем полосу пропускания УРЧ равной МГц:

Коэффициент включения стока транзистора в контур равен:

Влияние входного сопротивления следующего каскада учитывать не будем, так как оно велико.

Рассчитаем резонансный коэффициент усилителя УРЧ:

, где

Резонансный коэффициент усиления меньше устойчивого.

Произведем расчет конденсатора подстройки:

, где

- емкость контура,

пФ, пФпФ - паразитная емкость катушки.

Определим реальный коэффициент шума УРЧ:

,

где мСм,

Ом,

,

- пересчитанные ко входу транзистора активные проводимости источника сигнала (входной цепи) и нагрузочного контура,

мСм,

мСм,

мСм, мСм

Второй каскад УРЧ полностью аналогичен первому.

3.3 Расчет преобразователя частоты (ПЧ)

Для преобразователя частоты используем двухзатворный полевой транзистор 2П306А.

Задаем рабочие точки для транзистора 2П306А: В, мА, В (сигнальный вход), В (вход частоты гетеродина). Диапазон рабочих температур . Входная проводимость

мСм, мСм, пФ, пФ.

Зададимся нестабильностью тока стока:

Найдем необходимое сопротивление в цепи истока :

Ом

Для получения заданного смещения на первом затворе транзистора необходимо подключить к истоку делитель напряжения. Падение напряжения на кОм при токе 4 мА равно 4 В. В, следовательно, делитель должен обеспечивать напряжение 5 В относительно общего: В.

Примем сопротивление нижнего плеча делителя кОм, тогда сопротивление верхнего плеча кОм.

Для получения заданного смещения на втором затворе транзистора необходимо подключить к истоку делитель напряжения. Падение напряжения на кОм при токе 4 мА равно 4 В. В, следовательно, делитель должен обеспечивать напряжение 4.5 В относительно общего: В.

Примем сопротивление нижнего плеча делителя кОм, тогда сопротивление верхнего плеча кОм.

Примем падение напряжения на фильтре питания равным 1 В, тогда сопротивление резистора фильтра питания равно:

Ом

Рассчитаем емкости блокировочных конденсаторов фильтра и цепи истока:

нФ,

нФ

Рассчитываем выходной контур ПЧ, настроенный на промежуточную частоту МГц. Для этого выбираем коэффициент подключения контура к транзистору:

Индуктивность контура берем равной:

мкГн

Рассчитываем эквивалентную емкость контура

мкФ

Полоса пропускания ПЧ равна кГц. Тогда эквивалентное затухание контура

Рассчитаем резонансный коэффициент усиления ПЧ

Коэффициент усиления каскада мал, следовательно, необходимо увеличить затухание в контуре тем самым, расширив полосу пропускания каскада. Будем учитывать избирательность только в следующих каскадах.

Полоса пропускания ПЧ примем равной кГц. Тогда эквивалентное затухание контура

Рассчитаем резонансный коэффициент усиления ПЧ

Устойчивый коэффициент усиления каскада УРЧ равен

Т.к. , то переходим к расчету емкости подстроечного конденсатора с помощью формулы

,

пФ - емкость монтажа,

пФ - паразитная емкость катушки.

пФ

Далее рассчитаем эквивалентное затухание каскада

Определим коэффициент шума каскада. Коэффициент шума ПЧ выполненного на транзисторе 2П306А равен:

Рис. 4 Схема преобразователя частоты

3.4 Расчет УПЧ

УПЧ будем строить по схеме с фильтром сосредоточенной селекции (ФСС). В качестве активного элемента применяем транзистор КТ368Б.

мСм, мкСм, мСм, мСм

Определяем величину :

Задаемся числом звеньев ФСС . Определяем ослабление на границе полосы П, создаваемое одним звеном:

дБ

По графикам 6.4 определяем . Определяем разность частот среза:

Гц

Найдем значение параметра .

Находим по графикам ослабление соседнего канала одним звеном:

дБ

Общее расчетное ослабление фильтра на частоте соседнего канала равно:

, где

дБ - ухудшение избирательности из-за рассогласования фильтра с источником сигнала и нагрузкой.

дБ

ФСС обеспечивает избирательность по соседнему каналу лучшую, чем требуется.

Зададимся величиной кОм.

Вычислим коэффициенты трансформации соответственно для первого и последнего каскадов:

,

Подключим шунтирующий резистор:

кОм

Рассчитаем элементы, образующие звенья фильтра:

нФ,

нФ

нФ

нФ

мкГн

мкГн

Рассчитаем индуктивность связи ФСС с коллекторной цепью транзистора:

мкГн

Определим коэффициент передачи по графику 6.6 [1]:

Рассчитаем коэффициент усиления каскада, нагруженного на ФСС:

Коэффициент усиления первого каскада УПЧ больше устойчивого.

Снизим коэффициент усиления введением ООС с фактором:

Данный фактор ОС обеспечит незашунтированное сопротивление в цепи эмиттера транзистора:

Ом

Принципиальная схема УПЧ с ФСС представлена на рисунке 5.

Рис. 5 Схема УПЧ с ФСС

Рассчитаем элементы, обеспечивающие режим работы транзисторов.

Определяем изменение обратного тока коллектора

мкА

Находим тепловое смещение напряжения базы

,

где мВ/К,

мВ

Вычисляем необходимую нестабильность коллекторного тока

мА

Вычисляем сопротивление резисторов

Ом

Ом

кОм

кОм

Рассчитаем емкости конденсаторов

мкФ

нФ

Список использованной литературы

1. Радиоприёмные устройства. Учебник для вузов/ Н.Н.Фомин, Н.Н.Буга, О.В.Головин и др.; Под ред.Н.Н. Фомина. М.: Горячая линия. Телеком, 2007. 520 с.: ил.

2. Головин О.В. Радиоприемные устройства. М.: Горячая линия. Телеком, 2004. 384 с.: ил.

3. Онищук А.Г., Забеньков И.И., Амелин А.М. Радиоприёмные устройства. Уч. пособие. Минск, ООО «Новые знания», 2005. 240 с.

Размещено на Allbest.ru