Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время передача полезных сигналов по радио широко применяется для самых разнообразных целей. Основными из них являются: радиосвязь, радиовещание, радионавигация, радиолокация и радиотелемеханика.

Радиосвязь - передача и прием телефонных или телеграфных сигналов на расстоянии. Радиосвязь является единственным способом связи неподвижного объекта с подвижным. Радиосвязь может также осуществляться при помощи фототелеграфных сигналов (передача неподвижных изображений).

Разнообразные типы радиоприемников, применяемых в настоящее время, принято разделять на две основные группы: радиовещательные и профессиональные. Радиовещательные приемники предназначены для приема звуковых и телевизионных программ и делятся на четыре класса. Наилучшими качественными показателями обладают приемники первого класса.

По виду приемной схемы различают приемники прямого усиления, регенеративные, сверхрегенеративные и супергетеродинные.

В приёмниках прямого усиления предварительное усиление сигнала (до детектирования) производится на частоте сигнала. Для этого УВЧ приёмника имеет обычно несколько контуров, которые настраиваются на принимаемую станцию. В супергетеродинном приемнике основное усиление производится на определённой и не изменяющейся частоте, которая называется промежуточной. Чтобы было возможно производить усиление принимаемых сигналов на этой промежуточной частоте, в супергетеродине перед УПЧ ставится преобразователь, в котором происходит преобразование частоты сигнала в промежуточную частоту. По способу модуляции принимаемых сигналов различают приемники, предназначенные для приема сигналов с амплитудной, частотной, фазовой и импульсной модуляцией.

1 . Общая часть

1.1 Цели и задачи курсового проекта

- изучить принцип работы радиоприемника.

- изучить методы регулировки радиоприемника.

- составить технологическую карту регулировки радиоприемника.

- научиться подбирать приборы и инструменты.

- рассчитать параметры элементов радиоприемника.

- изучить организацию рабочего места регулировщика.

1.2 Назначение и структурная схема радиоприемника

Супергетеродинный приёмник состоит из следующих блоков:

1) Входная цепь осуществляет первичную частотную селекцию полезного сигнала, ослабляет внеполосные сильные помехи.

2) Преобразователь частоты состоит из смесителя, гетеродина, и полосового фильтра.

3) Усилитель промежуточной частоты предназначен для усиления радиосигнала до уровня, обеспечивающего нормальную работу, демодулятора (детектора).

4) Детектор АРУ предназначен для преобразования принимаемых радиосигналов (первичные сигналы), схема демодулятора зависит от вида модуляции радиосигнала.

5) Усилитель низкой частоты предназначен для усиления первичных электрических сигналов до величины, обеспечивающей нормальную работу радиоприемника.

6) Усилитель мощности осуществляет усиление сигнала по мощности до уровня, необходимого для работы динамика.

7) Динамик.

Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

1.3 Принцип работы блока

Энергия электромагнитных волн улавливается приемной антенной, во входной цепи осуществляется предварительная селекция сигнала и его усиление в УРЧ. В радиоприемнике из принятого модулированного сигнала высокой частоты выделяется полезный модулирующий сигнал. Выделенный полезный сигнал подается на оконечный аппарат и приводит его в действие.

Усиленный ВЧ сигнал поступает в преобразователь частоты на один вход смесителя. На второй вход смесителя поступает высокочастотное напряжение гетеродина. На выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции.

Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в УПЧ, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты. Далее сигнал усиливается в УНЧ и УМ и поступает на динамик.

1.4 Методы регулировки блока

Для обеспечения нормальной работы воспроизводящего устройства в схеме современного приемника должны быть предусмотрены:

1) регулирование чувствительности приемника;

2) регулирование полосы пропускания;

3) регулирование частоты гетеродина;

4) регулирование избирательности радиоприемника по соседнему, зеркальному и промежуточному каналу;

5) регулирование режима работы детектора.



2. Специальная часть

2.1 Разработка технологической карты регулировки блока

1) Приёмник предназначен для приёма сигналов с амплитудной модуляцией;

2) Граничные частоты ;

3) Чувствительность Е = 200 мкВ/м;

4) Избирательность по зеркальному каналу ;

5) Избирательность при расстройке ;

6) Избирательность по промежуточной частоте ;

7) Номинальный диапазон воспроизводимых частот 250-3200Гц;

8) На выходе приёмника включить громкоговоритель;

9) Выходная мощность ;

10) Коэффициент частотных искажений М = 9дБ;

11) Питание от элементов ;

12) Антенна внутренняя ферритовая.

Выбор транзистора.

Выбираем транзистор ГТ310А и из справочника выписываем его параметры:

Для расчета тракта ВЧ необходимы У - параметры.

Пересчитаем h-параметры в У-параметры.

Определяем граничную частоту.

[1]

[2]

Т.к. , то выбор транзистора считаем правильным. Сохраним режим по постоянному току = 5 В,

Проведем расчет активных и реактивных оставляющих У-параметров на частоте = 5.8 МГц. Для этого определим вспомогательные коэффициенты а и в.

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

Определим активные и реактивные составляющие У-параметров на промежуточной частоте .

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

Вычислим параметры транзистора в режиме преобразования.

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

Предварительный расчет радиоприёмника.

Вычисляем коэффициент перекрытия диапазона.

[24]



Т.к. то выбираем число поддиапозонов n=1.

Принимаем число контуров тракта высокой частоты n=1.

Определяем добротность входной цепи из условия избирательности по зеркальному каналу на частоте .

[25]

Где 0 раз.

Из условия обеспечения полосы пропускания определим добротность на частоте

Предварительно определяем полосу тракта высокой (сигнальной) частоты.

[26]

Где - величина допустимой неточности сопряжения настроек контуров:

кГц на ДВ

10.

?F= Fв=3100 Гц=3.1кГц,

где - возможное отклонение частоты гетеродина

тогда

Вычисляем добротность.

[27]

[28]

Коэффициент частотных искажений контура для диапазона свыше 3000 кГц:

Принимаем .

Задаемся добротностью контура без нагрузки Q= 50.

Определим добротность на минимальной частоте диапазона .

Предварительно вычисляем эквивалентное затухание контура

, [29]

где - собственное затухание контура,

- эквивалентное затухание на максимальной частоте.

[30]

Для дальнейших расчетов принимаем Q=50,

Проверим избирательность по зеркальному каналу на частотах .

1) Для



[31]

2) Для

[32]

Проверим избирательность по зеркальному каналу на промежуточной частоте .

[33]

Полученный результат ниже заданного по техническому условию на расчет 34 дБ. Необходимо предусмотреть на входе фильтр-пробку с индуктивностью.

[34]

f_пр = 465 кГц;

С_ф = 100 пФ;

Распределим частотные искажения по трактам приёмника.

Задаёмся частотными искажениями:

- в УНЧ

- в тракте сигнальной частоты ;

- в тракте высокой частоты

- в тракте промежуточной частоты

В приёмниках с полосой пропускания содержащих ФСС, рекомендуется задать частотные искажения .

Расчет входной цепи приемника при работе на внешнюю антенну приёмника.

Внешняя антенна имеет параметры:

Саmin= 300 пФ

Саmax=150 пФ

Rа= 10 Ом

приемник измерительный транзистор радиоэлектронный

Рисунок 2. Входная цепь приемника с внешней антенной

Первым каскадом приемника является преобразователь на транзисторе ГТ310А с параметрами на обеих частотах диапазона:

С_11п = 23пФ

Q = 50

Q_{э max} = 22

Q_{э min} = 34.3

Выбираем двухсекционный блок переменных конденсаторов с емкостью С_к =7-180 пФ.

Определим емкость схемы входной цепи.

С_сх=С_вх+С_м+С_L,

где С_вх - входная емкость транзистора ГТ310А;

С_м - емкость монтажа (выбирается из справочника);

С_L - собственная емкость ферритовой антенны.

Вычисляем входную емкость транзистора-преобразователя.

С_вх=1.5С_11пр=1.5* = 1.5*23=34,5пФ [35]

Емкость монтажа С_м выбираем из справочника.

Для двухдиапазонного приемника при печатном исполнении С_м

Собственная емкость ферритовой антенны выбирается из интервала С_L=2-5пФ.

Выбираем С_L=4пФ.

Вычисляем емкость схемы входной цепи.

С_сх=34.5+6+4=44.5пФ [36]

Определим коэффициент включения p_вх входного контура с транзистором на максимальной частоте.

Для этого вычислим сначала p_max.

p_max=2f_0maxL [37]

Вычислим индуктивность контура.



[38]

p_max = 2*5.8*10⁶*139*10^-6 = 5062 Ом

[39]

Вычислим емкость подстроечного конденсатора.

[40]

Номинальное значение

Находим индуктивность катушки связи.

[41]

Для получения достаточно большого коэффициента передачи и хорошей равномерности его по диапазону выбирают f_а исходя из условия

[42]

Полагая Q_св=50, определим минимальное значение коэффициента связи

[43]



Определим коэффициент связи из условий допустимой расстройки.

[44]

Где - затухание.

У контура радиоприемника затухание колеблется в пределах 0,005-0,05, что соответствует добротности Q=(200-20).

[45]

[46]

Во входных цепях современных радиоприёмников величину связи

В нашем случае 0,1<0,5*0,151=0,0755. Выбираем для дальнейших расчётов К_св=0.1

Определяем коэффициент передачи входной цепи для крайних частот диапазона.

1. Для частоты 5,1 МГц

[47]

2. Для частоты 5,8 МГц

[48]



Рисунок 3. Структурная схема приемника

Расчет фильтра сосредоточенной селекции (ФСС).

f_пр = 465 кГц

d = 44 дБ при f = 10 кГц

2F = 6.2 кГц

М_ф = М_тпч = 7дБ

Определим расчетную добротность контура.

[49]

Задаемся констр. добротностью контура Q, чтобы она была , до 300-500.

Q = 350

Вычисляем полосу пропускания фильтра.

[50]

Задаемся обобщенной расстройкой соответствующей полосе пропускания.

Если М_фдБ и d 26 дБ, значит выберем Выбираем



[51]

Определяем вспомогательные величины:

обобщенную расстройку, соответствующую избирательности по соседнему каналу:

[52]

где = 10 кГц - расстройка по соседнему каналу;

обобщенное затухание:

[53]

Определяем избирательность по соседнему каналу, создаваемому одним звеном фильтра.

По графику на рисунке 3 определим через и обобщ. расстройку x_c

Рисунок 4. Обобщенные резонансные кривые ФСС

= 11 дБ

Найдем частотные искажения, вносимые одним звеном.

По графику для той же кривой и х_п = 0.9 определим

Определяем число звеньев фильтра п_фи из условий обеспечения заданной избирательности.

п_фи = [54]

и заданных частотных искажений

[55]

п_фм п_фи

Принимаем число звеньев фильтра п_ф=4.

Определяем избирательность по соседнему каналу и частотные искажения, создаваемые фильтром в целом.

d = п_ф*=4*11=44 [56]

М_ф = п_ф* = 4*0.7 = 2.6 [57]

Требования удовлетворяются.

Определим коэффициент передачи фильтра К_ф по графику на рисунке 4.

При п_ф = 4 и = 0.25 К_ф = 0.3

Рисунок 5. График кривых коэффициента передачи фильтра

Окончательный расчет приемника.

Выбираем преобразователь со встроенным гетеродином.

Расчет элементов контура гетеродина.

f_min - f_max = 5.1 - 5.8 МГц

f_пр =465 кГц

L = 139 мкГн

Определяем максимальную емкость контура гетеродина.

С_max = C_{k max} + C_cx = 180 + 44.5 = 224.5 (пФ), [58]

где C_{k max} - емкость блока переменного конденсатора;

С_сх - емкость схемы входной цепи.

Вычисляем вспомогательные коэффициенты.

n=f_пр/f_ср=465/5450=0.09 [59]

fср= [60]

По графику на рисунке 5 находим коэффициент для n = 0.09.

Рисунок 6. График зависимости коэффициента от n



= 0.9

Определим индуктивность контура гетеродина.

L_г=бL=0.9*139=125 мкГн [61]

По графику на рисунке 6 определим емкость последовательного конденсатора для n= 0.09 и С_max = 224.5 пФ.

Рисунок 7. График для определения емкости последовательного сопрягающего конденсатора

С_посл = 1600пФ

По графику на рисунке 7 определяем емкость параллельного конденсатора

Рисунок 8. График для определения емкости параллельного сопрягающего конденсатора

С_парал = 2 пФ

Расчет смесительной части преобразователя.

f_пр = 465 кГц

2F_p = 6.8 кГц

К_ф = 0.3

Транзистор преобразователя ГТ310А:

S_пр = 10 мА/В

g_22пр = 6 мСм

С_22пр = 12 пФ

С_к = 4 пФ

Транзистор первого каскада УПЧ ГТ310А:

С_11э = 4 пФ

g_11э = 0.6 мСм

Определим коэффициент устойчивого усиления.

[62]

Принимаем полное включение фильтра со стороны коллектора p_к = 1.

Определяем значение сопротивления R.

[63]

где [64]

Определим выходное сопротивление преобразователя.

[65]



Так как R<R_{вых пр}, то для обеспечения условия p_к = 1 следует выход преобразователя зашунтировать сопротивлением

[66]

Из стандартного ряда выбираем R_ш = 5.8 кОм, тогда действительное значение сопротивления фильтра равно

[67]

Вычислим коэффициент включения контура со стороны базы

[68]

Определим элементы фильтра.

[69]

Номинальное значение С₁ = 50 пФ.

[70]

Номинальное значение С₂ = 4000 пФ.

[71]



Номинальное значение С₃ = 2000 пФ.

[72]

Номинальное значение С₄ = 2000 пФ.

[73]

Номинальное значение L₁ = 15 мкГн.

74

Номинальное значение L₂ = 30 мкГн.

Расчет каскада УПЧ.

Рисунок 9. Полосовой усилитель с двухконтурными фильтрами

Определим полосу пропускания одного каскада УПЧ.

[75]

Вычислим эквивалентную добротность контура

[76]

Выбираем Q_э = 20

Определим коэффициент устойчивого усиления каскада.

[77]

Выбираем коэффициент усиления двухконтурного УПЧ из справочника

Определим коэффициент включения со стороны базы, принимая коэффициент включения со стороны коллектора р_к = 1.

[78]

Вычислим волновое сопротивление

[79]

Определяем параметры контура.

[80]

[81]

Для определения добротности контура вычислим:

- эквивалентную проводимость контура

[82]

- собственную проводимость контура

[83]

Определяем добротность контура.

[84]

Для связанных контуров выбираем параметр связи ? = 1.

Коэффициент связи между контурами равен:

[85]

Т.к. , то условие устойчивого усиления выполняется, и цепь нейтрализации не требуется.

Расчет элементов цепи темпер. стаб. рабочей точки транзистора УПЧ.

При напряжении питания Е_к = 9 В, принимаем, что I_к0 = I_э = 5 мА.

Определяем [86]

где Е_к=9 В, U_R3=(0.15-0.2) Е_к.

Определяем резистор

R₁ = R₃(кОм)*(д-1)*(E_k/E_R2), [87]

где E_R2= (0.15 - 0.3) E_k;

д = (3-5);

R₁ = 0.36*(4-1)*9/1.5=6.5кОм. [88]

Номинальное значение R₁ =6.8 кОм.

Определяем резистор R₂.

[89]

Номинальное значение R₂ = 1.3 кОм.

Определим емкость блокировочного конденсатора.

[90]

Номинальное значение С₃ = 0.13 мкФ.

Расчет детектора.

Рисунок 10. Амплитудный детектор с разделенной нагрузкой

Для детектирования ВЧ АМ сигнала выбираем диод Д20 и используем схему детектора с разделенной нагрузкой.

Рисунок 11. Зависимость коэффициента передачи напряжения от проводимости диода и сопротивления нагрузки



Исходные данные для расчета:

Определим допустимую величину входного сопротивления детектора, принимая коэффициент p = 0.4.

[91]

Вычислим общее сопротивление нагрузки детектора.

[92]

Задаёмся сопротивлением

и определяем сопротивление резистора

[93]

Определяем общую ёмкость конденсатора фильтра.

[94]



Задаёмся и вычисляем ёмкость конденсатора .

[95]

Определяем емкость , [96]

где

4000-1000=3000 пФ

, исходя из допустимых частотных искажений и на самой низкой частоте.

= [97]

Выбираем по ГОСТу

Принимаем амплитуду несущей частоты

Для

Вычислим действительный коэффициент передачи детектора.

[98]

Определим коэффициент частотных искажений в области частот модулирующего сигнала.

[99]

[100]



Предварительный усилитель низкой частоты.

Для предварительного усиления НЧ в приёмнике, используем усилитель на основе ИС TDA7294.

Рисунок 12. Схема усилителя НЧ на ИС TDA7294

Основные параметры микросхемы TDA7294 приведены в таблице.

Основные параметры микросхемы TDA7294

Параметр	Условия	Минимум	Типовое	Максимум	Ед.
Напряжение питания		±10		±40	В
Диапазон воспроиз-водимых частот	Выходная мощность 1Вт	20-20000	Гц
Долговременная Рвых	Uп = ± 27 В, Rн = 4 Ом	60 60	70 70		Вт
Ток в режиме покоя		20	30	60	мА
Входное сопротивл.		100			кОм
Коэф. усил по U		24	30	40	дБ
Пиковое значение Iвых		10	А

Усилитель мощности низкой частоты.

Для конечного каскада приёмника выбираем УМ на основе ИС TA8225HQ.

Схема TA8225HQ имеет вид:



Рисунок 13. Схема усилителя мощности TA8225HQ

Основные параметры TA8225HQ приведены в таблице:

Таблица 2. Основные параметры микросхемы TA8225HQ

Параметр	Значение, ед.
Напряжение питания (Ucc)	9… 18 В
Ток покоя не более при Ucc = 14,4 В	250мA
Максимальный выходной ток	9A
Максимальная Рвых при Ucc = 13,2 В, КНИ не более 1%, Rн=4 Ом	18 Вт
КНИ при Рвых=4 Вт	0,015%
КНИ при Рвых=10 Вт на f=1 кГц Rн=2 Ом	0,15%
Коэффициент усиления 40 дБ.	Номинальное 50 дБ
Максимально допустимый всплеск напряжения питания	50 В
Макс. допустимое долговрем. Ucc	25 В
Сопротивление нагрузки (Rн)	2 - 4 Oм

В качестве нагрузки усилителя НЧ выбираем громкоговоритель FR 87/4

- широкополосный громкоговоритель с ровной частотной характеристикой.

Основные параметры громкоговорителя FR 87/4 приведены в таблице.

Таблица 3. Основные параметры FR 87/4

Параметр	Значение, ед.
Номинальная мощность	10 Вт
Пиковая мощность	15 Вт
Номинальный импеданс	4 Ом
Частотная характеристика	100 - 20000 Гц
Номинальное звуковое давление	85 дБ (1 Вт/1 м)
Резонансная частота	137 Гц
Высота верхнего фланца	3 мм
Диаметр звуковой катушки	15 мм
Установочное отверстие	80 мм
Масса	0,21 г
Сопротивление постоянному току Rdc	3,5 Ом
Механическая добротность Qms	6,4
Электрическая добротность Qes	1,56
Общая добротность Qts	1,25
Эквивалентный объем Vas	1,3 л
Площадь поршня Sd	37 см2
Динамически движимая масса mmd	2 г
Коэф. электромеханической связи Bxl	2,1 T ћ m
Индуктивность звуковой катушки	0,2 мГн



Список используемых источников

1. Баркан В.Ф., Жданов В.К. «Радиоприемные устройства». М: Радио, 1979.

2. «Проектирование радиоприемных устройств» под ред. Сиверса А.П. М: Сов. Радио, 1976.

3. «Справочник по электрическим конденсаторам», под общей ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. М: Радио и связь, 1983.

4. Справочник «Резисторы», под ред. И.И. Четвертков и В.М. Терехова. М: Радио и связь, 1991

Размещено на Allbest.ru