Разработка структурной схемы приемника
Теоретические основы разработки супергетеродинного вещательного приемника, работающего в диапазоне ДВ с амплитудной модуляцией. Построение тракта радиочастоты, в котором осуществляется прямое усиление входных сигналов их с преобразованием частоты.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.09.2015 |
| Размер файла | 803,6 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Разработка структурной схемы приемника
1.1 Анализ исходных данных
1.2 Выбор типа структурной схемы приемника
1.3 Характеристика поддиапазона рабочих частот задания в составе поддиапазонов радиовещательных приемников
1.4 Распределение неравномерности в полосе пропускания по отдельным трактам приемника
1.5 Расчет тракта радиочастоты
1.5.1 Расчет полосы пропускания преселектора
1.5.2 Выбор и расчет каскадов преселектора
1.5.3 Расчет элементов колебательного контура преселектора
1.6 Расчет тракта промежуточной частоты
1.7 Выбор типа аналоговых микросхем
1.8 Расчет реальной чувствительности приемника
2. Электрический расчет принципиальной схемы приемника
2.1 Расчет входной цепи
2.2 Расчет внешнего усилителя радиочастоты
2.3 Расчет радиотракта, выполненного на интегральной микросхеме
2.3.1 Собственная (конструктивная) проводимость ШПК
2.4 Расчет амплитудного детектора
2.5 Расчет цепи автоматической регулировки усиления
Заключение
Список использованных источников
Введение
Радиоприём является важной и наиболее трудной задачей радиосвязи. Радиоприёмник есть во всех системах связи. Он является распространённым радиотехническим устройством. Радиоприёмным устройством называется совокупность элементов, узлов, предназначенных для улавливания, преобразования, усиления и использования энергии электромагнитных волн, излучаемых передатчиком или другими источниками. Радиоприёмное устройство состоит из приёмной антенны, радиоприёмника и оконечного устройства. Приёмная антенна предназначена для улавливания энергии свободных электромагнитных колебаний и преобразования её в энергию токов высокой частоты, поступающих на вход радиоприёмника. Основными функциями, выполняемыми приёмником, являются:
· выделение принимаемых сигналов из множества сигналов других радиостанций и помех (избирательность);
· усиление принимаемых сигналов, мощность которых на входе обычно весьма мала;
· преобразование;
Необходимость операции усиления заключается в том, что действующее напряжение на входе приёмника составляет единицы микровольт, а на выходе надо получить один вольт.
В качестве оконечного устройства, воспроизводящего или регистрирующего переданные сообщения, используют громкоговоритель, кинескоп, буквопечатающий аппарат, электронно-вычислительные устройства и т. д.
По функциональному назначению приемники делят на профессиональные и вещательные (бытовые). Приемники различают и по виду модуляции (АМ, ЧМ и др.).
по диапазону частот в соответствии с существующей классификацией длин волн или частот электромагнитных колебаний различают приемники диапазонов нч, сч, вч, овч, увч, свч и др.; имеются также "всеволновые" приемники, обеспечивающие прием в нескольких диапазонах частот.
Приемники различают также по роду принимаемой информации, по месту установки и др.
Задача данного курсового проекта - разработка вещательного приёмника, работающего в диапазоне дв с амплитудной модуляцией. Необходимо разработать структурную схему и произвести расчет принципиальной схемы приемника.
1. Разработка структурной схемы приемника
1.1 Анализ исходных данных
Анализ вышеприведенных параметров показывает, что проектированию подлежит супергетеродинный радиовещательный приемник сигналов непрерывных сообщений (речь, музыка и т.п.) с изменяемой амплитудой (АМ) в диапазоне ДВ, СВ и КВ с изменяемой частотой (ЧМ) в диапазоне УКВ.
В радиовещании стандартно-модулированный сигнал: при АМ глубина модуляции несущей m= 0,3; частота модуляции F = 400 или 1000 Гц; при ЧМ верхняя модулирующая частота FВ = 12,5 кГц; пиковая девиация частоты 75 кГц; отношение сигнала к шуму при АМ составляет 20 дБ, при ЧМ - 26 дБ.
Параметры избирательности предполагают, что они измерены односигнальными методами, когда уровни входных сигналов недостаточны для того, чтобы вызвать нелинейные эффекты. В соответствии с техническими условиями на радиовещательные приемники она должна составлять не менее 40дБ.
Чувствительность приемника по полю Emin, мВ/м, характеризуется напряженностью поля, создаваемого в месте приема стандартно модулированным сигналом, воздействие которого на приемную антенну развивает в приемнике, настроенном на частоту сигнала стандартную выходную мощность при заданном отношении сигнала к шуму.
Избирательность приемника Se, дБ характеризует способность приемника отделять полезный сигнал на частоте настройки от мешающих сигналов. Для оценки избирательности используются односигнальные и многосигнальные методы. В задании на курсовой проект предлагается односигнальная избирательность. В супергетеродинном приемнике различают следующие виды избирательности.
Избирательность по зеркальному каналу Sе.зк, дБ зеркального канала сдвинута относительно частоты настройки в сторону больших частот на величину двойной промежуточной частоты при частоте гетеродина fг>fc.
Избирательность по соседнему каналу Sе.ск, дБ. Частота соседнего канала отличается от частоты настройки при АМ на ± 9 кГц (ГОСТ 5651-76), при ЧМ на ± 250 кГц. Избирательность по промежуточной частоте проверяют в соответствии с ГОСТом 5651-76 на частотах ДВ - 250 кГц, СВ - 1 МГц, КВ - на нижних частотах поддиапазона. Норма 40 дБ.
Полоса пропускания. В задании полоса пропускания тракта промежуточной частоты на уровне 0,5 (-6 дБ), Т.е. неравномерность резонансной характеристики тракта УПЧ в полосе может составлять до 6 дБ.
Напряжение источника питания Е0, В и максимальная рабочая температура ТєС как параметры задания обеспечивают исходные данные расчета режима работы устройств приемника по постоянному току.
Требования к регулировкам в радиоприемнике. При выборе структурной схемы радиоприемника необходимо предусмотреть систему регулировок, которая должна обеспечить:
- настройку радиоприемника на частоту принимаемого сигнала. При этом выполнить сопряжение настроек контуров сигнала и гетеродина при настройке приемника с помощью одной ручки;
- ручную и автоматическую регулировку усиления. Состав системы АРУ определяется вариантам технических условий (диапазон ДВ, СВ, КВ или УКВ), выбранным типом усилительных приборов (транзисторы или микросхемы) и проектировщиком по технической разумности требований к АРУ;
- при разработке приемника ЧМ сигналов УКВ диапазона могут быть приняты требования и реализованы показатели автоматической подстройки частоты гетеродина.
К основным конструктивно-эксплуатационным характеристиками РПрУ относятся надежность работы, массогабаритные показатели, стабильность и устойчивость работы, экономичность питания, ремонтоспособность и эргономические показатели.
Основными производственно-экономuческими характеристиками являются: стоимость, степень интеграции, степень унификации, соответствие мировым стандартам, сроки разработки, серийноспособность, вид технологического процесса.
Следует особо подчеркнуть, что перечисленные выше основные показатели и характеристики РПрУ не просто представляют собой набор отдельных свойств, а образуют сложную систему взаимосвязанных и взаимозависимых качеств приемника. Так, его стоимость чаще всего находится в противоречии с другими характеристиками и для ее снижения без существенного ухудшения электрических параметров приходится, в частности, повышать степень интеграции приемника, что, в свою очередь, требует новых схемотехнических решений и перехода к новым технологиям.
1.2 Выбор типа структурной схемы приемника
Структурные схемы приёмников различаются построением трактов радиочастоты ТРЧ, в котором может осуществляться прямое усиление входных сигналов и усиление их с преобразованием частоты. Наибольшее распространение получили супергетеродинные приёмники. В них сигналы частоты fс преобразуются в преобразователе частоты ПЧ, состоящем из местного автогенератора - гетеродина, смесителя частот, в колебания фиксированной промежуточной частоты fпр, на которой и осуществляется основное усиление и частотная селекция. Детекторный тракт состоит из двух частей ТРЧ, в состав которого входная цепь и усилитель радиочастоты, и тракт промежуточной частоты ТПЧ, включающий ПЧ и УПЧ. Преобразователь изменяет только частоту, не влияя на форму модулирующей функции, то есть действует в отношении принимаемого сигнала как линейная параметрическая цепь. Резонансная цепь на выходе преобразователя настроена на частоту fпр, представляющую собой разность или сумму частот fс и fг. При разностном преобразовании
fпр = fc - fг или fп = fг - fс
Структурная схема супергетеродинного приемника показана на рис. 1.1.
Рис.1.1- Структурная схема супергетеродинного приемника
1.3 Характеристика поддиапазона рабочих частот задания в составе поддиапазонов радиовещательных приемников
Диапазон рабочих частот или длин воли приемника, определяющий область частот, на которые он может быть настроен, зависит от его назначения. Вещательные приемники работают в диапазонах ДВ (150-285 КГц), СВ (525-1605 КГц), КВ (2,3-26,1 МГц), УКВ-волн (87,5-108 МГц); профессиональные РПУ - в диапазоне ВЧ (3-30 МГц), радиолокационные - в диапазоне 100-10 000 МГц и т. д. В ряде случаев диапазон разбивается на поддиапазоны. В пределах диапазона или поддиапазона настройка может осуществляться либо плавно, либо фиксированно с определенным шагом. Коэффициент перекрытия диапазона
Kпд =f0 max/f0 min,
где f0 max и f0 min - граничные частоты диапазона.
Для повышения Кд при сохранении заданного качества приема диапазон рабочих частот разбивают на поддиапазоны с равными коэффициентами перекрытия или равными частотными интервалами. К характеристикам частотной настройки относятся также погрешность настройки и ее отсчета, плотность настройки, шаг перестройки по частоте.
В данной работе рассматривается приемник однодиапозонный однокаскадный без перестройки.
1.4 Распределение неравномерности в полосе пропускания по отдельным трактам приемника
Проектируемый радиоприемник АМ сигнала выполняется на транзисторах или интегральных микросхемах. В исходных данных приведена полоса пропускания УПЧ на уровне 0,5, т.е. неравномерность резонансной характеристики УПЧ в полосе пропускания может составлять до 6 дБ.
Полоса пропускания преселектора радиоприемника, т.е. входной цепи и резонансной УРЧ, должна быть больше полосы пропускания УПЧ, например, вследствие неточного сопряжения частот настройки контуров сигнала и гетеродина по всему перекрываемому диапазону частот.
Рекомендуемая неравномерность резонансной характеристики преселектора составляет в диапазоне СВ и ДВ от 2 до 4 дБ.
1.5 Расчет тракта радиочастоты
Усилитель радиочастоты (УРЧ) или резонансный усилитель вместе с входной цепью (ВЦ) образует так называемый преселектор в радиоприемном устройстве. Преселектор определяет в приемном устройстве чувствительность приемника и должен обеспечивать необходимую избирательность, селективность по зеркальному каналу. И поэтому основной задачей при расчете преселектора является правильное определение количества контуров в преселекторе приемника и их добротности. Кроме того, тракт ВЧ должен пропустить без искажений весь спектр принимаемого сигнала.
Заданная избирательность по зеркальному каналу должна быть обеспечена использованием одного или двух контуров в преселекторе приемника, имеющего необходимую добротность. В случае применения двух контуров в преселекторе можно использовать два одиночных контура, один из которых включен во входную цепь, а другой в УРЧ, или двухконтурный полосовой фильтр из двух связанных контуров во ВЦ.
1.5.1 Расчет полосы пропускания преселектора
Полоса пропускания преселектора определяется по формуле:
(1.1)
где Пс - ширина спектра частот принимаемого сигнала (полоса пропускания УПЧ на уровне 6 дБ);
(1.2)
где - относительная нестабильность частоты принимаемого сигнала;
- относительная нестабильность частоты гетеродина (если используется гетеродин с кварцевой стабилизацией без термостата);
- относительная нестабильность частоты колебательного контура;
fв = 0,408 МГц - верхняя частота диапазона частот;
- максимальная частота гетеродина,
где - промежуточная частота;
(1.3)
где - неточность сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина;
- коэффициент перекрытия по диапазону с учетом (2…3%) запаса по перекрытию:
(1.4)
где - нижняя частота диапазона.
(1.5)
- средняя частота диапазона
1.5.2 Выбор и расчет каскадов преселектора
Целью предварительного расчета тракта радиочастоты является нахождение:
Числа резонансных контуров
Их эквивалентной добротности, исходя из требуемых величин избирательности по зеркальному каналу и полосы пропускания преселектора.
Заданная величина избирательности по зеркальному каналу 44 дБ или в разах
(1.6)
Относительная расстройка по зеркальному каналу определяется:
(1.7)
Эквивалентная добротность контура по зеркальному каналу, исходя из требуемой величины избирательности по зеркальному каналу, равна (при использовании двухконтурного полосового фильтра):
(1.8)
В диапазоне ДВ собственная добротность контура лежит в пределах 60...80, а величина коэффициента для полевого транзистора находится в пределах 1,1…1,2. При этом эквивалентная добротность контура определяется как отношение:
(1.9)
Для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу необходимо выполнение условия:
Таким образом, , следовательно, условие выполняется.
Необходимо также, чтобы выполнялось еще одно условие:
Т.е. эквивалентная добротность контура с учетом заданной неравномерности "" должна быть больше эквивалентной добротности контура. Зададимся неравномерностью дБ или в разах:
(1.10)
Определим в случае двухконтурного полосового фильтра:
(1.11)
Таким образом, поставленное условие выполняется, т.к. .
1.5.3 Расчет элементов колебательного контура преселектора
На рисунке 1.2 приведена схема двухконтурной входной цепи. В каждом контуре используется конденсатор переменной емкости Ск для настройки на заданную частоту. Он выбирается так, чтобы контур перекрывал заданный по частоте диапазон приемника. В качестве переменной емкости широкое применение нашли варикапы, которые и играют роль переменной емкости в данной схеме.
(1.12)
при , тогда
Выбираем варикап КВ 135А, со следующими параметрами:
емкость = 500 пФ, при В.
емкость = 27 пФ, при .5 В.
постоянное обратное напряжение: 12 В.
Отношение к составляет 18.5, что соответствует условию предела.
Рассчитаем добавочную емкость , включаемую параллельно элементу настройки:
(1.13)
Эта емкость складывается из емкости подстроечного конденсатора Сп и емкости Ссх, состоящего из емкости монтажа См = (5…15) пФ, распределенной емкости катушки индуктивности СL = (2…5) пФ. Далее определяем индуктивность контура:
(1.14)
В эту формулу подставляем в пФ, - в МГц, тогда получаем в мкГн.
Варикапы перестраиваются по диапазону с помощью управляющего напряжения, которое поступает на аноды варикапов, через фильтр RфСф, с потенциометра R1 подается управляющее напряжение. Шунтирование потенциометра R1 резистором R2 имеет целью уменьшить влияние разброса сопротивления этого потенциометра, вследствие использования резистора R2 с относительно малым сопротивлением и малым разбросом. Настройка осуществляется путем перемещения движка потенциометра R1.
Сопротивление Rф из соображений улучшения фильтрации желательно выбирать по возможности большим. Но если его выбрать слишком большими, на нем может получиться заметное падение напряжения от тока обратно смещенных варикапов, что может повлиять на частоту настройки, поэтому не следует выбирать это сопротивление более 100 кОм. Величина емкости Cф ограничивается габаритными соображениями, целесообразно выбирать ее порядка 33 74 нФ.
По вольт - фарадной характеристике варикапа определяются соответствующие значения управляющего напряжения Umin и Umax.
Величина управляющего напряжения изменяется в пределах:
(1.15)
если обозначить:
(1.16)
то можно получить:
Ra = a R
Rв = в R
Рассчитываются коэффициенты a и в и выбирается больший из них:
(1.17)
Приняв RВ = 150 200 кОм, находим
R = RВ / в = 200 103 / 0.067 = 2,985 МОм.
Далее выбирается потенциометр R1 и рассчитывается:
и рассчитываются остальные резисторы цепочек смешения:
Ra = a R = 0.067 2,985 106 = 200 кОм;
Rв = в R = 0.133 2,985 106 = 397 кОм.
В соответствии рекомендациям выбираем элементы цепи фильтра:
Rф = 100кОм;
Сф = 47нФ
Рисунок 1.2 Входная цепь
1.6 Расчет тракта промежуточной частоты
приемник супергетеродинный модуляция радиочастота
Тракт промежуточной частоты, как правило, узкополосный, в радиовещательных приемниках выполняется с сосредоточенной избирательностью. Это повышает стабильность АЧХ, снижает нелинейные искажения, упрощает построение схемы приемника при использовании ИМС. Необходимая избирательность по соседнему каналу осуществляется с помощью так называемого фильтра сосредоточенной избирательности (селективности) (ФСИ), который включается на выходе преобразователя.
В качестве такого фильтра применяют высокоизбирательные фильтрующие цепи: LC-фильтры сосредоточенной селекции, пьезокерамические фильтры, кварцевые и электромеханические фильтры. Последние два типа фильтров используются в профессиональных радиоприемниках, а нашего случая подходит пьезокерамический фильтр (ПКФ). Пьезокерамические фильтры обладают малым затуханием в полосе пропускания, их частотные характеристики имеют крутые скаты.
Собственная конструктивная добротность фильтров (контуров) в ПКФ составляет 200…300. Примем =200.
Определим необходимую добротность ПКФ и сравним ее с конструктивно реализуемой:
(1.18)
Условие , т.е. 200 > 138,4 выполняется.
Рассчитываем коэффициент обобщенной расстройки:
(1.19)
Рассчитываем коэффициент обобщенного затухания:
(1.20)
Использование LC-цепочек неэкономично, и альтернативой стало использование фильтров сосредоточенной избирательности. Широкое применение нашли ПКФ.
Выбор типа ПКФ осуществляется по следующим показателям: избирательность по соседнему каналу Se.ск (дБ), полоса пропускания тракта Ппч (кГц) и неравномерность на границе полосы пропускания фильтра фси (дБ).
Из таблицы 3.3 [1] выбираем пьезокерамический фильтр ПФ 1П-023 со следующими основными параметрами:
средняя частота полосы пропускания: 465 кГц;
полоса пропускания по уровню 6 дБ: (8…11.5) кГц;
неравномерность в полосе пропускания: 2 дБ;
вносимое затухание в полосе пропускания, не более: 9,5 дБ;
избирательность при расстройке от средней частоты 9 кГц, не менее: 40 дБ;
входное и выходное сопротивление: 2 кОм
Таким образом, выбранный фильтр обеспечивает необходимую избирательность по соседнему каналу.
1.7 Выбор типа аналоговых микросхем
При проектировании радиоприемников с использованием аналоговых ИМС функциональные узлы структурной схемы радиоприемника определяются выбранным типовым набором ИМС.
Выбор ИМС производится в соответствии с их функциональным назначением, электрическими, конструктивными и эксплуатационными характеристиками и параметрами. Однако при этом возникают сложности, связанные с неоднозначностью вариантов построения проектируемого радиоприемника из-за широкой номенклатуры ИМС различной степени интеграции, технологии изготовления и т. д.
При проектировании радиовещательных приемников могут быть использованы полупроводниковые ИМС серий К 157, K174 и гибридные ИМС серий К 224, К 237. Все каскады радиоприемника целесообразно выполнять на ИМС одной серии. При этом облегчается "стыковка" ИМС, улучшается ремонтопригодность, повышается надежность, упрощается электропитание и снижается себестоимость приемника.
Для построения стационарных и переносных радиовещательных приемников АМ сигналов в настоящее время широко используются ИМС серии К 174. В трактах АМ сигналов можно использовать ИМС К 174ХА 2 [2], которая предназначена для построения на ее основе радиоприемников АМ сигнала (УРЧ, преобразователь частоты, УПЧ, цепь АРУ, гетеродин). Эта микросхема относится к ИМС малой степени интеграции.
ИМС К 174ХА 2 конструктивно оформлена в корпусе типа 238.16-1. Основные электрические параметры данной микросхемы следующие:
напряжение источника питания: Uип= 9 0.9 В;
потребляемый ток: Iпотр=16 мА;
чувствительность при отношении сигнал/шум=26 дБ: 20 мкВ;
напряжение на выходе преобразователя частоты: Uпч=60 мВ;
входное сопротивление УРЧ: Rвх урч=3 кОм;
входная емкость УРЧ: Cвх урч 10 пФ;
крутизна преобразования смесителя, при Uмг=100 мВ: 30 мА/В;
выходные сопротивление и емкость смесителя: Rвых см=30 кОм, Свыхсм=15 пФ;
входное и выходное сопротивление УПЧ: Rвх упч=3 кОм, Rвых упч=60 кОм;
коэффициент шума УРЧ: 6 дБ;
глубина регулировки АРУ: 40 дБ (для УРЧ) и 60 дБ (для ПЧ);
температура окружающей среды: от -25 0С до +55 0С;
диапазон рабочих частот по входу: 150 кГц......30 МГц.
Если чувствительность приемника с использованием внутреннего УРЧ ИМС недостаточна, то можно применить дополнительный внешний УРЧ.
В качестве усилителя мощности низкой частоты применяют ИМС К 174УН 4...К 174УН 14 [2] с выходной мощностью до 15 Вт. В данном курсовом проекте будем использовать УЗЧ на микросхеме К 174УН 4. Основные электрические параметры данной микросхемы следующие:
напряжение питание: 12 В;
входное сопротивление 10 кОм;
ток потребления: 10 мА;
сопротивление нагрузки: 4 Ом.
коэффициент усиления: 4…40 раз;
выходная мощность: 1 Вт;
1.8 Расчет реальной чувствительности приемника
Реальная чувствительность приемника рассчитывается по формуле
мкВ, (1.21)
где 1.5 мВ/м - чувствительность в единицах напряженности поля (В/м)
м - действующая высота антенны (для магнитной антенны м);
Ориентировочно значение коэффициента передачи для входной цепи с ферритовой антенной, работающей на каскад с биполярным транзистором . Примем . Умножая коэффициент передачи входной цепи на выходное напряжение антенны, получим напряжение на входе микросхемы:
мкВ. (1.22)
Если полученное значение больше чувствительности микросхемы, то внешний УРЧ не нужен. Чувствительность микросхемы К 174ХА 2 20мкВ, поэтому внешний УРЧ нужен. В качестве внешнего УРЧ будем использовать апериодический усилитель на полевом транзисторе с большим входным сопротивлением. Выбираем полевой транзистор 2П 341Б, который обладает высокой величиной крутизны и подходит по рабочей частоте, со следующими параметрами:
крутизна характеристики при В, , не менее: 18 мА/В;
напряжение отсечки при В, мкА, не более: 3 В;
входная емкость при В, мА, МГц: 5 пФ;
выходная емкость при В, В, МГц: 1.6 пФ;
проходная емкость при В, В, МГц: 1 пФ;
начальный ток стока при В, , не более: 30 мА.
2. Электрический расчет принципиальной схемы приемника
2.1 Расчет входной цепи
Исходные данные для расчета кГц дБ кГц.
Параметры антенны: RА = 20 Ом, LА = 25 мкГн, CА = (50…200) пФ.
Параметры полевого транзистора: пФ; кОм.
Параметры ИМС: кОм; пФ.
Элементы контура: мкГн; пФ; пФ, QЭ = 60,87.
1. Эквивалентная добротность контуров фильтра.
Эквивалентную добротность каждого контура полосового фильтра можно увеличить в раз по сравнению с эквивалентной добротностью одноконтурной цепи, т.е.:
(2.1)
2. Конструктивная добротность контуров.
Конструктивная добротность контуров при большом входном сопротивлении первого активного элемента (АЭ) - полевого транзистора берётся в пределах :
(2.2)
3. Средняя частота диапазона
fср = 246 кГц из (1.5)
4. Сопротивление связи между контурами на средней частоте
Ом, (2.3)
где - параметр связи между контурами на средней частоте;
. (2.4)
5. Взаимоиндукция между катушками фильтра
мкГн (2.5)
6. Коэффициент связи
(2.6)
7. Емкость конденсатора связи:
нФ (2.7)
8. Коэффициент трансформации между вторым контуром и АЭ на верхней частоте диапазона:
а) из условия смещения настройки
(2.8)
где ;
пФ;
пФ.
б) из условия заданного шунтирования
Ом
Из двух значений выбираем наименьшее: n=0.037
нГн
Коэффициент связи для магнитной антенны выбирается в пределах от 0,7 до 0,9.
9. Эквивалентные затухания и добротности контуров фильтра на нижней частоте диапазона:
(2.9)
(2.10)
(2.11)
где кОм;
мкСм (2.12)
(2.13)
10. Эквивалентные затухания и добротности контуров фильтра на верхней частоте диапазона:
(2.14)
(2.15)
(2.16)
где кОм
(2.17)
11. Эквивалентная добротность полосового фильтра на нижнем и верхнем конце диапазона:
(2.18)
(2.19)
12. Величина сопротивления связи на нижней и верхней частоте диапазона:
Ом (2.20)
Ом (2.21)
13. Параметр связи между контурами на нижней и верхней частоте диапазона:
(2.22)
(2.23)
14. Неравномерность в полосе пропускания Ппрес на нижнем конце диапазона.
Неравномерность на краю полосы пропускания по отношению к максимальным точкам резонансной кривой:
(2.24)
где (2.25)
- обобщенная нормированная расстройка на краю полосы пропускания;
(2.26)
- нормированная расстройка максимальных точек резонансной кривой.
15. Определяем избирательность по зеркальному каналу ВЦ на верхнем конце диапазона.
(2.27)
где ,
узк рассчитано по формуле (1.7)
(2.28)
16. Определяем неравномерность в полосе пропускания преселектора на верхнем конце диапазона.
(2.29)
где
(2.30)
17. Рассчитываем коэффициент передачи ВЦ на нижней и верхней частоте диапазона.
(2.31)
(2.32)
18. Неравномерность передачи ВЦ по диапазону.
(2.33)
2.2 Расчет внешнего усилителя радиочастоты
Схема каскада УРЧ приведена на рисунке 2.1.
Выбор значения R3 и точки покоя.
Значение резистора R3 должно быть достаточно большим, чтоб он не шунтировал контур входной цепи, но увеличение резистора R3 снижает стабильность точки покоя. На практике приемлемым считается значение кОм. Выбираем кОм.
Выбор точки покоя. Напряжение сток-исток выбирается в области, где ток слабо зависит от , а выходное сопротивление ПТ остается постоянным. Для многих транзисторов подходит значение В. Значение в радиовещательных приемниках выбирается меньше , примерно В. Выбираем В.
Далее рассчитываем значение тока стока:
мА (2.34)
где Iс.нач - начальный ток стока при UЗИ 0 = 0; Uотс - напряжение отсечки.
Определяем падение напряжения на RC и RФ:
В, (2.35)
где В
Большую часть полученного значения отводим на , т.е. 8 В, следовательно, В. Рассчитываем значения и :
Ом (2.36)
Ом (2.37)
Определяем значение резистора RИ, конденсаторов СИ, СФ, СР:
Ом; (2.38)
мкФ; (2.39)
мкФ (2.40)
нФ (2.41)
где кОм - входное сопротивление каскада, следующего за Ср.
Найдем коэффициент усиления:
(2.42)
где
где См; пФ
Рисунок 2.1 Внешний УРЧ но полевом транзисторе
2.3 Расчет радиотракта, выполненного на интегральной микросхеме
первый каскад микросхемы апериодический; усиленный сигнал подается на смеситель, в выходную цепь которого через согласующий контур включен фильтр сосредоточенной селекции. Схема подключения пьезокерамического фильтра к смесителю показана на рисунке 2.2. Контур имеет полосу пропускания в несколько раз больше полосы пропускания ПКФ и выполняет две функции: обеспечивает согласование выходного сопротивления смесителя с сопротивлением ПКФ и увеличивает избирательность по соседнему каналу.
согласование фильтра по выходу обеспечивается включением резистора , если входное сопротивление следующего каскада больше выходного сопротивления фильтра.
1. определяем полосу пропускания широкополосного контура (ШПК) выходной цепи усилительного элемента, исходя из условия :
кГц (2.43)
2. Выбираем емкость конденсатора контура. Для вещательных приемников при кГц пФ. Выбираем пФ.
3. Определяем параметры контура.
Эквивалентная проводимость контура:
мкСм, (2.44)
пФ
- величина емкости контура,
где - емкость монтажа, примерно (510)пФ;
- собственная конструктивная емкость, примерно (510)пФ.
- выходная емкость усилительного элемента, пересчитанная к контуру, выбирается из пределов. = (37) пФ;
индуктивность контура:
мкГн (2.45)
2.3.1 Собственная (конструктивная) проводимость ШПК
мкСм (2.46)
где можно выбрать как (80100.)
1. Определяем коэффициенты подключения ШПК к выходной цепи смесителя () и ко входу ПКФ () из условий согласования выходного сопротивления смесителя с входным сопротивлением ПКФ и обеспечения нужной ширины полосы пропускания широкополосного контура.
(2.47)
где См - входная проводимость ПКФ.
(2.48)
где ;
мкСм - выходная проводимость смесителя.
Если значение m получается больше единицы, то выполняется полное включение контура, а нужная полоса пропускания обеспечивается использованием шунтирующего резистора Rш:
мкСм (2.49)
Откуда кОм.
2. Рассчитываем индуктивность связи:
мкГн, (2.50)
где - коэффициент связи, для многослойных катушек выбирается в пределах 0.40.6
3. Определяется сопротивление резистора, включенного на выходе пкф:
кОм (2.51)
где См - выходная проводимость фильтра;
См - входная проводимость следующего каскада.
Определяем крутизну преобразователя : для микросхемы К 174ХА 2 мА/В при мВ.
Определяем коэффициент усиления высокочастотной части микросхемы, нагруженной на ПКФ:
(2.52)
где - коэффициент передачи ПКФ, определяется как величина, обратная затуханию в полосе пропускания ПКФ.
Рисунок 2.2 Схема подключения пьезокерамического фильтра
2.4 Расчет амплитудного детектора
Выходной УПЧ микросхемы К 174ХА 2 выполняется с открытым коллектором транзистора, к которому подключается внешний широкополосный контур. Связь детектора с ШПК непосредственная. Типовая схема включения детектора на диоде Д 9Б показана на рисунке 2.3.
Наличие в схеме резистора (для типовой схемы =100 Ом) создает на диоде небольшое отпирающее напряжение, это обеспечивает успешную работу детектора, выполненного на кремниевом диоде, начиная с самых малых подаваемых на него напряжений. По высокой частоте резистор зашунтирован конденсатором .
1. Величина шунтирующей емкости .
мкФ (2.53)
2. Разделительная емкость .
мкФ (2.54)
3. Общую величину сопротивления нагрузки
определяем исходя из условий получения малых нелинейных искажений. Выбираем микросхему УНЧ К 174УН 4, ее входное сопротивление =10 кОм.
Ом (2.55)
При этом принимаем:кОм; кОм
4. Общую емкость нагрузки
определяем из условия отсутствия нелинейных искажений вследствие инерционности нагрузки.
нФ (2.56)
где кГц - высшая модулирующая частота;
- коэффициент модуляции.
нФ
5. Вычисляем входное сопротивление детектора:
кОм, (2.57)
при
6. Выбираем резонансное сопротивление нагруженного контура УПЧ.
кОм (2.58)
7. При полном включении эквивалентное сопротивление определяем по формуле:
кОм (2.59)
8. Величина может быть определена как:
(2.60)
9. Определяем характеристическое сопротивление контура:
Ом (2.61)
10. Тогда полная емкость контура:
нФ (2.62)
11. Рассчитываем емкость, подключенную к :
нФ, (2.63)
где пФ - выходная емкость ИМС, относительно точек подключения детектора;
пФ - емкость монтажа, равна (510) пФ.
12. Рассчитываем индуктивность контура:
мкГн (2.64)
Рисунок 2.3 Типовая схема включения детектора на диоде Д 9б
2.5 Расчет цепи автоматической регулировки усиления
Цепи АРУ используются во всех вещательных радиоприемниках. необходимость ее применения определяется тем, что усиление радиотракта приемника рассчитано на прием слабых сигналов, а реальные радиосигналы могут их значительно превосходить по уровню. В этом случае может возникать перегрузка отдельных каскадов УПЧ. при этом могут появляться заметные нелинейные искажения принимаемого сигнала, и даже выход из строя активных элементов. Кроме того условия распространения радиоволн также приводят к изменению уровня принимаемого сигнала (замираниям). Для устранения медленных изменений уровня сигнала и перегрузки отдельных каскадов приемника в его схему дополнительно включается цепь АРУ.
Для расчета элементов АРУ необходимо задаться значением постоянной времени фильтра ару. Для радиовещательных приемников АМ сигналов принимается
с.
Для того, чтобы цепь АРУ не шунтировала нагрузку по модулирующей частоте, должно выполняться условие
кОм. (2.65)
мкФ. (2.66)
Принципиальная схема разработанного приемника приведена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 Принципиальная схема разработанного приемника
Заключение
В данном курсовом проекте был спроектирован приемник ДВ - диапазона с амплитудной модуляцией. Были рассмотрены и рассчитаны функциональные основные узлы радиоприемника. Произведен расчет следующих узлов приемника: входной цепи, предварительного УРЧ, радиотракта, детектора и АРУ.
В 50-е и 60-е гг. глубокие изменения в технике радиоприема вызвали переход от электронных ламп к транзисторам. С 70-х гг. идет процесс внедрения в приемную аппаратуру интегральных модулей со все возрастающей степенью интеграции. Эта тенденция продолжает усиливаться и в 80-е гг. привела к созданию интегральных модулей с уровнем интеграции в тысячи элементов на одном кристалле. Одним из главных следствий их внедрения стало создание для приемной аппаратуры узлов автоматического регулирования и управления, основанных на принципах цифровой вычислительной техники, микропроцессоров (МП) и микрокомпьютеров.
Список использованных источников
Акимов Н.Н., Ващуков Е.П., Прохоренко В.А., Ходоренок Ю.П. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. Минск, 1994.
Атаев Д.И. и др. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. Москва, МЭИ, 1991
Буга Н.Н. Фалько А.И. Чистяков Н.И. Радиоприёмные устройства.-М.:Радио и связь, 1986.
Кудашов В.Н. Общие указания по курсовому проектированию радиовещательного приемника.
Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник. Москва, 1998.
Сединин В.И., Барсукова М.В. Расчет узлов радиоприемника на аналоговых интегральных микросхемах. Учебное пособие. НЭИС, 1997.
Справочник, под общ. редакц. Н.Н. Горюнова Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Изд. второе, переработанное. Москва, Энергоатомиздат 1985
Фалько А.И. Расчет входных цепей. Ч.1. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиоприемных устройств. НЭИС, 1994.
Фалько А.И. Расчет входных цепей. Ч.2. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиоприемных устройств. НЭИС, 1994.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проектирование устройств приема и обработки сигналов и разработка функциональной схемы для супергетеродинного приемника с амплитудной модуляцией. Обоснование структурной схемы приемника. Разработка полной электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2015Характеристика и предназначение радиовещательного приемника сигналов с амплитудной модуляцией, структурная схема. Особенности настройки приемника, использование варикапов. Способы расчета напряжения шума приемника. Анализ расчет детектора радиосигналов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 21.04.2012Анализ исходных данных и выбор структуры приемника. Входные цепи супергетеродинного приемника, измерение коэффициента передачи в рабочем частотном диапазоне. Выбор схемы усилителя радиочастоты и детектора, их обоснование. Фильтр сосредоточенной селекции.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 11.12.2012Проектирование радиоприемника в секторе частот АМ-сигналов по супергетеродинной схеме с высокой помехоустойчивостью, работающего в диапазоне волн 0.9-1.607 МГц. Расчет структурной схемы. Разработка принципиальных схем функциональных узлов приемника.
курсовая работа [955,8 K], добавлен 29.12.2013Проектирование радиотелефонного приемника: выбор структурной супергетеродинной схемы с двойным преобразованием частоты, расчет полосы пропускания общего радиотракта и второго усилителя. Разработка электрической принципиальной схемы УКВ-радиоприемника.
курсовая работа [183,5 K], добавлен 27.05.2013Распределение частотных и нелинейных искажений в тракте супергетеродинного радиоприемника. Выбор параметров избирательной системы тракта радиочастоты и промежуточной частоты. Схема детектора. Выбор усилительного элемента для радиотракта, схемы АРУ.
курсовая работа [315,1 K], добавлен 13.03.2012Состав 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 30.10.2013Выбор значения промежуточной частоты, избирательной системы тракта приемника, способа и элемента настройки, детектора сигнала и преобразователя частоты. Проверка реализации требуемого отношения сигнал/шум на выходе. Расчет каскадов заданного приемника.
курсовая работа [966,1 K], добавлен 01.10.2013Разработка 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 27.11.2013Основные принципы проектирования и разработки устройств приема и обработки сигналов. Проектирование стереофонического приемника. Средства, обеспечивающие усиление линейного тракта. Выбор активных элементов и расчет функциональной схемы приемника.
курсовая работа [334,9 K], добавлен 30.08.2011
