Супергетеродинный FM приёмник

Руководитель разработки Гордеева М.К.

Разработала Фомина Т.Г

2016

Содержание

Введение

1. Исходные данные схемы супергетеродинного FM приёмника

2. Предварительный расчёт супергетеродинного приёмника FM диапазона

3. Выбор и обоснование электрической структурной схемы супергетеродинного приёмника FM диапазона

3.1 Принцип работы электрической структурной схемы супергетеродинного приёмника FM диапазона

4. Выбор и обоснование электрической принципиальной схемы Частотного детектирования

4.1 Принцип работы электрической принципиальной схемы Дробного детектора(ДД)

4.2 Принцип работы электрической принципиальной схемы Частотного детектора (ЧД)

5. Расчетная часть

5.1 Расчет надежности

Заключение

Список используемых источников

Приложения

Введение

Устройства приема и обработки сигналов используются в технике радиоприема. Теория и техника радиоприема - области радиотехники, посвященные проблемам получения информации, содержащейся в радиосигналах. Радиосигналами называют сигналы, переносимые радиоволнами (электромагнитными волнами). Качество сигналов характеризуется скоростью, дальностью, объемом, скрытностью и помехоустойчивостью.

7 мая вошел в историю мировой науки и техники как День рождение радио. Именно в этот день 25 апреля (7 мая) 1895 на заседании физического отделения Русского физико-химического общества Попомв Александр Степанович сделал научный доклад об изобретении им системы связи без проводов и продемонстрировал её работу.

Радиоприемное устройство - это устройство, предназначенное для выделения информации из электромагнитных волн. Обычно радиоприемное устройство является частью радиотехнической системы. В современных радиотехнических системах в радиоприемном устройстве осуществляется не только прием (в узком смысле), но и обработка сигналов с целью наилучшего извлечения информации.

В состав радиоприемного устройства входят: 1. Антенна - устройство для улавливания электромагнитных волн из пространства и передачи их приемнику; 2. Радиоприемник - устройство для выделения сообщения из электрического сигнала; 3. Оконечный аппарат - устройство для преобразования электрического сообщения в удобную для потребителя форму. детектор супергетеродинный приёмник

По виду модуляции принимаемого сигнала классификация производится на приемники:

- амплитудно-модулированных сигналов;

-частотно-модулированных сигналов;

- фазомодулированных сигналов;

- однополосных сигналов;

-импульсно-модулированных сигналов.

По основному функциональному назначению радиоприемные устройства делят на профессиональные и вещательные. К профессиональным приемникам относят связные, телеметрические, радиолокационные, телеуправления и многие другие. Они, как правило, отличаются большой сложностью и стоимостью. Вещательные приемники обеспечивают прием программ звукового и телевизионного вещания. Они имеют невысокую стоимость и, соответственно, при их производстве используются более простые технические решения.

Радиоприёмник является одним из наиболее распространённых радиотехнических устройств, значение которого в экономической, социальной и культурной жизни людей огромно. Радиосвязь невозможна без радиоприёмника, с изображением которого практически началась эра радио.

Радиоустройства используют множество радиоволн на разных частотах таких как: ультракороткие волны (УКВ), средние волны(СВ), низкие частоты

(НЧ) короткие волны (КВ), сверхвысокочастотные волны(СВЧ),ультравысокие частоты (УВЧ).

В данном курсовом проекте рассмотрим супергетеродинный приёмник FM диапазона ,который нашёл себе применение для мобильных радиостанций и приёма информации на земле.

1. Исходные данные для предварительного расчёта супергетеродинного FM приёмника

Диапазон частот выходного сигнала 12.6-13.1МГц

Чувствительность приемника 0.4мкВ

Избирательность по соседнему каналу 30 дБ

Ослабление сигнала зеркального канала 12дБ

Промежуточная частота 465кГЦ

Полоса частотной модуляции сигнала 315-3155Гц

Частотные искажения детектора 1дБ

Неравномерность усиления в полосе пропускания 10дБ

Не линейные искажения 5%

Изменение искажения сигнала на входе приемника 26дБ

Изменение искажения сигнала на выходе приемника 10дБ

Тип антенны Штриховой

Тип радиоприемника Переносной

Выходная мощность 1.5Вт

2. Предварительный расчёт

2.1 Общую величину частотных искажений определяют по формуле

Мв.ч.=МУРЧ.+МФ.ПЧ.+МДц

Мв.ч.=7 (дБ)

Мобщ.=Мв.ч.+МУЗЧ.

Мобщ.=7,6 (дБ)

Должно выполняться условие Мобщ.=Мзад.

2.2 Общая величина нелинейных искажений приёмника определяется по формуле

КГобщ=КГд+КГузч

КГобщ=2%+3%=5%

Должно выполняться условие КГобщ ?КГ

2.3 Определение эквивалентной добротности контуров.

Q'экв.=

Где nc=2,Seз.к. -заданное число, fcmax-максимальная частота сигнала,заданного рабочего диапазона частот (кГц).

Частота зеркального канала f з.к определяется по формуле:

f з.к.=fc max+2fпр.

fc max=13,1кГц

f пр.=465кГц

f з.к.=13,1+(2*465)

f з.к.=943,1 ?943

Q'экв.= ==66,7

Должно выполняться условие:

Q'экв.=0,7*Qk

Q'экв.? Q экв.

Где Qk ориентировочное значение =180.

Q'экв.=0,7*180 =126

2.4 Далее рассчитывается полоса пропускания

2ДF=2(Fm max+Дfсопр+Дfr)

где Дf сопр. допустимая неточность сопряжения, равная 30,

Fm max=3155, Дfr=(0,5ч1) *10- ⁶ fc max

2ДF=2(3155+30+0,5)* 10- ⁶ =(2*3185,5) * 10- ⁶ =6371* 10- ⁶

2.5 Теперь рассчитывается максимальная эквивалентная добротность контура

Qэкв max

При этом должно выполняться условие Qэкв. max?Q`экв

Qэкв. Max= ==0

3. Выбор электрической структурной схемы супергетеродинного приёмника FM диапазона

рис.3.а Структурная Схема FM приёмника супергетеродинного типа.

Супергетеродинная схема была изобретена незадолго до начала Второй мировой войны. Она позволила значительно улучшить показатели приемников и снизить влияние дестабилизирующих факторов. Отличительной чертой таких приемников является в использовании промежуточной частоты (ПЧ). Принимаемый сигнал преобразуется в промежуточную частоту, на которой и происходит основное усиление сигнала. Промежуточная частота стандартизирована и выбрана между ДВ и СВ диапазонами раной 465кГц При трансляции стереофонических программ после частотного детектора сигнал поступает на стереодекодер.

Достоинства: Наиболее популярны в использовании.

Недостатки:необходимость подавления помех по зеркальному каналу.

рис.3.б. Структурная схема инфрадинного FM приёмника.

На рисунке 3.б. использованы два широкополосных входных преселектора (раздельных) на диапазоны, соответственно, 65,8...74 МГц и 88...108 МГц и двойное преобразование частоты. При этом первая ПЧ состав ляет 250 МГц, следовательно, частота первого гетеродина находится в пределах 315...360 МГц. Таким образом, частота “зеркалки” превышает 565 МГц, а значит,серьезных проблем для входных преселекторов не возникает. Очень хорошо обстоит дело и с диапазоном перестройки первого гетеродина. Он равен всего лишь 45 МГц, т.е. менее 13% от верхней частоты. Таким образом, коэффициент перекрытия составляет только 1,13Оказалось, однако, что инфрадинный метод скрывает в себе как минимум еще одно преимущество: сигнал гетеродина может быть и не строго синусоидальным, поскольку паразитные каналы приема оказываются далеки от каналов вещания. Это, в свою очередь, позволяет использовать генераторы прямоугольных импульсов, что очень удобно при работе с цифровыми синтезаторами частоты

Достоинства: сигнал гетеродина может быть не строго синусоидальным.

Недостатки : Является доработанной схемой приёмника с амплитудной модуляцией.

При рассмотрении мы выбрали схему FM приёмника супергетеродинного типа.

4. Выбор и обоснование электрической принципиальной схемы Частотного детектирования

На практике наиболее распространёнными являются две схемы частотного детектирования: схема дробного детектора и схема частотного детектора.

4.1 Принцип работы электрической принципиальной схемы Дробного детектора(ДД)

рис 4.1.

В современных приёмниках ЧМ- сигнала применяются ДД, основное преимущество в том, что он не реагирует на амплитудные изменения сигнала, а это позволяет исключить из схемы амплитудный ограничитель. В данной схеме (рис 4.1.) диоды включены встречно и нагрузка включена по другому.U1 и U2 получаемых в схеме обычного ЧД и если Дfo=0, то U1 и U2 равны. В этом случае в цепях обоих диодах протекают токи I1=I2=I так как диоды включены встречно, то они протекают по R4 в противоположном направлении. Получаемое напряжение = 0. Когда частота меняется по закону модуляции, U1 и U2 имеют разные значения. И ток через диоды изменяется.

Поэтому ток не будет равен Д2I . Результирующее изменение тока через R4,C6 и С7 блокируют R4 по высокой частоте. В данном ЧД ограничение поразительной АМ осуществляется за счёт R5 и R6. Они являются нагрузками каждого ключа. При достаточно большом значении С3 напряжение R5 и R6 не изменены во времени.

4.2 Принцип работы электрической принципиальной схемы Частотного детектора (ЧД)

рис 4.2.

Схема ЧД (рис 4.2.) с настроенным контуром состоит из двухконтурной связанной системы, включенной в коллекторную цепь транзистора и двухтактного диодного детектора, который выполнен на диодах VD1 и VD2.

Ко входу каждого ключа подведены напряжения: U1 и U2 , которые создают на резисторах R4 и R5 пропорциональные напряжения НЧ. Напряжение действующее на каждом ключе складывается из напряжения на дросселе и половине напряжения на катушке второго контура. Напряжение на дросселе равно U1,так как левый конец дросселя через раздельный конденсатор соединён по ВЧ с верхней точкой первого контура , а правый с нижней точкой первого контура через С7. Если девиация частоты равно 0 , то колебательная система настроена на резонанс и суммарное напряжение U1 и U2 равны и создают на нагрузке R4 и R5 одинаковые напряжения.

5. Расчетная часть

5.1 Расчёт надёжности

Интенсивность отказа л =?*n

(8 * 00,4) + (5 * 0,087) + (1 * 0,046) + (2 * 0,2) + (1 * 0,7) =

=0,32 + 0,435 + 0,046 + 0,4 + 0,7 = 1,901?1,9*10- ⁶

Среднее время наработки на отказ:

Tср=

Тср= = 526315,789 часов ? 60 лет

Вероятность безотказной работы: