Радиопремник УКВ диапозона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Переход в УКВ диапазон открывает перед конструкторами исключительные радиотехнические возможности: существенное расширение участка частотного спектра, отводимое одной радиовещательной станции; замена АМ модуляции частотной модуляцией (по английски, FM), а следовательно, резкое повышение помехоустойчивости FM радиоприемников; стереофонический радиоприем. Все это, естественно, выдвигает ряд специфических требований, причем как чисто схемотехнических, так и касающихся качества реально необходимой для этого элементной базы.

В самом деле, если речь идет о работе электронных цепей на частотах до 100 МГц и выше, то в 60-е годы лишь очень немногие отечественные транзисторы были в состоянииуверенно "брать" эту частоту, да и то исключительно при использовании их в схеме с общей базой (ОБ). Шумовые же параметры, каки устойчивость, вызывали в то время у специалистов лишь чувства горечи и разочарования. Только к концу 70 х был освоен выпуск относительно недорогих транзисторов, граничные частоты которых преодолели рубеж 1000 МГц в сочетании с малыми шумами. Вот тогда и стало реальным производство транзисторных приемников с FM диапазоном.

Цель курсовой работы:

1. Спроектировать переносной приёмник FM диапазона;

2. Подобрать каскады в соответствии с параметрами эскизного расчёта;

3. Сделать детальный расчет усилителя промежуточной частоты;

Задачи для достижения:

1. Ознакомится с методическими указаниями;

2. Подобрать литератору по соответствующим темам;

3. Произвести расчетную часть в соответствии с рекомендованной структурой;

4. Подобрать и установить соответствующие ПО;

5. Описать прохождение сигнала по каскадам;

6. 

1. Эскизный расчет радиоприемного устройства

1.1 Определение числа поддиапазонов

При проектировании радиоприемного устройства, который предназначен для работы в широком диапазоне частот, общий диапазон разбивают на поддиапазоны, что повышает точность и стабильность работы приемника. Для проверки необходимости разбивки на поддиапазоны используем следующую формулу:

	(1.1.1)

Разбивать диапазон следует для УКВ, если K_д < 2. Поскольку данное условие выполняется, то производить разбивку на поддиапазоны нет необходимости. Перекрытие полученного диапазона будет производиться при помощи варикапа, характеристики которого будут указаны ниже.

Варикап КВ101А:

1. Кремниевый, диффузионно-сплавной, подстроечный;

2. Выпускается в виде таблетки с гибкими выводами;

3. Масса варикапа не более 0,05 г;

4. Рабочий интервал температуры окружающей среды: -5... +55 °С;

5. Добротность варикапа: 150;

6. Общая емкость минимальная: 200 пФ при Uобр 0,8 В.



1.2 Выбор промежуточной частоты

Если следовать определению, то промежуточная частота (далее ПЧ) - это разность между частотой принимаемого сигнала и частотой специального генератора под названием гетеродин. ПЧ нужна для того, чтобы всю или же большую часть обработки сигнала (фильтрацию, детектирование, усиление) производить непосредственно на данной фиксированной частоте, что гораздо удобнее, чем заниматься перестройкой всего приемного тракта для подбора нужного сигнала. В расчётах применяют не конструктивную, а эквивалентную добротность Qэ:

	(1.2.1)
50

где p - это коэффициент шунтирования p = (0.4ч0.7). Я выбрала значение, равное 0,5. "Минимальную" промежуточную частоту можно оценить по формуле:

	(1.2.3)

где Дѓ₀ - полоса принимаемого сигнала, определяемая по спектру. Я выбрала значение, примерно равное 192,2 кГц;

Qэпч - эквивалентная добротность контура промежуточной частоты.

Максимальную промежуточную частоту можно оценить по формуле:



где ??max - значение максимальной частоты диапазона приемника, ЗК - заданное в ТЗ ослабление по зеркальному каналу, дБ; QЭСЧ - эквивалентная добротность контура сигнальной частоты	(1.2.4)

Получаем неравенство :

При помощи методического пособия я выбрала ПЧ, которое было задано стандартным рядом. Я остановилась на значении в 4500 кГц.

Далее произведем проверку необходимости многократного преобразования частоты при помощи неравенства:



Неравенство соблюдается, а это значит, что нет необходимости многократного преобразования частоты. Из этого следует, что будет производиться 1 преобразование.

1.3 Определение полосы пропускания

Под определением полосы пропускания линейного тракта приемника принимается область частот амплитудно-частотной характеристики от входной цепи до детектора, в пределах которой обеспечиваются его основные параметры, а искажения сигнала варьируются в допустимых пределах.

Полоса пропускания линейного тракта П определяется по следующей формуле:

где - ширина спектра принимаемого сигнала; - частота запаса. Ширина спектра радиочастот зависит от рода сигнала, допустимых искажений и вида модуляции.	(1.3.1)

Формула для расчёта ширины спектра для ЧМ-сигнала, который применяется в УКВ:

	(1.3.2)

где Fв - верхняя (максимальная) частота модуляции сигнала, которая задана в техническом задании. В моем случае этот параметр равен 16000 Гц, однако предоставленную величину следует перевести в систему СИ для проведения расчетов. 16000 Гц = 16 кГц;

m_чм - индекс частотной модуляции.

	(1.3.3)

где ?f_Д - девиация частоты, значение данного параметра выбирается из стандартных значений. Я выбрала значение равное ± 50 кГц.

Для нахождения величины запаса частот, обусловленной нестабильностью настройки отдельных узлов приёмника, необходимо выделить класс проектируемого устройства. Мое радиоприемное устройство относится к 0-му классу сложности.

Для радиовещательных приёмников без синтезатора частоты, работающих в КВ и УКВ диапазонах, используем эту формулу:

	(1.3.4)

где ?f_Н - частотная нестабильность;

дf_С и дf_Г - нестабильность частоты сигнала и гетеродина;

дf_ГН и дf_УПЧ - неточность настроек частоты гетеродина и УПЧ;

Относительную нестабильность частоты гетеродина (дf_Г/ f_Гmax ) можно определить из таблицы, откуда после возможно найти абсолютную нестабильность.

В общем случае абсолютная нестабильность частоты гетеродина находится:

	(1.3.5)

где находится по формуле, представленной ниже:

fГmax = fСmax +fПР,	(1.3.6)

где f_ПР- промежуточная частота;

f_Сmax- верхняя частота приёма.

ц
кГц

Абсолютная нестабильность частоты сигнала дf_С????дf_Г.

Поскольку мой приемник относится к 0-й группе сложности, то в формуле я буду использовать частоту сигнала равную 0,01.

	(

1,045

Следующим шагом находим абсолютную нестабильность частоты настройки гетеродина:



Из предоставленного диапазона возможных значений мною было выбрано значение, равное 0,003.

Величину неточности настроек УПЧ мы определяем по следующей формуле, которая была подобрана исходя из 0-го класса приемника:

Исходя из всех вычислений, произведенных выше, мы получаем:

	(1.3.9)

Далее проверим необходимость применения автоподстройки гетеродина (АПЧ), применяя следующее неравенство:

,	(1.3.10)

где Дѓo - полоса принимаемого сигнала (определяется по спектру).



Полученное неравенство выполняется, а значит мне не требуется применять автоподстройку частоты гетеродина, так как принятых мер стабилизации частоты гетеродина будет достаточно.

1.4 Выбор средств, обеспечивающих чувствительность приемника

Реальная чувствительность приёмника определяется его коэффициентом шума К_ш, величина которого не должна превышать допустимых значений:

КШ< КШДОП	(1.4.1)

В диапазоне УКВ реальная чувствительность практически не зависит от внешних помех и обусловлена внутренними шумами. Из этого следует, что коэффициент шума не должен превышать:

	(1.4.2)

где P_А- номинальная мощность сигнала, отдаваемая антенной согласованному с ней приёмнику (чувствительность приёмника в единицах мощности) и определяется по формуле:



t_A-относительная шумовая температура антенны:

где TA - шумовая температура антенны, характеризующая интенсивность воздействующих на антенну внешних шумов.	(1.4.4)

Шумовую полосу линейного тракта рассчитываем по формуле:

	(1.4.5)

В моем устройстве будет применятся штыревая антенна, значения h_Д и R_А берем из табличных значений, которые указаны методических указаниях:

R_А = диапазону (20 ??30). Я выбрала 30 Ом.

hд = 0,5.

Так как у меня частотная модуляция, то рассчитывать коэффициент превышения я буду по формуле:

	(1.4.6)

При принятой методике испытания приёмников параметры:

k_П = 1,41 пик-фактор модулирующего сообщения;

П_ВЫХ = 1,1F_В- полоса пропускания УНЧ; m_ЧМ - индекс частотной модуляции = 3,1. Полоса пропускания УНЧ рассчитывается по формуле:

ПВЫХ = 1,1FВ ПВЫХ = 1,1 * 16 ПВЫХ = 17,6	(1.4.7)

Подставляем имеющиеся данные в формулу и производим расчет:

Произведем перевод в дБ:

При наличии УРЧ:

	(1.4.10)

Данные для расчёта коэффициента шума реального возьмём из таблицы в методических указаниях:



КШурч= 2 * КШтранз	(1.4.11)

В методическом пособии предоставлены не все данные для УРЧ, а значит мне потребуется подобрать транзистор, удовлетворяющий моим требованиям по характеристикам. Для своего радиоприемного устройства я выбрала транзистор КТ301Г, который обладает следующими характеристиками:

1. Транзисторы КТ301Г кремниевые планарные структуры n-p-n универсальные;

2. Предназначены для применения в усилителях и генераторах;

3. Кш - коэффициент шума 2,29 дБ.

К_Шурч= 2 * 2,29

К_Шурч= 4,58

Получив все необходимые значения, можем приступить к расчету реального коэффициента шума приемника при наличии УРЧ:

Переводим полученное значение в дБ: (1.4.13) Решение о необходимости применения УРЧ принимается на основе требования:

Исходя из данного неравенства, делаем вывод, что УРЧ на данном этапе применять не требуется.

1.5 Выбор средств, обеспечивающих избирательность приёмника

Избирательность (селективность) приемника можно определить, как невосприимчивость к радиосигналам на соседних радиочастотах, то есть характеризует способность приемника выделять полезный сигнал из помех. Повышение избирательности приемника связано с увеличением количества контуров и каскадов усиления в приемнике. В данном мне техническом задании мне не хватало значения s_ск, поэтому я выбрал типовое значение самостоятельно из ГОСТ, подходящего на для моего приемника. s_ск = 75. Сумма искажений, распределённых по тракту приёмника, не должна превышать величины ?_п , установленной в Т.З. Соответственно должно выполняться неравенство:

где ?_П - заданная неравномерность частотной характеристики приёмника. Данное значение указано в техническом задании на курсовую работу и составляет 18 дБ;

s_ПРЕС,--s_УПЧ,--s_Д--,s_УНЧ,--s_А- неравномерность частотной характеристики соответственно преселектора, УПЧ, детектора, УНЧ, акустической системы(громкоговорителя);

В диапазоне УКВ ?_ПРЕС учитываться не будет, поэтому расчет данной формулы будет производиться без этого параметра.

Все параметры берутся из табличных значений, указанных в методическом пособии к курсовой работе (Таблица 3.12):

Подставим выбранные значения в неравенство: Неравенство выполняется. Теперь ориентировочно проверим какое количество УРЧ будет использоваться при заданной избирательности приемника по зеркальному каналу :



	(1.5.2)

где n- число контуров УРЧ

- заданная избирательность приёмника по зеркальному каналу, дБ;

Q_эсч - добротность контура сигнальной частоты;

fпч - промежуточная частота, кГц;

F_max - максимальная частота заданного рабочего диапазона.

Подставляем уже имеющиеся значения в формулу:

Исходя из полученного мною ответа, я буду использовать 2 каскада УРЧ, поскольку n > 2.

Для определения избирательности по зеркальному каналу воспользуемся формулами: Для одиночных колебательных контуров в преселекторе при больших расстройках:

	(1.5.3)

где ??max-значение максимальной частоты диапазона приемника,

f_ЗК - частота зеркального канала, которая определяется по формуле:

??зк=??с+2??пч	(1.5.4)



Q_ЭСЧ - эквивалентная добротность контура сигнальной частоты (входной цепи и контура УРЧ).

n - число одиночных контуров

Подставляем все собранные данные в формулу:

Избирательность зеркального канала по техническому заданию у меня = 80, можно сделать вывод, один одиночный контур не перекроет заданную избирательность, поэтому увеличим значение одиночных контуров.

Для двухконтурной системы с одинаковыми контурами при критической связи:



Полученные избирательности необходимо выразить в децибелах, для этого используется следующая формула:

	(1.5.6)

Одиночный контур:

Для двухконтурной системы:

Проанализировав два вида контуров, я сделала вывод, что перекрыть избирательность по зеркальному каналу я смогу при помощи двух одиночных контуров, в сумме которые перекрывают значение в 98 дБ, моя же избирательность по ТЗ = 80 дБ.

При внешнеемкостной и комбинированной связи контура ВЦ с электрической антенной или использовании магнитной антенны:

При выбранной величине промежуточной частоты и выбранной примерной величине эквивалентного затухания контуров определяют обобщённую расстройку зеркального канала при верхней настройке гетеродина:

	(1.5.8)

где d_Э ? (0,02 ч 0,1) - эквивалентное затухание контуров, выберем значение 0,1.

39

Для анализа построения схемообобщённую расстройку зеркального канала необходимо выразить в децибелах:



Проанализировав все полученные данные, мой выбор пал на структурную схему преселектора, которая будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 1.5.1 - «Структурная схема преселектора»

Далее идет определение избирательности по каналу прямого прохождения, однако в диапазонах КВ и УКВ избирательность по прямому каналу высока, поэтому необходимость проверки отпадает.

Третьим этапом проверки у нас будет расчет избирательности по соседнему каналу.

Для тракта УКВ приёмников применяются ФСС на основе пьезокерамических полосовых фильтров.

Для того, чтобы определить возможно ли построение ФСС нужно выполнить неравенство:



Неравенство выполняется, а значит возможно построение качественного ФСС. Для того, чтобы определить какой фильтр мне подходит, нужно учитывать его параметры: средняя частота полосы пропускания, селективность при расстройке и затухание в полосе пропускания.

1.6 Определение коэффициента усиления и распределения его по трактам приёмника

При приеме на наружную антенну в диапазонах ДВ, СВ, КВ и УКВ коэффициент усиления ВЧ тракта определяется по формуле:

	(1.6.1)

где Е_А - чувствительность приёмника, мкВ;

К_ЗАП = (1,4 - 2,0) - коэффициент запаса;

U_{ВХ ДЕТ}= (0,1ч0,6) - входное напряжение детектора.



Общий коэффициент усиления высокочастотного тракта определяется по формуле:

К/вч = Квх у *КУРЧ* КУРЧ *Кпреобр * КУПЧ ;	(1.6.2)

Подбираем значения из таблицы 3.16:

K_вц=0,1;

K_УРЧ=10;

K_УРЧ=10;

К_преобр=15;

К_УПЧ=10;

К/вч = 0,1 * 10 * 10 * 15 * 10
К/вч =1500

При выбранной схеме не обеспечивается нужная чувствительность, поэтому я добавлю еще один УПЧ с одиночным контуром:

К/вч = 0,1 * 5 * 5 * 15 * 10 * 33
К/вч = 49500

Он должен быть больше, рассчитанного по формуле то есть:

К^/_вч ? К_вч

49500 ? 49497

Данное условие соблюдается при включении в цепь дополнительного усилителя промежуточной частоты с одиночным контуром.



1.7 Определение числа регулируемых каскадов

диапазон проектирование приемник

Число регулируемых каскадов зависит от требуемого изменения коэффициента усиления приёмника, которое определяется выражением:

	(1.7.1)

где б- диапазон изменения входного сигнала;

в- диапазон изменения выходного напряжения.

В выражение значения б и в следует подставлять в линейных единицах (в разах), а не в дБ (как приведено в ТЗ). Поэтому необходимо выполнить пересчёт:

	(1.7.2)
в
в
в 2

Теперь подставим значения в формулу :



Найдём число регулируемых каскадов по формуле :

	(1.7.3)

где Л_Т1 - изменение усиления на один регулируемый каскад Л_Т1 ?10.

Исходя из полученных результатов, можно сказать, что регулируемых каскадов в моем радиоприемном устройстве будет равняться 1.

1.8 Выбор элементной базы УЗЧ:

Рассчитаем требуемый коэффициент усиления:

Требуемая амплитуда напряжения на входе детектора:

	(1.8.1)

где Uд _вх - напряжение на входе детектора транзисторных приёмников;

К_д- коэффициент передачи детектора;

m = 0,3 - коэффициент модуляции.



0,4 * 0,3 * 0,6

Требуемая амплитуда выходного напряжения:

	(1.8.2)

где Р_ВЫХ - требуемая выходная мощность приёмника;

R_Н - активное сопротивление динамика;

Требуемый коэффициент усиления по напряжению УЗЧ:

	(1.8.3)

где К_ЗАП- коэффициент запаса ? 1,5ч2;

Дабы минимизировать затраты на компоненты и время для их подбора, я решила использовать в приемнике УЗЧ, построенный на микросхеме. Переведем полученное значение коэффициента усиления по напряжению:



При условии использования УЗЧ на микросхеме, мне необходимо подобрать из множества существующих ту, которая будет удволетворяет необходимым мне параметрам выходной мощности и номинальным коэффициентом усиления, также следует не забывать о напряжении питания. По этим параметрам я подобрала микросхему модели BA532.

Рисунок 1.8.1 - «Схема типового включения микросхемы ВА532»

Микросхема обладает следующими характеристиками:

Напряжение питания = 9...16 В;

Максимальная выходная мощность (Vcc = 13,2В, RL = 4 Ом, КНИ = 10%) = 6,2Вт; Возможность мостового включения;

Номинальный коэффициент усиления = 55 дБ;

Потребляемый ток в режиме покоя = 35 мА;

Диапазон рабочих температур = -20...+75 С.



Таблица 1. Назначение выводов микросхемы:

№	Символ	Назначение
1	OUT	Выход
2	GND	Общий вывод
3	СОМР3	Вывод к конденсатору частотной коррекции 2
4	FLTR	Вывод к фильтрующему конденсатору
5	IN	Неинвертирующий вход
6	NFB	Инвертирующий вход
7	COMP1	Вывод 1 к конденсатору частотной коррекции 1
8	С0МР2	Вывод 2 к конденсатору частотной коррекции 1
9	BTSTR	Вывод вольтодобавки
10	+Vcc	Напряжение питания

Поскольку выбранная микросхема удовлетворяет моим требованиям для проектируемого РПмУ, даже с небольшим запасом по усилению и выходной мощности, я намерена выбрать именно ее.

1.9 Выбор типа функциональной приемника

Исходя из таблице в методическом пособии у меня радиоприёмник супергетеродинного типа с одним преобразованием частоты.

Рисунок 1.9.1 - «Блок схема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты»



1. Входная цепь - Входным устройством (входной цепью) называется часть схемы радиоприемника, связывающая антенну со входом первого каскада приемника и предназначена для более эффективной передачи полезного сигнала на этот вход.

2,3. Усилитель радиочастоты - следуют непосредственно за вход-ной цепью приемника и выполняют многочисленные функции, основ-ными из которых являются следующие: усиление принимаемых сиг-налов на несущей частоте, необходимое для увеличения реальной чувствительности радиоприемного устройства; обеспече-ние избирательности радиоприемника к сильным помехам, вызываю-щим нелинейные эффекты, избирательность по побочным кана-лам приема; ослабление паразитного излучения гетеродина через входную цепь и антенну.

4. Режекторный фильтр - электронный или любой другой фильтр, не пропускающий колебания некоторой определённой полосы частот, и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы.

5. Смеситель - устройство преобразования частоты, которые из двух сигналов на входе формируют на выходе сигнал с частотой, строго зависящей (обычно равной сумме или разности) от частот входных сигналов.

7,8. Усилитель промежуточной частоты - устройство, обеспечивающее усиление сигнала на промежуточной частоте и избирательность по соседнему каналу.

9. Детектор;

10. Усилитель звуковой частоты - предназначенный для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот. В моей работе УЗЧ построен на микросхеме ВА532, которая обеспечит усиление звукового сигнала до требуемой выходной мощности.

11. Гетеродин.



2. Составление принципиальной схемы приемника

2.1 Выбор и обоснование электрической схемы приемника

2.1.1 Входная цепь

Рис 2.1 Принципиальная схема входной цепи на варикапах

В проектируемом приёмнике используется настроенная антенна. В этом случае для стабилизации значения резонансного коэффициента передачи входной цепи в рабочем диапазоне частот целесообразно использовать трансформаторную связь входной цепи с антенной в режиме удлинения антенной цепи и автотрансформаторную связь с последующим каскадом (УРЧ). Перестройка входной цепи осуществляется с помощью двух варикапов в встречно-последовательном включении (для исключения возможности влияния мощных сигналов на параметры входной цепи).



Рис 2.2. Принципиальная схема входной цепи на варикапе

Параллельный кoлeбaтeльный кoнтyp oбpaзoвaн кaтyшкoй индyктивнocти L4 и ёмкостью варикапа VD3. Рeзoнaнcнaя чacтoтa кoнтypa мoжeт измeнятьcя пpи измeнeнии вeличины oбpaтнoгo нaпpяжeния нa вapикaпe, кoтopoe зaвиcит oт пoлoжeния движкa пoтeнциoмeтpa R4. Для тoгo чтoбы yмeньшить шyнтиpyющee влияниe пoтeнциoмeтpa R3 нa дoбpoтнocть кoнтypa, в цeпь включeн peзиcтop R1, имeющий cpaвнитeльнo бoльшoe coпpoтивлeниe. Тaкжe в cocтaв цeпи включeн paздeлитeльный кoндeнcaтop С3, бeз кoтopoгo вapикaп VD1 oкaзaлcя бы зaмкнyт нaкopoткo чepeз кaтyшкy L4.

Я выберу схему описанную на 2.1 поскольку она обладает более лучшими характеристика.

2.1.2 Усилитель радиочастоты

Входная цепь не обеспечивает должной избирательности по зеркальному каналу, поэтому следует применить УРЧ с резонансной нагрузкой, которой может служить контур, аналогичный контуру входной цепи. Помимо требуемой избирательности усилитель радиочастоты должен обладать также достаточно высоким усилением по мощности, а также малым коэффициентом шума. Исходя из этих условий, выберу в качестве усилителя РЧ схему с ОЭ на СВЧ n-p-n биполярном транзисторе. Схема каскада приведена на рис.2.3.

Рис 2.3. Принципиальная схема УРЧ на

На рисунке 2.4. представлена схема резонансного усилителя, в которой к контуру LC частично подключены как выход транзистора VT1, так вход следующего каскада на транзисторе VT2. В обоих случаях применяется автотрансформаторная связь. Элементы R3, R4 применяются для задания режима работы активного элемента VT1 по постоянному току. При помощи R6, C3 производится необходимая фильтрация по питанию. C4 L1 нагрузка на транзистор VT1, R7 нагрузка на транзистор VT2. R1C1, R5C5 - терм стабилизацией, для исключения влияние температуры на параметры транзосторов.



Рис 2.4. Резонансный усилитель радиочастоты

2.1.3 Режекторнный фильтр

Рис 2.5 Схема режекторного фильтра

Как можно увидеть из схемы он состоит из двух Т образных RC фильтров (ФВЧ и ФНЧ), соединенных параллельно. Этот фильтр имеет нулевой коэффициент передачи на частоте w0 = 1/RC.



Рис 2.6 Схема режекторного фильтра

На центральной частоте требуемого диапазона полное сопротивление последовательной LC-цепи (она включена параллельно нагрузке) минимально, и она оказывает шунтирующее воздействие и ослабляет сигналы. Полное сопротивление параллельной LC-цепи (которая включена последовательно с нагрузкой) на центральной частоте требуемого диапазона максимально, и она препятствует прохождению сигналов.

Я выберу фильтр что изображён на рис 2.5 по причине простоты и не громоздкости каскада

2.1.4 Смеситель, ФСС, УПЧ, Детектор

Данные каскады я решила выполнить на одной интегральной схеме, потому что я моё приёмник по техническому заданию должен быть передвижным. Это означает что его должен быть в состояние перенести человек одной рукой. Были рассмотрены многие интегральные схемы, но в следствии уникальности Т.З. и представленных там параметров было сделать довольно непросто:). И все же одна приблизительно подходит. Это - К174ХА34

Микросхема представляет собой ЧМ-тракт радиоприемного устройства для приема и обработки сигналов с частотной модуляцией УКВ диапазона, а также усиления сигналов низкой частоты.

Выполнена по планарно-эпитаксиальной технологии. Содержит 277 интегральных элементов. Корпус типа 238.18-3

Рис. 2.7 Условное графическое обозначение ИМС К174ХА34

Назначение выводов:

Таблица 2.1.1

фильтр НЧ	1;2
общий (-Uп)	3
напряжение питания (+Uп)	4
контур гетеродина	5
блокировка	6, 15, 18
фильтр СС	7,8, 12, 13
Усилитель ПЧ	9, 10
Уровень напряженности поля	11
Вход ВЧ	14
выход звуковой частоты	16
вход обратной связи	17



Рис 2.8 Типовая схема включения ИМС К174ХА34

Настройка микросхемы на принимаемую станцию в типовой схеме включения осуществляется путем изменения частоты колебательного контура гетеродина с помощью конденсатора переменной емкости или вариометра. Эквивалентная емкость контура гетеродина должна составлять 35 пФ для частоты входного сигнала 69 МГц.

Требуемая избирательность по ПЧ обеспечивается RС-фильтрами и конденсаторами, подключаемыми к выводам 6, 7, 8, 12 и 13. На выводе 11 формируется постоянное напряжение, обратно пропорциональное значению несущей частоты.

Это напряжение может использоваться для индикации напряженности поля в магнитной антенне для плавного включения режима ''Стерео” в стереодекодере. Допускается вход от антенны (с согласующим резистором) подключать последовательно с конденсатором к выводу 14. Вывод 16 является выходом напряжения низкой частоты; допускается подключение нагрузки (R_н ? 100 Ом) непосредственно к этому выводу (например, телефон).

Вывод 18 можно не подключать; при этом выходное напряжение НЧ уменьшится.

К выводу 2 может быть подключена цепь отключения бесшумной настройки, состоящая из выключателя и резистора сопротивлением 10 кОм. При этом чувствительность микросхемы улучшается, однако появляются межстанционные шумы и паразитные каналы приема; входное напряжение может быть не более 200 мВ, а коэффициент гармоник -- не более 10 %.

2.1.5 Усилитель промежуточной частоты

Рис 2.9 Схема УПЧ с ФСС

В ИМС К174ХА34 встроенного усиления недостаточно, поэтому будем истолковать внешней каскад усиления. Предварительное усиление будет обеспечивать полевой транзистор VT1, предварительный каскад выполнен по апериодической схеме, термостабилизацию обеспечивает элементы R3C3, R2 ограничение по току, R4C2 фильтр по питанию.

Основное усиление обеспечивает полевой транзистор V2, термостабилизацию обеспечивает элементы R6C6, колебательный контур собран на CкLк, R7C5 фильтр по питанию.

В качестве ФСС я остановила свой выбор на ПКФ ФП1П-049а

2.1.6 Гетеродин

Принципиально гетеродин может быть выполнен по любой из схем с емкостной, индуктивной, автотрансформаторной обратной связью и т.д.

Гетеродины LC - типа имеют сравнительно высокую стабильность частоты колебаний, выходное напряжение весьма близко к гармоничному, устойчиво работают при значительных изменениях параметров транзисторов и имеют малый коэффициент гармоник.

Для самовозбуждения гетеродина LC - типа необходимо наличие положительной обратной связи (ОС). Сущность самовозбуждения заключается в том, что при включении источника питания конденсатор колебательного контура, включенный обычно в коллекторную цепь транзистора, заряжается (рис 2.7.)

Рис 2.10 Принципиальная схемы видов гетеродинов (а - трансформаторная, б - автотрансформаторная, с - с емкостной обратной связью)

В результате в контуре появляются затухающие автоколебания, часть которых подаются на управляющий электрод активного прибора (в наших примерах - на базу транзистора), образуя положительную ОС. Транзистор усиливая эти колебания пополняет энергию LC - контура и затухающие автоколебания превращаются в незатухающие.
Имеется множество различных схем автогенераторов LC - типа, которые в основном различаются схемой введения сигнала ОС и способом подключения к усилителю колебательного контура.

На рис 2.7. (а) показано подача положительная ОС с помощью обмотки трансформаторной обмотки L2. Напряжение ОС зависит от соотношения витков L1 и L2.

На рис 2.7. (б) приведена автотрансформаторная ОС. Питание Е и выход гетеродина подключены к частям катушки индуктивности L для уменьшения их шунтирующих действий и повышения добротности контура LC.

Гетеродин, показанный на рис 2.7 (в), собран по схеме емкостной трехточки. Эта схема отличается от индуктивной тем, что в ней с качестве делителя используется конденсатор С1, с которого снимается напряжение ОС, а не катушка индуктивности.

2.1.7 Усилитель звуковой частоты

Для преобразования продетектированого высокочастотного сигнала в слышимый для нас звук применяют УЗЧ. В пункте 1.8 я уже упоминала что буду использовать его на ИМС. Необходимым критерием подбора стала нужная выходная мощность, компактность и др. параметры. Я остановила свой выбор на двух схемах - это К174УН31 и TDA2615. Иллюстрации приведены ниже

Рис 2.11 Принципиальная схема включения УЗЧ на ИМС TDA2615



Микросхема TDA2615 представляет собою Hi-Fi двухканальный усилитель низкой частоты.

Напряжение питания = ±7,5...±21 В;

Максимальная выходная мощность по каждому каналу (Vcc = ±12В, КНИ = 0,5%) = 6Вт;

Номинальный коэффициент усиления = 30 дБ;

Защита от короткого замыкания и перегрева

Таблица: 2.1.2

Рис 2.12 Принципиальная схема включения УЗЧ на ИМС ВА532



Микросхема обладает следующими характеристиками:

Напряжение питания = 9...16 В;

Максимальная выходная мощность (Vcc = 13,2В, RL = 4 Ом, КНИ = 10%) = 6,2Вт;

Возможность мостового включения;

Номинальный коэффициент усиления = 55 дБ;

Потребляемый ток в режиме покоя = 35 мА;

Диапазон рабочих температур = -20...+75 С.

Таблица: 2.1.4 Назначение выводов микросхемы:

Я оставила свой выбор на ВА532 поскольку рассматривала её в расчетной части, и ее параметры подходят под Т.З.

2.1.8 Зарядное устройство

Поскольку приёмник переносной то необходимо выбрать схему для заряда аккумуляторной батареи.



Рис 2.13 Структурная схема простейшего зарядного устройства

Напряжение сети проходит через понижающий трансформатор, и выпрямляется диодным мостом, конденсатор С36 необходим для сглаживания импульсов, для стабилизации тока используются элементы VT8, R29, VD3, C37, R30.

Рис 2.14 Принципиальная схема БП с автоматическим отключением

Данная схема почти ни чем не отлючается за исключением индикации заряда и наличием контролера питания, которой регулирует заряд аккамулятора, и прекращает подачу тока по истечении полного его заряда батареи.

Рацианально будет использовать именно эту схему

2.2 Прохождение сигнала по каскадам

С антенны принимаемый сигнал радиостанций поступает на входной колебательный контур, настроенный на середину принимаемого диапазона 88 - 108 МГц, далее на УРЧ и поступает на вход микросхемы (выводы 12).

К другому входу микросхемы (выводы 5) подключен контур гетеродина. Изменением резонансной частоты этого контура приемник настраивают на нужную радиостанцию, где органом настройки является КПЕ.

Вся остальная обработка сигналов - смешение, детектирование, предварительное усиление звукового сигнала осуществляется микросхемой.

Обработанный низкочастотный сигнал станции с вывода 14 микросхемы через резистор и постоянный конденсатор поступает на верхний вывод переменного резистора, выполняющего роль регулятора громкости. С движка переменного резистора сигнал подается на вход УЗЧ приемника, выполненного на низковольтном усилителе мощности К174УН31, специально разработанного для работы в малогабаритной аппаратуре. К выходу УЗЧ через электролитический конденсатор подключена динамическая головка.



3.Расчетная часть

диапазон проектирование приемник

3.1 Детальный расчет усилителя промежуточной частоты

Рис.3

Исходные данные:

Промежуточная частота МГц

Коэффициент усиления

Фильтр сосредоточенной избирательности ФП1П-049а

Полоса пропускания П= 290 кГц. Ослабление за пределами полосы пропускания дБ. Транзистор КП303А:

пФ

пФ

мСм

мСм

В

мА

В

Коэффициент шума дБ

Определяем показатель связи фильтра с усилителем:



Где

Вычисляем индуктивность контурной катушки:

Определяем число витков катушки по формуле

Задаем значения диаметра намотки см и длины намотки см



Индуктивность катушки связи фильтра с контуром:

Число витков катушки связи.

Задаем значения диаметра намотки см и длины намотки см

Принимаем витков.

Емкость контура:

Выбираем конденсатор емкостью 6.8 пФ.

Определяют коэффициент передачи каскада:



Сопротивление в цепи затвора выбираем кОм

Входная проводимость каскада с ФСИ:

Расчет апериодического каскада УПЧ:

Рассчитываем проводимость нагрузки в цепи стока:

Рассчитываем сопротивление резистора :

Выбираем резистор МЛТ-0,125 сопротивлением 510 Ом.

Расчет элементов, обеспечивающих режим по постоянному току.

Сопротивление резистора и определяем по формуле:



Напряжение питания примем равным

Рассчитываем сопротивление фильтров:

Выбираем резисторы МЛТ-0,125 сопротивлением 620 Ом и 91 Ом.

Расчет разделительных, фильтрующих и блокировочных емкостей.

Выбираем мкФ и мкФ

Выбираем мкФ



Выбираем пФ

Сопротивление в цепи затвора выбираем кОм

Входная проводимость УПЧ: мСм.



Заключение

В самом деле, переход в УКВ диапазон открывает перед конструкторами исключительные радиотехнические возможности: существенное расширение участка частотного спектра, отводимое одной радиовещательной станции; замена АМ модуляции частотной модуляцией, а следовательно, резкое повышение помехоустойчивости FM радиоприемников.

Выполнив эту курсовую работу мне помогло выполнение следующих задач:

1. Ознакомится с методическими указаниями;

2. Подобрать литератору по соответствующим темам;

3. Произвести расчетную часть в соответствии с рекомендованной структурой;

4. Подобрать и установить соответствующие ПО;

5. Описать прохождение сигнала по каскадам;

Выполнив эти задачи я смогла достичь следующих целей:

1. Спроектировать переносной приёмник FM диапазона;

2. Подобрать каскады в соответствии с параметрами эскизного расчёта;

3. Сделать детальный расчет усилителя промежуточной частоты;



Список литературы

диапазон проектирование приемник

1.Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник И.В.

2.Новаченко и др. - М.: "Радио и Связь", 1989;

3.Под редакцией Н. Н. Горюнова, «Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам », Москва, Энергия, 1978г;

4.Гавриленко И. И. Радиопередающие устройства. Учебник для морех. Училищ. - 4-е изд.,

5.Бараночников М.Л. Приемники и детекторы излучений. Справочник. - М.: 2017;

6.Ю.В. Марков, А.С. Боков «Проектирование устройств приёма и обработки сигналов»;

7.В. А. Аржанов, А. П. Науменко «Проектирование радиоприёмных устройств»;

8.В.Д. Грошелев «Основы проектирования радиоприёмников»;

Размещено на Allbest.ru