РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Пояснительная записка

к курсовому проекту:

«РАДИОПРИЁМНОЕ УСТРОЙСТВО»

Разработал: Проверил:

студент гр.341201

Курочкин А.Е. Якуш Р.А.

Минск

2006

Содержание

Введение……………………………………………………………....…….3

1. Обоснование требований ТЗ…………………………………..……5

2. Разработка структурной схемы…………….………....……………6

3. Предварительный расчёт…………………….…………………......9

4. Электрический расчёт узлов РПУ……………………………….…6

5. Моделирование узла временного разделения каналов …....……...5

6. Конструктивный расчет корпуса РПУ…..………………….…….47

Заключение…………………………………………..……………..….….51

Список использованной литературы……………...…….….....................52

Приложения……….…………………………………………………........53

ВВЕДЕНИЕ

Радиоприемные устройства входят в состав радиотехнических систем связи, т.е. систем передачи информации с помощью электромагнитных волн

Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства предназначенного для воспроизведения сигналов. Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются: тип схемы, вид принимаемых сигналов, назначение приемника, диапазон частот, вид активных элементов, используемых в приемнике, тип конструкции приемника.

По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления (без регенерации и с регенерацией), сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые на всех диапазонах приемников.

Принимаемые сигналы служат для передачи сообщений или измерения положения и параметров относительного движения объектов. Сигналы могут передавать сообщения от одного источника или нескольких. Для передачи информации используется изменение одного из параметров сигнала по закону изменения информационного сигнала. Используются: непрерывные колебания с изменяемой (модулированной) амплитудой, частотой или фазой; колебания, скачкообразно изменяемые (манипулированные) по амплитуде, частоте, или разности фаз; колебания с изменяемой амплитудой, частотой или фазой, которые обусловлены видеоимпульсами с амплитудной, широтной, временной, или дельта-модуляцией, а также кодовыми группами видеоимпульсов.

По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и другие. Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с АМ (с несущей и боковыми полосами), ОБП (однополосной) и ЧМ или дискретных сигналов с амплитудной манипуляцией, частотной или фазовой. Радиовещательные приемники (монофонические) принимают одноканальные непрерывные сигналы с АМ на длинных, средних и коротких волнах и с ЧМ на ультракоротких волнах. Приемники черно-белых телевизионных программ принимают непрерывные сигналы с АМ и частичным подавлением одной боковой полосы частот и звуковые сигналы с ЧМ. Приемники цветных телевизионных программ принимают также сигналы, создающие цветное изображение. Приемники оконечных станций радиорелейных и телеметрических линий обычно предназначены для приема и разделения каналов многоканальных сигналов с частотным и временным уплотнением.

Приемники промежуточных станций радиорелейных линий (наземных и спутниковых) отличаются от приемников оконечных станций тем, что в них не происходит разделения многоканальных сигналов.

Импульсные радиолокационные приемо-передающие станции обычно излучают зондирующие радиоимпульсы с фиксированными периодами следования, длительностью импульсов, амплитудой и несущей частотой. Приемники таких станций служат для приема части энергии зондирующих сигналов, отраженной от целей. Отраженные сигналы могут быть импульсными или непрерывными, причем информация о целях может содержаться в изменении во времени амплитуды (или отношения амплитуд) и частоты (или спектре) сигналов.

Согласно рекомендации МККР (Международного консультативного комитета по радио) спектр радиосвязи делится на диапазоны. Наиболее широко распространенные приемники работают в диапазоне 30 кГц - 300 ГГц (на волнах 10 км - 1мм).

В качестве активных элементов каскадов приемников, работающих на частотах 30 кГц - 300 МГц, используются полупроводниковые приборы и электронные лампы. Предпочтение отдается полупроводниковым приборам благодаря их преимуществам (малые габаритные размеры и масса; низкие напряжения и токи питания; большой срок службы и механическая прочность).

Приемники конструктивно выполняются из отдельных (навесных) активных и пассивных элементов с печатным или объемным монтажом или из готовых интегральных микросхем, представляющих собой каскады, узлы приемников и даже целые приемники.

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ТЗ

Техническим заданием задан следующий тип сигнала L8AJT:

7. L – излучение с модуляцией по ширине;

8. 8 – два и более канал информации;

9. A – телеграф для слухового приема;

10. J – звук коммерческого качества

11. T – временное уплотнение

Другие данные заданные ТЗ:

· Реальная чувствительность - 100 мкВ;

· Избирательность по соседнему каналу - 50 дБ;

· Избирательность по зеркальному каналу - 90 дБ;

· Коэффициент регулирования АРУ - 85 дБ.

После того, как определен тип модуляции сигнала, следует выбрать диапазон принимаемых частот и рассчитать полосу сигнала. Современные приёмники с ШИМ сигналов работают в диапазонах КВ и УКВ. Поскольку данный приемник является стационарным устройством, выбираем из рекомендованных МККР диапазонов для стационарного КВ приёмника диапазон (4.438 – 4.650) МГц. Данный диапазон обеспечивает дальность приёма днём до 600 км, ночью – до 3000 км. Следует отметить, что дальность практически не зависит от солнечной активности.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ

Расчёт полосы пропускания

Расчёт полосы пропускания приёмника сигналов ШИМ можно вести как для обычного приёмника непрерывных сигналов с АМ, так как ширина спектра определяется верхней частотой информационного сообщения.

Исходные данные:

Fq = 200 – 3000 Гц – ширина спектра информационного сообщения

f0 = 4.565 Мгц – частота несущей принимаемого сигнала

Расчёт числа преобразователей частоты:

Необходимо проверить выполнение условия:

(4.1.1)

где:

fc – частота несущей принимаемого сигнала – fc = f0 = 4.5 МГц

Sзк – требуемая избирательность по зеркальному каналу, число раз 90дБ = 31622раз.

Q – конструктивная добротность избирательных систем. Для LC контуров принимаем Q=100.

∆F – ширина спектра информационного сообщения.

∆F = 2Fmax =6000 (4.1.2)

n – число избирательных систем.

Покажем, что условие (4.1.1) выполняется для n =3 :

(4.1.3)

Действительно 360.9кГц меньше 600кГц. Теперь, зная ширину спектра сигнала, можно определить промежуточную частоту (ПЧ). Причем мы не должны забывать об некоторых условиях, которые накладываются на ПЧ:

1) ПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;

2) ПЧ не должна совпадать с частотой какого либо мощного передатчика;

Существует ряд стандартных значений ПЧ, причем нужно из этого ряда выбрать такую, которая будет попадать в диапазон между 360.9кГц и 600кГц

(4.1.4)

В этот диапазон как раз попадает стандартное значение fпч = 465 кГц. Зная fпч, можно определить частоту гетеродина. Поскольку условие (4.1.1) выполнилось, то одного преобразования частоты будет достаточно. Следовательно, в схеме будет только один гетеродин и один преобразователь частоты. В качестве гетеродина используем цифровой синтезатор частоты со встроенной петлёй ЧАП. Это обеспечит высокую стабильность частоты (нестабильность частоты составит не более 10 ) и облегчит перестройку гетеродина.

Поскольку значение ПЧ меньше минимальной частоты диапазона, преобразование будет нижним, и частота гетеродина определится как:

(4.1.5)

Подставляя значения в формулу (4.1.5), получим:

4.565Мгц – 0.465MГц = 4.1MГц (4.1.6)

Разработка структурной схемы закончена. Далее следует определить требуемое усиление, рассчитать полосу принимаемого сигнала.

Ниже приведены результаты разработки структурной схемы:

· Диапазон принимаемых частот - (4.438 – 4.650) МГц

· Промежуточная частота Fпч = 465кГц

· Частота гетеродина – 4.1МГц

· Число избирательных систем приселектора – n = 2

Расчет УРЧ

Расчет УРЧ начинаем с расчета режима работы транзистора. В таком же режиме будет работать транзистор в преобразователе частоты, а транзисторы в каскадах УПЧ рассчитываются по аналогичной методике.

В качестве усилительного элемента используем транзистор КТ375Б со следующими характеристиками :

Параметр	Значение
Макс.мощность на коллекторе Pk, Вт	0.3
Uкбо, В	30
Uкэо, В	30
Uэбо, В	5
С11, пФ	120
С22, пФ	20
g11, mСм	10
g22, mСм	0.02
h21э	50 – 280
Кш на 10^5 кГц, дБ	не более 5
Iб, мкА	50
ft, МГц	250

Первым делом определяем для диапазона температур (-40…+60)С величину теплового тока:

(5.2.1)

Рассчитываем температурную нестабильность напряжения эмиттер-база, задавшись = 1.8:

(5.2.2)

Рассчитываем температурную нестабильность тока коллектора, задавшись током коллектора для обеспечения необходимого усиления в 10 mА.

(5.2.3)

Питание будем подавать смещением базы через делитель в схеме с эмиттерной термокомпенсацией. Рассчитаем номиналы резисторов смещения.

(5.2.4)

Рассчитаем сопротивление фильтра:

(5.2.5)

Сопротивление фильтра вышло 60 Ом.

Рассчитаем сопротивления базового делителя, обозначив Rд1 нижнее плечо (на землю), а Rд2 – верхнее.

(5.2.6)

(5.2.7)

Значение Rд1 выберем 10 кОм для удобства построения схемы.

Емкости эмиттерного конденсатора Сэ и конденсатора фильтра рассчитаем по формулам:

(5.2.8)

(5.2.9)

На этом расчет режима питания каскада закончен. Далее необходимо определить номиналы элементов избирательных систем и определить к-ты связи последних с транзистором.

Индуктивность контурных катушек УРС принимаем равной индуктивности контурной катушки магнитной антенны:

Lкурс = Lka = 5.2 мкГн

В расчете входной цепи был определен коэффициент связи между антенным контуром и УРС m1=0.8. Определим коэффициент связи с выходным контуром.

Определим коэффициент устойчивого усиления для каскада:

(5.2.10)

Для используемого транзистора КТ375Б Куст = 25

Резонансный коэффициент передачи УРС рассчитывается по формуле:

(5.2.11)

Если подсчитать К для m2 =0.3, то окажется, что К> Куст:

К = 34,24

Куст = 25

Чтобы избежать возбуждения каскада УРС в режим генерации, следует снизить коэффициент усиления. Применение ООС в данном случае расширит полосу пропускания и ухудшит избирательность УРС. Поэтому ослабим связь с выходным контуром до 0.2.

Получим: К= 22.8

Куст = 25

С такой степенью связи каскад будет работать устойчиво.

Определим ёмкости конденсаторов контуров избирательных систем и диапазон перестройки.

(5.2.13)

(5.2.14)

(5.2.15)

Получим следующие значения:

Со = 236 пФ Сmax = 247 пФ Сmin = 225 пФ

Перестройку контура в таком диапазоне легко получить, включив в контур два встречновключенных варикапа. За счет встречно-последовательного включения средняя емкость варикапов изменяется значительно меньше, чем при использовании одного варикапа, к тому же обеспечивается компенсация четных гармоник.

Минимальную емкость контура теперь можно определить из формулы:

Где

С_vdmin – минимальная емкость варикапа при нулевом смещении;

С_пк_min - минимальная постоянная емкость контура;

С_m=8 пФ – емкость монтажа;

C₁=2 пФ – межвитковая емкость катушки;

C_вхсл=11 пФ – входная емкость следующего каскада;

м=0.8 – коэффициент включения первого усилительного каскада в контур.

При использовании в качестве встречновключенных варикапов полупроводниковой матрицы из пары согласованных варикапов при нулевом смещении их рабочая точка стабилизируется и матрица способна обеспечить стабильное ненулевое значение емкости. Основной вклад в емкость контура вносит постоянный конденсатор Спк, включенный параллельно матрице.

Выберем из справочной литературы (9) варикапную матрицу 2В110А с параметрами:

Св, пФ	Кс	Iобр, мкА	Pмакс, мВт	Uобр макс, В	Qв	T,С
12-18	2.5	1	100	45	300	-60…+125

Зная Скmin и Скmax, рассчитанные по формулам (5.30) и (5.31), определим номинал постоянного конденсатора Спк, используя формулу (5.32). Возьмем за начальную емкость варикапной матрицы среднее значение в 15 пФ:

225 = Спкmin + 15 +8+2+8.8

247 = Cпкmax +15*2.5 +8+2+8.8

Cпк = M(Cпкmin, Cпкmax) = 190 пФ

где Кс=2.5 – коэффициент перестройки по частоте варикапной матрицы.

Аналогичная система перестройки может быть поставлена и во входной контур антенны.

Теперь необходимо заменить в схеме катушку связи и контурную катушку УРС на общий блок. Новая катушка будет иметь индуктивность:

(5.2.16)

L’ = 0.5 мкГн

На этом расчет входной цепи и УРС закончен. Принципиальная схема блока представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 Принципиальная схема УРС.

Индуктивность в цепи смещения варикапов номиналом в 100мкГн служит для развязки цепи смещения от переменной составляющей контурного тока и устранения паразитной обратной связи со смесителем через синтезатор частоты. Поскольку обратный ток согласованной матрицы чрезвычайно мал (менее 1мкА), шунтированием контуров магнитной антенны через цепь смещения можно пренебречь.

Расчет интегратора.

В роли интегратора выступает обычная интегрирующая цепочка для выделения импульсов большей длительности (синхроимпульсов). Зададимся что синхроимпульсы должны поступать таким образом что бы в каждый канал поступало 100 информационных, тогда синхроимпульсы должны поступать с частотой Fси=30Гц и иметь длительность равную по времени прохождению 100 информационных импульсов. В качестве интегрирующей цепочки возьмем обычную RC цепь, которая для которой должно выполняться условие Fси= , где . Зададимся сопротивлением в 100Oм и рассчитаем емкость.

(5.7.1)

Таким образом рассчитали, что R=100Oм, а С=300мФ. Принципиальная схема интегрирующей цепи представлена на рисунке 9.

Рисунок 9. Схема интегрирующей цепочки.

Расчет ФНЧ.

Как уже было сказано ранее для демодуляции сигнала с ШИМ нужно пропустить видеоимпульсы через ФНЧ с граничной частотой Fв, где 0.5Fи> Fв >Fmax. Где Fи – частота тактовых периодов, которую следует выбрать выше максимальной частоты спектра сигнала сообщения как минимум в два раза, а обычно от 2.5 до 5 раз. Таким образом Fmax=3000Гц, Fи= 9000Гц. Тогда Fв следует выбрать из периода 4500> Fв >3000. Выберем Fв= 4000Гц . Далее для расчета ФНЧ надо задаться активным сопротивлением нагрузки Rн=100Om. Теперь можем записать:

(5.8.1)

Fв= (5.8.2)

Из () и () можем рассчитать L и С как:

(5.8.3)

(5.8.4)

Таким образом рассчитали, что L=0.05Гн, а С=6мкФ. Принципиальная схема фильтра представлена на рисунке 10.

Рисунок10. Принципиальная схема ФНЧ.

Выбор каскад совпадения.

В качестве каскада совпадения будим использовать D-триггер. На D вход будут подаваться информационные импульсы, а в качестве синхроимпульсов будим использовать сигнал от каскадов МВ. Таким образом при подаче на триггер синхроимпульса он пропустить на вход ДМ информационный сигнал. Использовать будим SN74ALS74N – два синхронных D-триггера. Хотя есть множество микросхем, но используем именно эту из соображений, что у нас два канала , а значит будет необходима два триггера. В других микросхемах четыре или шесть триггеров, которые не нужны. Структурная схема микросхемы представлена на рисунке11.

Рисунок 11. Структурная схема SN74ALS74N

Электрические параметры ИМС SN74ALS74N.

Напряжение питание - 4.5 … 5.5 В

Потребляемый ток не более 8mA

Диапазон рабочих температур от -55 до +125

Максимальное входное напряжение 2В

Ыбор мультивибратора.

В качестве ждущего мультивибратора выберем ИМС SN54L123T от производителя TIX. ИМС представляет собой два ждущих мультивибратора. Ждущий мультивибратор пока есть синхроимпульс, который приходит с интегрирующей цепи, формирует импульс синхронизации на D – триггер. По срезу синхроимпульса запускается второй ждущий мультивибратор, который формирует импульс синхронизации для второго D – триггера. Таким образом происходит разделение входной последовательности информационных импульсов по каналам. Структурная схема микросхемы представлена на рисунке14.

Рисунок 14. Структурная схема микросхемы SN54L123T.

На вход B1 подаются синхроимпульсы с интегратора, с входа Q1 сигнал подается на B2 и на синхровход первого D-триггера. С выхода Q2 синхровход второго D-триггера.

Электрические параметры ИМС SN54L123T.

Напряжение питание - 4.5 … 5.5 В

Потребляемый ток не более 15mA

Диапазон рабочих температур от -55 до +125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта был разработан супергетеродинный приемник, с возможность приема сигналов с временным уплотнение и ШИМ. Приемник содержит цифровой синтезатор частот с цифровой петлей ЧАП и систему усиления АРУ. Каскады временной обработке выполнены на распространенных ИМС, которые доступны и недороги в свободной продаже. Использование ИМС не только облегчает разработку приемника, но и упрощает его настройку т.к. ИМС не требуют её а уже отлажены и работают с заданным параметрам. Использование подобных микросхем особенно актуально в универсальной бытовой технике – музыкальных центрах, телевизорах, автомагнитолах, переносных карманных приемниках и т.п.

Разработанное в ходе выполнения курсового проекта устройство имеет следующие характеристики:

· Реальная чувствительность - 100мкВ

· Динамический диапазон на входе - 85дБ

· Динамический диапазон на входе при АРУ - 5 дБ

Избирательность:

· по соседнему каналу не менее 50дБ

· по зеркальному каналу не менее 90 дБ

· Диапазон принимаемых частот 4.438 – 4.650 МГц

· Промежуточная частота - 468кГц

· Отн.нестабильность гетеродина -

· Напряжение питания всего блока – 9 В

· Коэффициент подстройки гетеродина – 15

· К-т регулирования АРУ – 85 Дб

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проектирование радиоприемных устройств. под ред. А.П. Сиверса Учебное пособие для вузов.- М., «Сов.радио», 1976

2. Овсянников Н.И. Кремниевые биполярные транзисторы – Справочное пособие.-М.:Выш.шк.,1989

3. Рэд Э.Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие: Пер.с нем.-М.:Мир,1989

4. Рэд Э.Т. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная схемотехника: Пер с нем.-М.:1990

Поз.

Обозн

Наименование

Кол

Прим.

Конденсаторы

K50-16 – 220 mkФ

С2,С5

K10-17А – 51 пФ

С4

K10-17А – 100 пФ

С5

K10-17А – 51пФ

С6, С24

K10-17А – 3,9пФ

С7-С9,22

K10-17А – 15пФ

С10, С23

K50-16 – 220 mkФ

С12 С14 25

K50-16 – 680mkФ

С13, С18

K10-17А – 18 пФ

С15, С16

K50-16 – 2,2 mkФ

С19

K50-16 – 680 mkФ

С21, С11

K10-17А – 20пФ

С27, С31

K10-17А – 18пФ

С28, С32

K50-16 – 680 mkФ

С29, С30

K10-17А – 1 пФ

С36

K10-17А – 2,7пФ

С37

K50-16 – 5 mkФ

Резисторы

R1 R6 7 8

С2-29В - 0.125 – 680 Ом ±0,1 %

R2 R3 4

С2-29В - 0.125 – 22 кОм ±0,1 %

R5 R9

С2-29В - 0.125 – 30 кОм ±0,1 %

R10 R13

С2-29В - 0.125 – 220 кОм ±0,1 %

Спецификация

Лит.

Масса

Масштаб

Изм

Лист

№ докум.

Подп. Дата

Разраб.

Астапкович

Пров.

Курочкин

Т.контр

Лист 1

Листов 3

БГУИР гр.341201

Н.контр

Утв.

Поз.

Обозн

Наименование

Кол

Прим.

R11 R15 23

С2-29В - 0.125 – 1 кОм ±0,1 %

R12 R14 16

С2-29В - 0.125 – 220 кОм ±0,1 %

R18 R19

С2-29В - 0.125 – 220 кОм ±0,1 %

R20

С2-29В - 0.125 – 30 кОм ±0,1 %

R21

С2-29В - 0.125 – 22 кОм ±0,1 %

R22

С2-29В - 0.125 – 22 кОм ±0,1 %

R24 R27

С2-29В - 0.125 – 220 кОм ±0,1 %

R29

С2-29В - 0.125 – 1 кОм ±0,1 %

R30

С2-29В - 0.125 – 6,8 кОм ±0,1 %

R31

С2-29В - 0.125 – 470 кОм ±0,1 %

R32 R33

С2-29В - 0.125 – 270 Ом ±0,1 %

R34

С2-29В - 0.125 – 100 Ом ±0,1 %

R35

С2-29В - 0.125 – 1,5 кОм ±0,1 %

R36 К37

С2-29В - 0.125 – 220 Ом ±0,1 %

Индуктивности

EC-24-391К 1.2mkГн ±1 %

L2 L5 L7

EC-24-R70M 0.7mkГн ±1 %

EC-24-R30M 0.3mkГн ±1 %

L4 L6

EC-24-391К 1.2mkГн ±1 %

L8 L13

EC-24-181K 180mkГн ±1 %

L9 L12

EC-24-101K 100mkГн ±1 %

Спецификация

Лит.

Масса

Масштаб Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Астапкович

Пров.

Курочкин

Т.контр

Лист 2

Листов 3

БГУИР гр.341201

Н.контр

Утв.

Поз.

Обозн

Наименование

Кол

Прим.

L10 L11

EC-24-51К 53mкГн ±1 %

L15

EC-24-R70M 0.7mkГн ±1 %

Транзисторы

VT1-VT5

КТ 325 A

Спецификация

Лит.

Масса

Масштаб

Изм

Лист

№ докум.

Подп. Дата

Разраб.

Астапкович

Пров.

Курочкин

Т.контр

Лист 3

Листов 3

БГУИР гр.341201

Н.контр

Пояснительная записка

к курсовому проекту:

«РАДИОПРИЁМНОЕ УСТРОЙСТВО»

Разработал: Проверил:

студент гр.341201

Курочкин А.Е. Якуш Р.А.

Минск

2006

Содержание

Введение……………………………………………………………....…….3

1. Обоснование требований ТЗ…………………………………..……5

2. Разработка структурной схемы…………….………....……………6

3. Предварительный расчёт…………………….…………………......9

4. Электрический расчёт узлов РПУ……………………………….…6

5. Моделирование узла временного разделения каналов …....……...5

6. Конструктивный расчет корпуса РПУ…..………………….…….47

Заключение…………………………………………..……………..….….51

Список использованной литературы……………...…….….....................52

Приложения……….…………………………………………………........53

ВВЕДЕНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ТЗ

Техническим заданием задан следующий тип сигнала L8AJT:

7. L – излучение с модуляцией по ширине;

8. 8 – два и более канал информации;

9. A – телеграф для слухового приема;

10. J – звук коммерческого качества

11. T – временное уплотнение

Другие данные заданные ТЗ:

· Реальная чувствительность - 100 мкВ;

· Избирательность по соседнему каналу - 50 дБ;

· Избирательность по зеркальному каналу - 90 дБ;

· Коэффициент регулирования АРУ - 85 дБ.

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Структурные схемы приемников различаются построением тракта радиочастоты, в котором может осуществляться прямое усиление входных сигналов и усиление их с преобразованием частоты.

В приемниках прямого усиления тракт радиочастоты содержит входную цепь (ВЦ) и усилитель поступающего с антенны радиосигнала – так называемый усилитель радиосигнала (УРС). В этом случае все избирательные цепи настроены на частоту принимаемого радиосигнала, на которой осуществляется усиление. Входная цепь обеспечивает предварительную частотную селекцию до первого каскада УРС, а сам УРС – основную частотную селекцию и детекторное усиление сигналов. Так как обычно необходимы высокая избирательность и усиление, то может потребоваться несколько усилительных каскадов и резонансных контуров. Из-за конструктивной сложности реализации перестройки число контуров редко превышает 3...4. При этом усиление на радиочастоте может оказаться неустойчивым, а селективность недостаточной.

Наибольшее распространение для подавляющего большинства радиосистем различного назначения получила супергетеродинная структура приемника с одно- или многократным преобразованием частоты (Рисунок 1). Часть приемника – преселектор, включающий ВЦ и УРС, подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию по частоте. С выхода преселектора напряжение сигналов и помех поступает на преобразователь частоты (ПЧ), где происходит изменение несущей частоты сигнала

Рисунок 1. Структурная схема приемника супергетеродинного типа

Для этого сигнал и колебания местного генератора - гетеродина (Г) одновременно воздействуют на смеситель (См), представляющий собой нелинейный или параметрический элемент.

В результате на выходе смесителя возникает колебание, содержащие составляющие с частотой сигнала и его гармоник, гетеродина и его гармоник и большое число комбинационных составляющих с частотами (n,m=0,1,2...- целые числа). Одна из этих комбинационных частот используется в качестве новой несущей частоты выходного сигнала и называется промежуточной частотой:

(3.1)

Поскольку сигнал несет в себе полезную информацию, в процессе преобразования частоты эта информация должна сохраняться, то есть ПЧ должен быть линейным. Таким образом, в процессе преобразования частоты происходит перенос спектра сигнала в область промежуточной частоты без нарушения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Частотно-избирательные блоки, расположенные за смесителем, настроены на частоту и называются усилителями сигналов промежуточной частоты (УПЧ). Промежуточная частота всегда фиксирована, не зависит от частоты принимаемого сигнала и выбирается намного ниже частоты сигнала. Поэтому на частоте легко обеспечить требуемое устойчивое усиление. Так как УПЧ не перестраивается по частоте, то это позволяет получить в супергетеродинном приемнике высокую частотную избирательность при неизменной полосе пропускания, а также реализовать оптимальную фильтрацию сигнала от помех, применяя согласованные фильтры на промежуточной частоте.

Приемник многоканальных сигналов с временным уплотнением должен преобразовывать радиоимпульсы в видеоимпульсы; разделить видеоимпульсы, служащие для передачи сообщений по различным каналам, и преобразовать видеоимпульсы, следующие с тактовой частотой, в модулирующее напряжение. После линейного тракта радиоимпульсы промежуточной частоты поступают на входе демодулятора (ДРИ), который в свою очередь преобразует их в видеоимпульсы. Т.е. Uпор ≥Uп При приеме сигналов с ШИМ в качестве ДРИ может выступать амплитудный детектор. Радиоимпульсы синхронизации также преобразуются ДРИ в видеоимпульсы. Они, как правило, отличаются большой длительностью, что позволяет с помощью интегратора (И) и пороговой схемы (ПС) выделить их. Они поступают на ждущий мультивибратор (МВ), который при этом запускается и открывает каскад совпадения (КС), который пропускает соответствующий канал на время приема импульса. Срез импульса МВ1 запускает МВ2, который открывает следующий канал и т.д. Затем приходит следующий синхроимпульс и все повторяется. Для демодуляции сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) необходимо пропустить видеоимпульсы через ФНЧ с граничной частотой Fв, где 0.5Fи>Fв>Fmax. Для ослабления помех нужно использовать двухсторонний ограничитель (ДО) или электронное реле, которое будет перебрасываться во время прохождения напряжения через некоторое пороговое напряжение. Уровень ограничения следует выбрать из условия Uпор ≈ 0.5Uи, где Uи – амплитуда видеоимпульсов. В этом случаи уровень ограничения попадает на участок наибольшей крутизны фронта импульсов, и действие помех станет минимальным. ДО необходимо включить между КС и ДРИ, тем самым уменьшая необходимое число активных элементов. В итоге структурная схема приемника будет выглядеть как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема многоканального приемника с ШИМ и временным уплотнением.

При расчёте структурной схемы необходимо определить число преобразователей частоты, определить промежуточные частоты и частоты гетеродинов, к-ты передачи блоков УРС, ПЧ и УПЧ, чтобы обеспечить на выходе тюнера достаточный уровень сигнала для работы усилителя.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ

Расчёт полосы пропускания

Исходные данные:

Fq = 200 – 3000 Гц – ширина спектра информационного сообщения

f0 = 4.565 Мгц – частота несущей принимаемого сигнала

Расчёт числа преобразователей частоты:

Необходимо проверить выполнение условия:

(4.1.1)

где:

fc – частота несущей принимаемого сигнала – fc = f0 = 4.5 МГц

Sзк – требуемая избирательность по зеркальному каналу, число раз 90дБ = 31622раз.

Q – конструктивная добротность избирательных систем. Для LC контуров принимаем Q=100.

∆F – ширина спектра информационного сообщения.

∆F = 2Fmax =6000 (4.1.2)

n – число избирательных систем.

Покажем, что условие (4.1.1) выполняется для n =3 :

(4.1.3)

1) ПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;

2) ПЧ не должна совпадать с частотой какого либо мощного передатчика;

(4.1.4)

(4.1.5)

Подставляя значения в формулу (4.1.5), получим:

4.565Мгц – 0.465MГц = 4.1MГц (4.1.6)

Ниже приведены результаты разработки структурной схемы:

· Диапазон принимаемых частот - (4.438 – 4.650) МГц

· Промежуточная частота Fпч = 465кГц

· Частота гетеродина – 4.1МГц

· Число избирательных систем приселектора – n = 2

Дата: 2019-07-30, просмотров: 241.

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒