Проектирование радиоприемного устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщения

Кафедра "Радиотехника"

Пояснительная записка к выполнению курсового проекта

по дисциплине СЖАТ

на тему "Проектирование радиоприемного устройства"

Санкт-Петербург 2013

1. Структурная схема радиоприемника с изложением принципов его работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Структурная схема приемника прямого усиления

Приемник прямого усиления состоит из:

1) Антенна

2) Входные цепи

3) Усилитель радиочастоты

4) Детектор

5) Усилитель звуковой частоты

6) Громкоговоритель (динамик)

Назначение этих элементов:

На входе приемной антенны кроме сигнала могут действовать помехи на различных частотах от многих передающих устройств. А входная цепь должна обеспечить некоторую частотную избирательность, с целью ослабления сильных помех и эффекта перекрестной модуляции.

Так же как и входная цепь, УРЧ должен обеспечить частотную избирательность и усиление принятого сигнала, мощность которого на входе приемника намного порядков меньше той, которая необходима для нормальной работы воспроизводящего устройства приемника.

С помощью детектора преобразуется высокочастотной модулированный сигнал в сигнал, мгновенное значение которого изменяется во времени по закону модуляции. Процесс такого преобразования сигнала называется детектированием.

УЗП усиливает выходное напряжение детектора до уровня, необходимого для нормальной работы воспроизводящего устройства.

Динамик воспроизводит переданную информацию, преобразовывает электрический сигнал в звуковой.

радиоприемник электрический каскад

2. Эскизный расчет приемника

2.1 Определение числа и типа избирательных систем тракта, состоящего из входной цепи (В.Ц.) и усилителя радиочастоты (УРЧ), обеспечивающих избирательность по соседнему каналу

Число и тип избирательных систем преселектора (В.Ц. и УРЧ) определяют для приемника прямого усиления, исходя из избирательности по соседнему каналу.

а) Формулы для определения добротности эквивалентного контура и его полосы пропускания (с учетом потерь):

Qкэ=(0,6...0,8)Qк ; ?Fкэ=f0/Qкэ

Рабочая частота по заданию равна 1,8 МГц, а это короткие волны (КВ).

Значение конструктивной добротности контура проселектора Qк в этом диапазоне КВ от 80 до 180.

Выберем Qк=60, тогда добротность эквивалентного контура равна Qкэ=0,6*80=48.

Частота настройки приемника f0=1,8МГц, тогда полоса пропускания равна ?Fкэ=1800000/48=37500Гц=37,5кГц.

б) Число колебательных контуров преселектора:

nПРЕС=1

Выполнение требования по ослаблению помехи с частотой соседнего канала:

оСК=48*(10000/1800000 - 1800000/10000)= 48*(0,0056-180)=-8639,7312

уСК УРЧ =1*10*lg(1+(-8639,7312)2)=1*10*7,873=78,73

2.2 Определение требуемого усиления каскадов приемника

Требуемый коэффициент усиления приемника определяется по напряжению на выходе ПРМ (по заданной выходной мощности и сопротивлению громкоговорителя, обычно оно равно RГР=4 Ом) и чувствительности ПРМ EА:

К0=UВЫХ/ЕА=К0 РЧ КДЕТ К0 УЗЧ

а) UВЫХ=vR*P,

где Р=2 Вт

UВЫХ=v4*2 = 2,83

б) К0=UВЫХ/ЕА,

где ЕА= 5мкВ

К0= 2,83/5*10-6=566000

в) Необходимо обеспечить:

K0 ТРЕБ=(2...3)К0=2*566000=1132000

г) Каскады тракта радиочастоты должны обеспечить коэффициент усиления:

К0 РЧ=К0 В.Ц. * К0 УРЧ .

Для КВ К0 В.Ц. = 0,2...0,6. Ориентировочно К0 УРЧ = 3...5.

К0 РЧ=0,2*3=0,6

д) Усиление звукового тракта (детектора и усилителей звуковой частоты) :

КДЕТ*К0 УЗ=К0 ТРЕБ/К0 РЧ= 1132000/0,6=1886666,67

3. Принципиальная схема и электрический расчет всех каскадов радиотракта

3.1 Расчет входной цепи с внешнеемкостной связью с антенной

Выбирают значение емкости связи в пределах 10...20 пФ на КВ. Расчитывают величину полной емкости входного контура:

С= Ск*Ссв / Ск+Ссв, где Ск=253*102/Lк*f02.

f0 - частота настройки приемника, Lк - индуктивность контура (для КВ - 3мкГн)

Ск = 253*102/ 3*1,8=25300/5,4=4685,19пФ

С=4685,19*10/4685,19+10=46851,9/4695,19=9,98пФ

Определяют характеристическое сопротивление контура:

=2**f0*Lк=2*3,14*1,8*3=33,912

Сопротивление потерь контура:

Rk=/Qкэ=33,912/48=0,7065

Коэффициент передачи входной цепи при резонансе:

К=р2*Qкэ* (Ссв/Ск+Ссв), где р2 =0,1...0,2

К=0,1*48*(10/4685,19+10)=0,0102

3.2 Расчет усилителя радиочастоты

Принимают коэффициент включения контура в коллекторную цепь pк=1

Определяют максимально устойчивый коэффициент усилителя:

КУРЧ уст=6,3 S/f0*CКБ,

где CКБ - емкость коллектор-база транзистора,пФ; S - крутизна характеристики транзистора на рабочей частоте, мА/В.

Выберем тип транзистора КТ368, его характеристика показана в таблице 1.

Таблица 1 Характеристика транзистора

Тип транзистора	S, мА/В	СКБ, пФ	RВХ, Ом	RВЫХ, Ом
КТ3102В	180	0,15	80	80

КУРЧ уст=6,3 180/1,8*0,15=6,3666,67=162,67

Определяют коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением следующего каскада (RВХ) и выходным сопротивлением транзистора (RВЫХ), исходя из условий обеспечения устойчивости:

 1- (2* КУРЧ уст/S RВХ* RВЫХ) = 1- (2*162,67/1800,08*0,08)=1-(325,34/15,44)=1-21,07=-20,1

Определяют конструктивное и эквивалентное затухание контура

к=/QКЭ=-20,1/48=-0,42; э=1/QКЭ=1/48=0,021

5) Определяют характеристическое сопротивление контура:

=0,5 *RВЫХ*(э-к)=0,5*0,08*0,441=0,018 кОм

6) Определяют коэффициент включения контура со стороны следующего каскада p6 :

p6=RВХ*(э-к)/2=0,08*0,441/2*0,018=0,98=0,99

7)Определяют эквивалентную емкость контура:

СКЭ=159/f0*=159/1,8*0,018=159/0,0324=4907,41пФ

8) Определяют индуктивность контура:

Lk=253*102/f02*CКЭ=25300/1,82*4907,41=1,59мкГн

9) Определяют коэффициент усиления усилителя:

КУРЧ=рк*р6*S**QКЭ=1*0,99*180*0,018*48=153,96

КУРЧ уст=162,67; КУРЧ уст> КУРЧ

10) Сопротивление термостабилизации в цепи эмиттера RЭ:

RЭ=ЕЭ/IК,

где ЕЭ=0,8..1,5В, IК=4..6 мА.

RЭ=0,8/0,004=200Ом

Емкость, включенную параллельно RЭ:

СЭ(15..30)*103/f0*RЭ=15*103/1,8*200=41,67 пФ

Сопротивления базового делителя напряжения R2, включенного между базой и корпусом, и R1, включенного между источником питания и базой транзистора:

R2=(V-1)* RЭ*EK/EЭ,

где V=1,5...4 - коэффициент нестабильности;

EK=10В - напряжение источника коллекторного питания

R2=(1,5-1)*200*10/0,8=1250Ом

R1=R2/((EK/EЭ)-1)=1250/(12,5-1)=108,7Ом

Емкость разделительного конденсатора Ср в цепи базы транзистора:

Ср(1...2)*103/f0*RВХ*,

1/ RВХ*=(1/ RВХ)+(1/R1)+(1/R2)

1/ RВХ*=(1/80)+(1/108,7)+(1/1250)=0,0125+0,0092+0,0008=0,0225

RВХ*=1/0,0225=44,44Ом

Ср1*103/1,8*44,44*103=0,013пФ

Номинальные значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов предоставлены в таблице 2.

3.3 Расчет детектора АМ-сигналов

В транзисторных приемниках для детектирования АМ-сигналов используют диодные детекторы.

Для расчета схемы исходными данными являются:

- частота настройки приемника f0 = 1,8МГц

- нормальное и максимальное значение коэффициента модуляции mНОМ=0,3 и mМАКС=0,9

- значения нижней FН=300Гц и верхней FВ=3400Гц частот модуляции

- коэффициенты частотных искажений на нижней и верхней частотах модуляции МН=МВ=1,1...1,2

- значение прямого сопротивления диода rпр

- значения входного сопротивления и входной емкости УЗЧ (при отсутствии справочных данных можно принять СВХ.УЗЧ=20...30 пФ, RВХ.УЗЧ=2,5...5 кОм)

Расчет детектора для режима сильных сигналов.

1. Расчет значений R2 и R1

Сопротивление нагрузки детектора для постоянного тока RПТ =10...20кОм

R2= [RПТ(1-mМАКС)/2]*[1+v1+(4*RВХ.УЗЧ/(1-mМАКС)*RПТ)]

R2=[10*(1-0,9)/2]*[1+v1+(4*2,5/(1-0,9)*10)]=0,5*[1+v1+10]=2,16кОм

R1=RПТ-R2=10-2,16=7,84кОм

2. Рассчитывают сопротивление нагрузки детектора для переменного тока с частотой модуляции:

RН? = R1 + (R2*RВХ.УЗЧ/R2+RВХ.УЗЧ) = 7,84+(2,16*2,5/2,16+2,5)=7,84+(5,4/4,66) = 8,999кОм

3. Входное сопротивление детектора:

RВХ Д ? 0,5* RПТ ?0,5*10=5кОм

4. Выбирают емкость нагрузки из двух условий:

- допустимых линейных искажений на максимальной частоте модуляции:

CН?vM2в-1/2*р*FВ*RПТ=v1,12-1/2*3,14*3400*10000=v0,21/213520000=0,46/213520000=2,15нФ

- малых нелинейных искажений, обусловленных избыточной постоянной времени нагрузки детектора:

CН ?v1-mМАКС2/mМАКС*р*FВ*RПТ=v1-0,81/0,9*3,14*3400*10000=v0,19/96084000=0,44/96084000=4,58нФ=4580пФ

Из двух значений выбирают меньшее и рассчитывают емкости:

C1=Cн/2=2,15/2=1,075нФ=1075пФ

С2=Сн-С1-СВХ.УЗЧ=0,00215-0,001075-0,00000000002=0,001075пФ=1,075нФ=1075пФ

5. Определяют емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции:

Ср?1/2* р*Fн*(R2+RВХ.УЗЧ)*vМН2-1=1/2*3,14*300*(2160+2500)* v1,12-1=1/4023244,84=2,49*10-7=0,0249нФ=24,9пФ

6. Определяют коэффициенты фильтрации напряжения промежуточной частоты элементами схемы детектора:

- фильтром, образованным C1 и RВХ.Д

К'Ф=2* р*fпч*С1*RВХ.Д=2*3,14*465000*1075*10-12*5000=15,7

- фильтром, образованным С2 и R1

К"Ф=2* р*fпч*(С2+СВХ.УЗЧ)*R1=2*3,14*465000*(1075*10-12+20*10-12)*7840=25,07

- общий коэффициент фильтрации

КФ=К'Ф* К"Ф=15,7*25,07=393,6

7.Рассчитывают угол отсечки тока диода:

и=3v3* р*rпр/RПТ

Выберем диод КД 522 с прямым сопротивлением 10,0 Ом.

и=3v94,2/10000=0,21рад=12гр.

Коэффициент передачи детектора:

КД? = sin и/ и + (р*rпр/RН?) = sin12/12+(3,14*10/8999)=0,208/12,003=0,017

8. Напряжение на входе УЗЧ на средних частотах:

UВХ.УЗЧ=UВХ.Д*МНОМ*КД?*(RH?-R1)/RH?=

9. Рассчитывают требуемый коэффициент усиления УЗЧ:

КУЗЧ=(3...5)*UВЫХ.НОМ/UВХ.УЗЧ, где UВЫХ.НОМ=vРНОМ*RГР

3.4 Расчет гетеродина ПРМ

Для УЗЧ следует выбирать ИМС К174УН7,например,она должна обеспечить мощность на нагрузке выходного устройства не меньше заданной.

На ИМС гетеродин может быть выполнен на отдельном транзисторе по схеме простого автогенератора или с кварцевой стабилизацией.

Энергетический расчет автогенератора с емкостной связью (СОС).

Выберем тип транзистора ...

Размещено на Allbest.ru

...