Разработка вещательного приёмника, работающего в диапазоне средних волн с амплитудной модуляцией
Расчет полосы пропускания преселектора. Выбор структуры его каскадов, числа избирательных контуров, типа аналоговых интегральных микросхем. Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты. Электрическая принципиальная схема приемника.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2014 |
| Размер файла | 188,7 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. Проектирование структурной схемы приёмника
1.1 Анализ исходных данных
1.2 Расчет полосы пропускания преселектора
1.3 Выбор и расчет структуры каскадов преселектора, числа избирательных контуров
1.4 Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты
1.5 Выбор типа аналоговых ИМС
1.6 Расчёт реальной чувствительности приёмника
1.7 Составление структурной схемы приёмника
2. Электрический расчёт принципиальной схемы приёмника
2.1 Расчёт входной цепи
2.2 Расчёт внешнего усилителя радиочастоты
2.3 Расчёт радиотракта, выполненного на ИМС
2.4 Расчёт амплитудного детектора
2.5 Расчёт цепи автоматической регулировки усиления
2.6 Составление принципиальной схемы приёмника
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Радиоприёмным называется устройство, предназначенное для приёма сообщений, передаваемых с помощью электромагнитных волн. Радиоприёмное устройство состоит из приёмной антенны, радиоприёмника и оконечного устройства. В приёмной антенне под действием электромагнитного поля возникают электрические колебания, которые являются входными сигналами для приёмника. В качестве оконечного устройства, воспроизводящего или регистрирующего переданные сообщения, используют громкоговоритель, кинескоп, буквопечатающий аппарат, электронно-вычислительные устройства и т. д.
Основными функциями, выполняемыми приёмником, являются: улавливание радиоволн, их преобразование, фильтрация от помех, усиление, детектирование, и воспроизведение принятого сообщения.
Задача данного курсового проекта - разработка вещательного приёмника, работающего в диапазоне СВ с амплитудной модуляцией. Необходимо разработать структурную схему и произвести расчет принципиальной схемы приемника.
Структурная схема приёмного устройства составляется на основе предварительного расчёта, который включает в себя определение числа контуров преселектора и их добротности, выбор типа и числа фильтрующих систем тракта промежуточной частоты, определение числа каскадов и выбор типа активных элементов (типа транзисторов или интегральных микросхем).
1. Проектирование структурной схемы приёмника
1.1 Анализ исходных данных
По курсовому заданию необходимо разработать радиовещательный приемник АМ сигналов, имеющий следующие параметры:
ь диапазон принимаемых частот CВ - (0.525…1.0) МГц
ь чувствительность Е = 0.35 мВ/м
ь избирательность по зеркальному каналу дБ
ь избирательность по соседнему каналу дБ
ь полоса пропускания усилителя промежуточной частоты (УПЧ)
на уровне 0,5 (6 дБ) П 0,5 = 10 кГц
ь напряжение источника питания Е = 12.6 В
ь максимальная рабочая температура Т 0max = 45 0С.
Из анализа исходных данных следует, что требуется спроектировать супергетеродинный радиовещательный приемник сигналов непрерывных сообщений с изменяющейся амплитудой (АМ), CВ диапазона.
В радиовещании стандартно-модулированный сигнал, при АМ глубина модуляции несущей m=0.3; отношение сигнал/шум составляет 20дБ.
Чувствительность приемника по полю, характеризуется напряженностью поля, создаваемого в месте приема стандартно-модулированным сигналом, воздействие которого на приемную антенну развивает в приемнике, настроенного на частоту сигнала, стандартную выходную мощность при заданном соотношении сигнал/шум.
Избирательность приемника, характеризует способность приемника определять полезный сигнал на частоте настройки от мешающих сигналов. В супергетеродинном приемнике различают избирательность по зеркальному каналу (частота сдвинута относительно частоты настройки в сторону больших частот на величину двойной промежуточной частоты при fг>fc), и избирательность по соседнему каналу (частота отличается от частоты настройки при АМ на ± 9кГц (ГОСТ)).
При выборе структурной схемы радиоприемника следует предусмотреть систему регулировок, которая обеспечит:
ь настройку радиоприемника на частоту принимаемого сигнала. При этом выполнить сопряжение настроек контуров сигнала и гетеродина при настройке приемника с помощью одной ручки.
ь ручную и автоматическую регулировку усиления.
1.2 Расчет полосы пропускания преселектора
Полоса пропускания преселектора определяется с учетом нестабильности частоты принимаемого сигнала, гетеродина и реальной неточности сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина. При безподстроечной настройке ширина полосы пропускания преселектора равна:
, (1.2.1)
где Пс = Пупч = 9,5 кГц - ширина спектра частот принимаемого сигнала (полоса пропускания УПЧ на уровне 6 дБ);
Максимальный уход частоты настройки преселектора:
, (1.2.2)
где - относительная нестабильность частоты принятого сигнала (ГОСТ);
- относительная нестабильность частоты гетеродина (если используется гетеродин на транзисторах, многодиапазонный, однокаскадный с плавной перестройкой);
- относительная нестабильность частоты колебательного контура;
fв = 1.0 МГц - верхняя частота диапазона;
МГц - максимальная частота гетеродина,
где - промежуточная частота;
- неточность сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина, определяется как:
, (1.2.3)
где - коэффициент перекрытия рассчитываемого поддиапазона с учетом (23) запаса по перекрытию, определим как
(1.2.4)
где , , тогда коэффициент перекрытия равен:
.
(1.2.5)
где fср - средняя частота диапазона.
.
Тогда неточность сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина:
кГц.
Теперь можно определить максимальный уход частоты настройки преселектора в соответствии с формулой (1.4.2):
Ширина полосы пропускания преселектора в соответствии с формулой (1.2.1) равна:
кГц.
1.3 Выбор и расчет структуры каскадов преселектора, числа избирательных контуров
Главной целью предварительного расчёта тракта радиочастоты является расчет числа резонансных контуров и их эквивалентной добротности Qэ, исходя из требуемой величины избирательности по зеркальному каналу Sе.зк и из допустимой неравномерности АЧХ в полосе пропускания. Необходимо выбрать такое значение эквивалентной добротности Qэ чтобы удовлетворить оба эти требования, т.е.
Qэ.з Qэ Qэ.п (1.3.1)
Заданную избирательность по зеркальному каналу Sе.зк обеспечивают использованием одного или двух контуров в преселекторе радиоприемника. Рассчитаем необходимую добротность.
Заданная величина избирательности по зеркальному каналу дБ или в разах
.
Как известно, зеркальный канал отстоит на удвоенную промежуточную частоту 2fпр от частоты принимаемого сигнала. В диапазоне средних волн всегда используется верхняя настройка гетеродина и следовательно, относительная расстройка по зеркальному каналу определится как:
(1.3.2)
Эквивалентная добротность контура по зеркальному каналу, исходя из требуемой величины избирательности по зеркальному каналу (т.к. "1) равна:
(1.3.3)
В диапазоне СВ собственная добротность контура лежит в пределах 60...80, а величина коэффициента , показывающего во сколько раз уменьшается добротность контура при включение его в схему, для полевого транзистора находится в приделах 1.1…1.2.
При этом эквивалентная добротность контура определяется как отношение:
(1.3.4)
Для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу необходимо выполнение условия:.
Таким образом, , следовательно, избирательность по зеркальному каналу обеспечить не удается и необходимо применить два контура. Будем использовать два одинаковых одиночных контура. Эквивалентная добротность каждого контура:
(1.3.5)
В этом случае, следовательно, условие выполняется.
Если во входной цепи используется двухконтурный полосовой фильтр, то требуемую эквивалентную добротность контуров для обеспечения заданной избирательности , при условии одинаковых контуров, и критической связи между ними:
.
Необходимо также, чтобы выполнялось еще одно условие: , т.е. эквивалентная добротность контура с учетом заданной неравномерности АЧХ должна быть больше эквивалентной добротности контура. Неравномерность для диапазона СВ составляет (2…4) дБ. Задаёмся дБ или в разах:
(1.3.6)
Определим одного контура:
(1.3.7)
Поставленное условие не выполняется, т.е. .
Следовательно, будем использовать во входной цепи двухконтурный полосовой фильтр. В этом случае эквивалентная добротность контура с учетом заданной неравномерности АЧХ:
(1.3.8)
Таким образом, условие (1.3.1) выполняется: 7.96 Qэ 86.5
1.4 Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты
Для обеспечения необходимой избирательности в тракте промежуточной частоты супергетеродинного приемника может быть использовано два принципа: первый заключается в распределении избирательности и усиления между всеми каскадами УПЧ, второй когда необходимая избирательность по соседнему каналу создается фильтром сосредоточенной избирательности (ФСИ).
С точки зрения качества функционирования приемника второй принцип является, безусловно, перспективным. При этом необходимая избирательность по соседнему каналу создается ФСИ, включаемым после смесителя, а требуемое усиление обеспечивается последующими каскадами УПЧ со слабой избирательностью. Такая система, как показывает практика построения радиовещательных приемников, является наиболее подходящей по большинству основных показателей, чем система с распределенной избирательностью. Это повышает стабильность АЧХ, уменьшает перекрестные искажения и интермодуляцию, упрощает построение схемы приёмника при использовании ИМС.
В качестве ФСИ применяют высокоизбирательные фильтрующие цепи: LC-фильтры сосредоточенной селекции, пьезокерамические фильтры, пьезоэлектрические (кварцевые) и фильтры на поверхностных акустических волнах. Для 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) для ФСИ составляет 200…300. Примем =200.
Определим необходимую добротность ПКФ и сравним её с конструктивно реализуемой:
(1.4.1)
Условие , т.е. 200 > 131.5 выполняется.
Рассчитываем коэффициент обобщенной расстройки:
(1.4.2)
Рассчитываем коэффициент обобщенного затухания:
(1.4.3)
По графикам (Рисунок 3,3а) приведенных в [1] определяем ослабление соседнего канала, даваемое одним звеном ФСИ Se.ск и рассчитывают требуемое количество звеньев ФСИ:
(1.4.4)
Количество контуров ФСИ должно быть на один больше числа звеньев, т.е. равно N+1 (5+1=6), так как два крайних контура являются согласующими полузвеньями.
Использование 6-ти звеньев LC-цепочек не экономично, и альтернативой было бы использование ПКФ. Он имеет небольшие размеры, малый вес, а также обеспечит высокую избирательность по соседнему каналу. преселектор приемник микросхема тракт
Выбор типа ПКФ осуществляется по следующим показателям:
ь ослабление сигнала соседнего канала Seск (дБ),
ь полоса пропускания тракта Ппч (кГц),
ь номинальное значение промежуточной частоты ,
ь неравномерность на границе полосы пропускания фильтра фси (дБ).
Из таблицы 3.3 [1] выбираем пьезокерамический фильтр ПФ 1П-022 со следующими основными параметрами:
ь средняя частота полосы пропускания: 465±2 кГц;
ь полоса пропускания по уровню -6 дб: (10.5…14.5) кГц;
ь неравномерность в полосе пропускания: 2 Дб;
ь вносимое затухание в полосе пропускания, не более: 9.5 Дб;
ь избирательность при расстройке от средней частоты 9 кГц, не менее: 26 дБ;
ь входное и выходное сопротивление: 2±10 % кОм
Таким образом, выбранный фильтр обеспечивает необходимую избирательность по соседнему каналу.
1.5 Выбор типа аналоговых ИМС
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 [1], которая предназначена для построения на её 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 238.16-2. Основные электрические параметры данной микросхемы следующие:
ь напряжение источника питания: Uп= 9 0.9 В;
ь потребляемый ток при Uп= 9 В: Iпотр=16 мА;
ь чувствительность при с/ш=26 дБ: 20 мкВ;
ь напряжение на выходе преобразователя частоты: Uпч=60 мВ;
ь входное сопротивление УРЧ: Rвх урч3 кОм;
ь входная емкость УРЧ: Cвх урч < 10 пФ;
ь крутизна преобразования смесителя, при Uмг=100 мВ: 30 мА/В;
ь выходное сопротивление смесителя: Rвых см=30 кОм;
ь выходная емкость смесителя: Свых см=15 пФ;
ь входное сопротивление УПЧ: Rвх упч=3 кОм;
ь выходное сопротивление УПЧ: Rвых упч=60 кОм;
ь коэффициент шума УРЧ: 6 дБ;
ь глубина регулировки АРУ для УРЧ: 40 дБ;
ь глубина регулировки АРУ для ПЧ: 60 дБ;
ь температура окружающей среды: от - 25 0С до +55 0С;
ь диапазон рабочих частот по входу: 0,15...30 МГц.
Если чувствительность приемника с использованием внутреннего УРЧ ИМС недостаточна, то можно применить дополнительный внешний УРЧ.
Рисунок 1.1 - Структурная схема ИМС К 174ХА 2
ИМС содержит: усилительный сигнал радио частоты А 1 с системой АРУ А 2. Смеситель UZ 1, усилитель промежуточной частоты А 4 с системой АРУ А 5, гетеродин G1 стабилизатор А 3.
1.6 Расчёт реальной чувствительности приёмника
Реальная чувствительность приемника рассчитывается по формуле:
мкВ, (1.6.1)
где мВ/м - чувствительность в единицах напряженности поля (В/м),
м - действующая высота антенны (для магнитной антенны м).
1.7 Составление структурной схемы приёмника
после выбора типа избирательных цепей преселектора и тракта ПЧ, транзисторов и АИМС составляется структурная схема приёмника, способного обеспечить заданные технические показатели.
Ориентировочно значение коэффициента передачи для входной цепи с ферритовой антенной, работающей на каскад с полевым транзистором . Примем . Умножая коэффициент передачи входной цепи на выходное напряжение антенны, получим напряжение на входе микросхемы:
мкВ. (1.7.1)
Чувствительность микросхемы К 174ХА 2 20мкВ, но учитывая запас в 3 раза, можно сделать вывод, что нам необходим внешний УРЧ. В качестве внешнего УРЧ будем использовать апериодический усилитель на полевом транзисторе. 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.
Рисунок 1.2 - Структурная схема приёмника: ВЦ - входная цепь, электрическая цепь, связывающая антенну со входом УРЧ. Предназначена для передачи энергии сигнала от антенны к УРЧ, для частичной избирательности по побочным каналам приема и в меньшей степени по соседнему; УРЧ - усилитель радио частоты - это каскады, осуществляющие усиление сигнала и частотную избирательность на частоте принимаемого сигнала; ПЧ - преобразование частоты (смеситель) нужен для преобразования высокочастотного принятого сигнала в сигнале промежуточной частоты, включая в себя смеситель и гетеродин; ФСС - фильтр сосредоточенной селекции, система из высокодобротных контуров включенных последовательно; УПЧ - усилитель промежуточной частоты. Усиливает сигнал до необходимой величины, обеспечивающую основную избирательность по соседним каналам приема; Д - детектор, устройство для преобразования модулированного высокочастотного сигнала в первичный электрический сигнал
2. Электрический расчёт принципиальной схемы приёмника
2.1 Расчёт входной цепи
Расчёт входного устройства включает в себя определение элементов колебательного контура, выбор и расчёт связи контура с антенной и первым активным элементом (АЭ) приёмника, а также расчёт основных характеристик входной цепи (ВЦ). Такими характеристиками являются зависимость коэффициента передачи от частоты, избирательность по зеркальному каналу и неравномерность в полосе пропускания. Исходными данными для расчёта являются:
1. Диапазон рабочих частот с учетом запаса по перекрытию fН' = 0.5МГц, fВ' =1.05МГц.
2. Параметры антенны с заданным разбросом: RА = 20 Ом, LА = 25 мкГн, CА = (50…200) пФ.
3. Параметры полевого транзистора: пФ; кОм.
4. Эквивалентная добротность контура: QЭ = 60.87.
5. Полоса пропускания преселектора при заданной неравномерности : ППРЕС =14.24кГц.
6. Избирательность по зеркальному каналу Sе.зк = 42дБ.
Произведем расчёт элементов колебательного контура преселектора.
На рисунке 2.1 приведена схема двухконтурной входной цепи. Варикапы играют роль переменной емкости в данной схеме. В каждом контуре емкость варикапа Ск для настройки на заданную частоту выбирается так, чтобы контур перекрывал заданный по частоте диапазон приемника.
, (2.1.1)
где коэффициент диапазона с учетом запаса по перекрытию (определен ранее), тогда
.
Выбираем варикап КВ 119А, со следующими параметрами:
емкость = 225 пФ, при В.
емкость = 15 пФ,при В.
постоянное обратное напряжение: 12 В.
Отношение к составляет 15, что соответствует условию предела.
После выбора элемента настройки СК необходимо выбрать схему контура входного устройства.
Для этого рассчитывается добавочная ёмкость СД=, включаемую параллельно элементу настройки:
(2.1.2)
Эта емкость складывается из емкости подстроечного конденсатора СП и емкости ССХ, состоящей из емкости монтажа СМ = (5…15) пФ, распределенной емкости катушки индуктивности СL = (2…5) пФ. Далее определяем индуктивность контура LК:
(2.1.3)
Конструктивная добротность контуров.
Конструктивная добротность контуров при большом входном сопротивлении первого АЭ (полевого транзистора) берётся в пределах :
(2.1.4)
Средняя частота диапазона.
fCP = МГц (2.1.5)
Сопротивление связи между контурами на средней частоте.
Ом, (2.1.6)
где - параметр связи между контурами на средней частоте;
.
Взаимоиндукция между катушками фильтра.
Гн (2.1.7)
Коэффициент связи.
(2.1.8)
Емкость конденсатора связи:
нФ, (2.1.9)
Коэффициент трансформации между вторым контуром и АЭ на верхней частоте диапазона из условия смещения настройки контура при изменении входной емкости Свх на Свх =(0,3…0,4) Свх:
, (2.1.10)
где ,
Qк - максимальная конструктивно-реализуемая добротность контура; Qэ - эквивалентная добротность, рассчитанная исходя из избирательности по зеркальному каналу;
пФ;
пФ.
Т.к. n1, берем n = 1, т.е. полное подключение контура к входу АЭ.
Эквивалентные затухания и добротности контуров фильтра на нижней частоте диапазона:
(2.1.11)
(2.1.12)
, (2.1.13)
гдеОм;
мкСм (2.1.14)
(2.1.15)
Эквивалентные затухания и добротности контуров фильтра на верхней частоте диапазона:
(2.1.16)
(2.1.17)
, (2.1.18)
где кОм,
.
(2.1.19)
Эквивалентная добротность полосового фильтра на нижнем и верхнем конце диапазона:
, (2.1.20)
. (2.1.21)
Величина сопротивления связи на нижней и верхней частоте диапазона:
Ом, (2.1.22)
Ом. (2.1.23)
Параметр связи между контурами на нижней и верхней частоте диапазона:
, (2.1.24)
. (2.1.25)
Неравномерность в полосе пропускания Ппрес на нижнем конце диапазона.
Неравномерность на краю полосы пропускания по отношению к максимальным точкам резонансной кривой:
, (2.1.26)
где
- обобщенная нормированная расстройка на краю полосы пропускания;
(2.1.27)
- нормированная расстройка максимальных точек резонансной кривой.
Определяем избирательность по зеркальному каналу ВЦ на верхнем конце диапазона.
(2.1.28)
где
(2.1.29)
Определяем неравномерность в полосе пропускания преселектора на верхнем конце диапазона.
, (2.1.30)
где ,
. (2.1.31)
Рассчитываем коэффициент передачи ВЦ на нижней и верхней частоте диапазона.
, (2.1.32)
. (2.1.33)
Неравномерность передачи ВЦ по диапазону.
(2.1.34)
18. Резисторы в цепи питания.
(2.1.35)
(2.1.36)
(2.1.37)
19. Индуктивность резонансного контура входной цепи (ферритовой антенны).
; (2.1.35)
Выведем формулу для нахождения индуктивности:
(2.1.36)
По графику находим, что для изготовления индуктивности такой величины необходимо выполнить 20 витков катушки, выполненной на цилиндрическом сердечнике из феррита модели 700,диаметром и длиной (мотка выполняется проводником диаметром ).
Найдём действующую длину антенны.
; (2.1.37)
;
;
;
W-число витков =20
Рассчитаем напряжение на входе микросхемы при ферритовой антенне
;
где ; (2.1.38)
;
Рисунок 2.1 - принципиальная схема входной цепи
2.2 Расчёт внешнего усилителя радиочастоты
Выбор значения RЗ и точки покоя.
Значение резистора RЗ = R5 должно быть достаточно большим, чтоб он не шунтировал контур входной цепи, но увеличение резистора RЗ 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, (2.2.1)
где IС НАЧ - начальный ток стока при UЗИ 0 = 0;
UОТС - напряжение отсечки.
Определяем падение напряжения на RC = R6 и RФ =R1:
В, (2.2.2)
где В
Большую часть полученного значения отводим на , т.е. 2,5 В, следовательно, В.
Рассчитываем значения и :
Ом, (2.2.3)
Берем R6 = 150 Ом.
Ом (2.2.4)
Берем R1 = 47 Ом.
Определяем значение резистора RИ = R8, конденсаторов СИ = C6, СФ = C5, СР = C7:
Ом (2.2.5)
Берем R8 = 22 Ом.
Блокирующий конденсатор в цепи истока:
мкФ (2.2.6)
Берем C7 = 3.6 мкФ.
мкФ (2.2.7)
Берем C1 = 1.8 мкФ.
Значение разделительного конденсатора:
нФ, (2.2.8)
где кОм - входное сопротивление каскада, следующего за СР.
Берем C3 = 27 нФ.
Найдём коэффициент усиления:
(2.2.9)
где ,
где См,
пФ.
Рисунок 2.2 - Схема усилителя радиочастоты на полевом транзисторе
2.3 Расчёт радиотракта, выполненного на ИМС
Первый каскад микросхемы - апериодический; усиленный сигнал подаётся в смеситель, в выходную цепь которого через согласующий контур включен фильтр сосредоточенной селекции.
Схема подключения пьезокерамического фильтра к смесителю показана на рисунке 2.3.
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.
ь определяем полосу пропускания широкополосного контура (ШПК) выходной цепи усилительного элемента, исходя из условия :
кГц (2.3.1)
ь Выбираем емкость конденсатора контура. Для вещательных приёмников при кГц пФ. Выбираем пФ.
ь Определяем параметры контура.
Эквивалентная проводимость контура:
мкСм, (2.3.2)
где 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 приделов: = (37) пФ;
индуктивность контура:
мкГн (2.3.3).
Собственная (конструктивная) проводимость ШПК:
мкСм, (2.3.4)
где можно выбрать как (80100.)
Определяем коэффициенты подключения ШПК к выходной цепи смесителя () и к входу ПКФ () из условий согласования выходного сопротивления смесителя с входным сопротивлением ПКФ и обеспечения нужной ширины полосы пропускания широкополосного контура:
, (2.3.5)
где См - входная проводимость ПКФ.
, (2.3.6)
где ;
мкСм - выходная проводимость смесителя.
Так как значение m получается больше единицы, то выполняется полное включение контура, а нужная полоса пропускания обеспечивается использованием шунтирующего резистора RШ:
мкСм (2.3.7)
Откуда кОм. Принимаем кОм.
Рассчитываем индуктивность связи:
мкГн, (2.3.8)
где - коэффициент связи принимается для многослойных катушек 0.40.6.
Определяется сопротивление резистора, включенного на выходе пкф:
кОм, (2.3.9)
где См - выходная проводимость фильтра;
См - входная проводимость следующего каскада.
Выбираем R = 5.6кОм.
Определяем крутизну преобразователя из таблицы П 2 [1]:
для микросхемы К 174ХА 2 мА/В при мВ.
Определяем коэффициент усиления высокочастотной части микросхемы, нагруженной на ПКФ:
, (2.3.10)
где - коэффициент передачи ПКФ, определяется как величина, обратная затуханию в полосе пропускания ПКФ (таблица 3.3 [1]).
2.4 Расчёт амплитудного детектора
Выходной УПЧ микросхемы К 174ХА 2 выполняется с открытым коллектором транзистора, к которому подключается внешний широкополосный контур. Связь детектора с ШПК непосредственная. Выполним расчет детектора на диоде Д 9Б.
Наличие в схеме резистора = R20 (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 = C20.
Величина шунтирующей ёмкости рассчитывается по формуле:
мкФ (2.4.1)
Выбираем типовое значение мкФ.
Разделительную емкость = C24 рассчитываем по формуле:
мкФ (2.4.2)
Общую величину сопротивления нагрузки определяем исходя из условий получения малых нелинейных искажений. Выбираем микросхему УНЧ К 174УН 5, ее входное сопротивление =50 кОм.
кОм (2.4.3)
При этом принимаем:
кОм; кОм
Общую емкость нагрузки определяем из условия отсутствия нелинейных искажений вследствие инерционности нагрузки.
нФ, (2.4.4)
где Гц - высшая модулирующая частота;
- коэффициент модуляции.
нФ
Вычисляем входное сопротивление детектора:
кОм, (2.4.5)
при
Выбираем резонансное сопротивление нагруженного контура УПЧ:
кОм (2.4.6)
При полном включении эквивалентное сопротивление определяем по формуле:
кОм (2.4.7)
Величина может быть определена как:
, (2.4.8)
Определяем характеристическое сопротивление контура:
Ом (2.4.9)
Тогда полная емкость контура:
нФ (2.4.10)
Рассчитываем емкость, подключенную к (L9):
нФ, (2.4.11)
где пФ - выходная ёмкость ИМС, относительно точек подключения детектора;
пФ - емкость монтажа, равна (510) пФ.
Выбираем типовое значение нФ.
Рассчитываем индуктивность контура LK =L9:
мкГн (2.4.12)
Коэффициент передачи детектора (для средних частот модуляции):
(2.4.13)
где кОм,
где Rобр = 40 кОм, мА/В,
Uобр = 1В, Iобр = 250мкА, U = 1В, I = 40мА - параметры диода (справочные данные).
Тогда ,
Коэффициент передачи детектора:
.
Рисунок 2.4 - Схема амплитудного детектора
2.5 Расчёт 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.
Основная цепь АРУ, охватывающая только тракт промежуточной частоты (рисунок 2.4), обеспечивает глубину регулировки усиления УПЧ до 60дБ.
Для расчёта элементов АРУ необходимо задаться значением постоянной времени фильтра ару. Для радиовещательных приёмников АМ сигналов принимается:
с.
Для того чтобы цепь АРУ не шунтировала нагрузку по модулирующей частоте, должно выполняться условие
кОм, (2.5.1)
мкФ. (2.5.2)
2.6 Составление принципиальной схемы приёмника
Принципиальная схема, разработанного приёмника, приведена на рисунке 2.5.
Спецификация элементов приведена в таблице 2.1.
Краткое описание работы схемы:
При приёме программы радиовещательной станции в диапазоне СВ радиочастотный сигнал наводится на встроенную антенну и выделяется двухконтурной входной цепью, собранной на элементах L1, L2, L3, L4, C1, C2, C3, VD1, VD2. Настройка входного контура на частоту принимаемого сигнала осуществляется с помощью варикапов VD1, VD2.
Выделенный входным контуром радиочастотный сигнал поступает на предварительные внешние усилители радиочастоты, где усиливается до требуемой величины чувствительности микросхемы DA1 (К 174ХА 2). Далее сигнал поступает на вход микросхемы DA1.
Рисунок 2.6 - Принципиальная схема приёмника
Гетеродин выполнен на элементах микросхемы DA1. Перестройка по диапазону осуществляется варикапом VD3.
Сигнал гетеродина подаётся на вход смесителя микросхемы DA1. С контура нагрузки смесителя L7, L8, C16 сигнал промежуточной частоты (465 кГц) поступает на ПФ Z1 (ПФ 1П-023), который служит для обеспечения необходимой избирательности по соседнему каналу.
С выхода ПКФ Z1 сигнал ПЧ поступает на вход УПЧ микросхемы DA1 (вывод 12). Сигнал, усиленный УПЧ, снимается с контура L9, C19 и поступает на амплитудный детектор на диоде VD4 (Д 9Б).
Заключение
В данном курсовом проекте в соответствии с заданием был разработан приемник, работающий в диапазоне СВ (0.5…1.0 МГц) с амплитудной модуляцией. Приемник состоит из одноконтурной входной цепи, служащая для передачи принятого антенной сигнала на вход первого усилительного каскада (УРЧ) и для предварительной фильтрации от помех. В качестве УРЧ использованы апериодические усилители на полевом транзисторе. Смеситель и гетеродин, образующие преобразователь частоты (ПЧ) находятся в составе используемой в данном проекте микросхемы К 174ХА 2. ПЧ служит для переноса спектра сигнала в другую область частот без изменений закона модуляции сигнала. Роль фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) играет пьезокерамический фильтр ПФ 1П-022, который выделяет промежуточную частоту. Также произведен электрический расчет входной цепи, УРЧ, амплитудного детектора и цепи автоматической регулировки усиления.
Список использованной литературы
1. Кудашов В.Н. Радиоприёмные устройства. Справочник по ИМС к курсовому проектированию. - Х.: ХИИК ГОУ ВПО "СибГУТИ" 2007.
2. Фалько А.И. Расчёт преселекторов радиоприёмных устройств: учебное пособие. СибГУТИ. - Новосибирск, 2009.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор и расчет блок-схемы приемника, полосы пропускания, промежуточной частоты. Выбор числа контуров преселектора. Определение необходимого числа каскадов усиления. Расчет детектора АМ диапазона, усилителя звуковой и промежуточной частоты, гетеродина.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.02.2012Выбор промежуточной частоты, расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника. Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы, расчет преселектора. Выбор интегральных микросхем, оценка реальной чувствительности и свойства приемника.
курсовая работа [467,7 K], добавлен 04.03.2011Проектирование радиоприемного устройства: расчёт сквозной полосы пропускания приёмника, структуры преселектора и числа преобразований частоты. Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты, динамического диапазона и расчет усилителя.
курсовая работа [547,9 K], добавлен 18.08.2012Состав 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 30.10.2013Проектирование приемника спутникового канала передачи данных. Обоснование и расчет структурной схемы установки. Расчет полосы пропускания и выбор промежуточной частоты преселектора. Принципиальная схема радиоприемного устройства и особенности его работы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.02.2011Расчет супергетеродинного радиоприемного устройства (РПУ). Проектирование тракта промежуточной частоты. Выбор схем детектора, расчет его выходного напряжения. Расчет полосы пропускания линейного тракта РПУ. Выбор числа поддиапазонов и элементов настройки.
курсовая работа [198,9 K], добавлен 16.12.2012Предварительный расчет структурной схемы проектируемого приемника, определение полосы пропускания и числа контуров преселектора. Расчет двухконтурной входной цепи с настроенной антенной, сопряжения контуров преселектора и гетеродина, радиотракта и АРУ.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 14.01.2015Выбор структурной схемы первых каскадов преселектора, числа преобразования частоты. Определение числа диапазонов. Расчет смесителя, параметров электронных приборов, детектора с ограничителем амплитуды, сквозной полосы пропускания телевизионного приемника.
курсовая работа [870,8 K], добавлен 11.03.2014Требования, предъявляемые к приемнику. Расчет полосы пропускания общего радиотракта. Выбор числа преобразований частоты. Расчет числа каскадов высокочастотного тракта. Определение требуемого усиления до детектора и частот гетеродинов. Расчет УПЧ-1.
курсовая работа [327,6 K], добавлен 16.06.2019Выбор и обоснование выбора структурной схемы приемника. Выбор числа поддиапазонов. Выбор значения промежуточной частоты. Параметры избирательной системы токов высокой частоты. Распределение частотных искажений по трактам. Определение числа каскадов.
курсовая работа [621,9 K], добавлен 27.05.2014Структурная схема приемника. Расчет полосы пропускания приемника. Выбор промежуточной частоты и транзистора для входного каскада УВЧ. Расчет реальной чувствительности, коэффициента усиления детекторного тракта, параметров высокочастотной части приемника.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.11.2013Определение полосы пропускания и типа первых каскадов для обеспечения заданной чувствительности. Подбор избирательных систем преселектора, промежуточной частоты и коэффициента усиления. Расчет фильтра сосредоточенной селекции и детектора радиоимпульсов.
курсовая работа [555,5 K], добавлен 17.10.2011Выбор 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 01.10.2013Предварительный выбор структурной схемы приёмника. Расчёт полосы пропускания линейного тракта. Распределение частотных искажений по селективным каскадам приёмника. Выбор средств обеспечения избирательности приёмника и расчёт сопряжения контуров.
контрольная работа [181,3 K], добавлен 13.07.2013Предварительный расчет и составление структурной схемы приемника. Расчёт полосы пропускания приёмника. Выбор селективных систем и расчёт требуемой добротности контуров радиочастотного тракта. Электронная перестройка контуров, усилитель радиочастоты.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.03.2011Техническое обоснование и расчет линейной структурной схемы УКВ приемника радиостанции. Расчет полосы пропускания приёмника и выбор числа преобразований частоты. Избирательность каналов приемника и расчет реальной чувствительности. Источник питания.
курсовая работа [163,7 K], добавлен 04.03.2011Расчет структурной схемы приёмника АМ-сигналов ультракоротковолнового диапазона. Определение числа поддиапазонов. Расчет чувствительности приемника и усилителя радиочастоты. Выбор промежуточной частоты и схемы детектора, анализ структуры преселектора.
курсовая работа [222,6 K], добавлен 12.12.2012Расчет полосы пропускания приемника и коэффициента шума. Выбор частотно-селективных цепей преселектора, селективных цепей тракта промежуточной частоты. Обоснование применения автоматических регулировок. Электрический расчет принципиальной схемы.
контрольная работа [551,0 K], добавлен 12.06.2015Расчет элементной базы радиоприёмного устройства. Выбор и обоснование промежуточной частоты и спектра полезного сигнала. Расчёт структурной схемы и полосы пропускания приёмника. Выбор селективной системы преселектора. Автоматическая регулировка усиления.
курсовая работа [127,4 K], добавлен 23.10.2015Расчет полосы пропускания. Выбор промежуточной частоты, активных элементов и расчет их параметров. Распределение избирательности и полосы пропускания между трактами приемника. Проектирование антенного переключателя. Автоматическая регулировка усиления.
курсовая работа [335,8 K], добавлен 14.01.2011
