Расчет радиоприемника амплитудно-модулированных сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

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

Радиосвязь на железнодорожном транспорте применяется для:

· руководства движением на перегонах и территориях станций (поездная радиосвязь);

· руководства маневровых работ на территории станции и узлов (станционная радиосвязь);

· руководства ремонтно-восстановительных работ на перегонах и территории станции (ремонтно-оперативная радиосвязь)

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.

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.

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).

В современное время радиосвязь активно развивается, процесс приёма-передачи переходит на цифровой сигнал, радиоприёмники становятся всё более автоматизированными и малогабаритными.

В курсовом проекте произведен расчет радиоприемника амплитудно-модулированных сигналов, диапазона коротких волн, обеспечивающий избирательность по соседнему каналу 34 дБ, по зеркальному каналу 42 дБ; чувствительность 200 мкВ; полосу воспроизводимых звуковых частот 100…4000Гц

1. Выбор и обоснование метода приема, выбор промежуточной частоты

Схемы радиоприемников подразделяются на схемы приемников прямого усиления и супергетеродинные.

Приемником прямого усиления называли приемником, усиление сигнала которого от антенны до детектора осуществлялось на одной и той же частоте. Свойства этого приемника улучшали за счет использование в нем регенераторов и сверх генераторов, а так же подключения резонансного контура в цепь анода лампы. Все это привело к тому, что приемники прямого усиления долгое время являлись основным типом.

Рисунок 1.1 Структурная схема радиоприемника прямого усиления

Однако приемники прямого усиления не позволяли реализовать высокую чувствительность. Так как при больших рабочих усилениях возбуждались, а перекрытия рабочего диапазона частот в таких приемниках должно осуществляться несколькими перестраиваемыми контурами, что сопровождается сильным изменением формы резонансной характеристики и коэффициента усиления.

Наряду с усовершенствованием приемников прямого усиления велись поиски и других методов приемов радиосигналов. В 1918 году был предложен супергетеродинный метод приема. По этой схеме выделение и усиление радиосигнала осуществляется на 3 частотах: на радиочастоте, промежуточной и частоте модуляции.

Супергетеродинный метод приема и по сей день остается основным. Это объясняется тем, что он позволяет обеспечить устойчивый прием весьма слабых сигналов в условиях сильных помех.



Рисунок 1.2 Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

Наряду с достоинствами схемы, имеются также недостатки, один из которых так называемые побочные каналы приема, а так же более высокий уровень собственных шумов по сравнению с приемником прямого усиления.

Исходя из выше перечисленных свойств схем, выбираю приемник по супергетеродинной схеме, поскольку этот вид схем имеет более высокую чувствительность и избирательность при приеме слабых сигналов, в условиях помех.

Величина промежуточной частоты приемника выбирается из следующих условий:

1. Промежуточная частота (f_пр) не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона.

2. f_пр не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.

3. Для получения хорошей фильтрации f_пр на входе детектора должно быть выполнено следующее условие: f_пр>=10F_в, где F_в - верхняя частота модуляции.

4. С одной стороны, для увеличения избирательности по дополнительным каналам приема f_пр необходимо выбирать как можно выше, а с другой стороны, для обеспечения заданных полосы пропускания и избирательности по соседнему каналу f_пр должна быть как можно ниже. Для удовлетворения этих противоречивых требований приходится искать приемлемый компромисс.

Исходя из выше перечисленных условий, я выбираю f_пр=465 кГц, так как данная частота не входит в диапазон принимаемых приемником частот, не находится какого-либо мощного передатчика.

2. Предварительный расчет

2.1 Определение количества поддиапазонов приемника и его полосы пропускания

Граничные частоты диапазона принимаемых частот с учетом коэффициента запаса:

f '_min=0.98*f _min (2.1)

где f min=0,15МГц.

f '_min =0,98*0.15=0.147 МГц,

f _'max=1,02*f _max (2.2)

где f max=0,41 МГц.

f _'max =1,02*0.41=0.401 МГц,

Требуемый коэффициент перекрытия диапазона:

K_d=f `max/f `min=0.401/0.147=2.73 (2.3)

Настройку приемника на рабочую частоту внутри диапазона рабочих частот осуществляю с помощью конденсатора переменой емкости типа КПЕ 9…270 10…490 пФ, который обеспечивает перекрытие диапазона k_dmax= 3 больше требуемого коэффициента перекрытия диапазона k_d=2.73, поэтому в приемнике будет один под диапазон.

Так как проектируемый радиоприемник диапазонный и допускает подстройку в процессе приема радиосигналов, то принимаю ширину полосы пропускания приемника (П) равной ширине спектра радиосигнала

П=2*?f_ам=2*F_в=2*4000=8000Гц= 8кГц, (2.4)

где Fв=8000Гц=8 кГц.

2.2 Распределение ослабления на краях полосы пропускания по трактам радиоприемника

Практикой установлены (1) следующие значения ослаблений на краях полосы пропускания трактов радиоприемника:

у_прч? 1 дБ - ослабление на краях полосы пропускания тракта радиочастоты,

у_пдет.?(1 … 2) дБ - ослабление на краях полосы пропускания детектора,

у_пУЗЧ?(3 …4,5) дБ - ослабление на краях полосы пропускания усилителя звуковой частоты.

В расчете принимаю:

у_пр.ч.=1,5 дБ; у_п.дет=1,5 дБ; у_п.узч=4 дБ.

Определяю ослабление на краях полосы пропускания тракта промежуточной частоты (ТПЧ):

у_пп.ч.=у_п -у_пр.ч.-у_п.дет-у_п.узч=14-1,5-1,5-4=7 дБ, (2.5)

где у_п=14дБ.

2.3 Определение типа, количества и параметров колебательных систем тракта радиочастоты

Колебательные системы тракта радиочастоты должны обеспечить требуемую избирательность по зеркальному каналу приемника при выбранном ослаблении на краях полосы пропускания.

Так как проектируемый радиоприемник диапазонный, то в тракте радиочастоты применяю одиночные колебательные контура, и для которых можно сконструировать более простое устройство настройки контуров на рабочую частоту, по сравнению с много контурными колебательными системами.

Принимаю количество систем тракта радиочастоты n_с=2.

Максимально допустимая добротность контура из условия обеспечения требуемого ослабления на краях полосы пропускания тракта радиочастоты:

(2.6)

где f _min'=147 кГц;

П=8 кГц;

n_с=2;

у_пр.ч.=10^{упр.ч./20} =10 ^1.5/20 =1,2;

у_пр.ч.=1.5 дБ.

Минимально допустимая добротность колебательных систем тракта радиочастоты из условия обеспечения с заданной избирательностью по зеркальному каналу:

(2.7)

где n_с=2;

у_зк=10^узк/20=10^42/20=125.8;

у_зк=22 дБ;

f_{зк max}=f '_max+2*f_пр.= =0.401+2*0,465=1.34 МГц;

f '_max=0.401 МГц;

f_пр.=0,465 МГц.

Принимаю конструктивную добротность контуров с ферритовым сердечником: Q_к=50.

Конструктивная эквивалентная добротность контура с учетом шунтирования контура входным сопротивлением следующего каскада и сопротивлением антенны:

Q_эк=Ш*Q_к=0,7*50=35,

где Ш=0,7.

Принимаю эквивалентную добротность контура на максимальной частоте: Q_эmax=3.

Эквивалентная добротность контура на минимальной частоте:

(2.8)

Определяю избирательность по зеркальному каналу обеспечиваемую радиоприемником:

(2.9)

Избирательность по соседнему каналу:

(2.10)

где ?f_ск=10 кГц;

f '_max=401 кГц;

Q_эmax=3

Ослабление на краях полосы пропускания тракта радиочастоты:

, (2.11)

где П=8 кГц;

f '_min=147кГц

Q_эmin=3

Вывод: в проектируемом радиоприемнике заданная избирательность по зеркальному каналу обеспечивается двумя n_с=2 контурами с эквивалентной, конструктивной добротностью Q_эк=35. Тракт радиочастоты проектируемого радиоприемника состоит из одноконтурной входной цепи и резонансного усилителя радио частоты.

2.4 Определение типа, количества и параметров колебательных систем тракта промежуточной частоты

Колебательные системы тракта промежуточной частоты должны обеспечить заданную избирательность по соседнему каналу при выбранном в подразделе 2.2. ослаблении на краях полосы пропускания.

Избирательные свойства по соседнему каналу могут быть реализованы в тракте промежуточной частоты радиоприемника двумя способами:

1. Способом распределенной избирательности.

2. Способом сосредоточенной избирательности.

При первом способе каждый усилительный каскад усилителя промежуточной частоты (УПЧ) выполняет две функции: обеспечивает усиление на промежуточной частоте и частично ослабляет сигналы соседних станций, то есть каскады УПЧ выполняют по схемам резонансных или полосовых усилителей.

При втором способе заданная избирательность по соседнему каналу и необходимая полоса пропускания УПЧ обеспечивается в одном каскаде с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), а усилительные каскады выполняются по схемам широкополосных апериодических усилителей и обеспечивают основное усиление сигнала до детектора.

Второй способ является более перспективным, так как апериодические усилители имеют большую устойчивость в работе и проще в настройке по сравнению с резонансными и полосовыми.

В проектируемом радиоприемнике применяю ФСС "LC"-типа.

Принимаю количество ФСС N_ф=1.

Расчетная полоса пропускания первого звена ФСС:

(2.12)

где П=8 кГц;

б_п=0,8.

Необходимая добротность контуров ФСС:

( 2.13)

где f_пр=465 кГц;

П_р=10 кГц.

Принимаю конструктивную добротность контуров ФСС Q_к=200.

Так как Q_к=200>Q_н=2.35, то ФСС реализуем.

Относительная расстройка по соседнему каналу:

, (2.14)

где Дf_ск=10 кГц;

П_р=8,5 кГц.

Обобщенное затухание первого звена ФСС:

(2.15)

где f_пр=465 кГц;

Q_к=200;

П_р=10 кГц.

По графику обобщенной резонансной кривой ФСС, приведенной на рисунке 2.4.1, определяю ослабление на краях полосы пропускания у_п1=1 дБ и избирательность по соседнему каналу у_с1=11 дБ, обеспечиваемые одним звеном ФСС.

Количество звеньев ФСС для обеспечения избирательности по соседнему каналу:

(2.16)

где у_ск=34 дБ;

у_скр.ч.=0 дБ;

у_с1=11 дБ.

Количество звеньев ФСС из условия обеспечения ослабления на краях полосы пропускания:

(2.17)

где у_пп.ч.=7 дБ;

у_п1=1 дБ.

Так как выполняется неравенство n_с.к.< n_п, принимаю количество звеньев фильтра n_з=n_с.к.=4.

Избирательность по соседнему каналу, обеспечиваемая радиоприемником:

=+=4*11+0=44 < 48 дБ (2.18)

где у_с1=11 дБ;

n_з=4;

у_скр.ч.=0 дБ.

Ослабление полосы пропускания тракта промежуточной частоты:

 = =4*1=4<6дБ (2.19)

По графику зависимости коэффициента передачи ФСС, приведенному на рисунке 2.4.2, определяю коэффициент передачи ФСС. Вывод: Заданная избирательность по соседнему каналу проектируемого радиоприемника обеспечивается в n_з=4 звеном ФСС с коэффициентом передачи К_ф=0,18.



2.5 Определение количества каскадов УПЧ

2.5.1 Выбор схемы детектора и его электронного прибора

Так как радиоприемник предназначен для приема АМ - сигналов, в схеме приемника применяю линейный диодный детектор последовательного типа, который имеет большое входное сопротивление по сравнению с диодным детектором параллельного типа и не потребляет электроэнергии от источника электропитания по сравнению с транзисторным детектором. В детекторе применяю высокочастотный точечный германиевый диод Д 9Б.

Параметры диода (2):

Прямая проводимость: g_пр=10 мСм.

Емкость анод-катод: С_ак=1пФ.

Обратная проводимость: g_обр=0,025 мкСм.

Максимальная частота: f_max=80 МГц.

Принимаю амплитуду напряжения на входе детектора U_{m дет}=0,6 В. Коэффициент передачи детектора К_дет=0,85.

2.5.2 Определение необходимого коэффициента усиления до детектора

Требуемый коэффициент усиления тракта высокой частоты приемника из условия обеспечения заданной чувствительности:

(2.20)

где U_mдет=0,6 В; Е_а=200 мкВ.

Необходимый коэффициент усиления до детектора с учетом коэффициента запаса:

(2.21)

2.5.3 Выбор типа транзисторов и расчет их высокочастотных Y-параметров

В тракте высокой частоты приемника применяю маломощные высокочастотные транзисторы, предельная частота которых удовлетворяет условию:

f_т>=10*f '_max=10*0.401=401 МГц.

При таком выборе параметров транзисторов будут слабо зависеть от частоты принимаемого сигнала.

По справочнику выбираю транзистор n-p-n структуры типа КТ315Б, граничная частота которого по току:

f_т = |h_21э|*f_изм = 2,7*100=270 МГц, (2,22)

где |h_21э| = 2,7;

f_изм = 100 МГц.

Основные параметры транзистора:

h_21э = h_21эmin = 50;

С_к = 7 пФ;

ф_к = 300 пс;

U_кэдоп = 15 В;

I_кдоп = 100 мА.

Рассчитываю Y-параметры транзистора на максимальной частоте.

Принимаю ток покоя коллектора транзисторов I_к0=1 мА.

Входное сопротивление транзистора в схеме с общей базой на низкой частоте:

h_11б = r_э+r_б = 25,3+0,9=26,2 Ом, (2.23)

где r_э=25,3/I_к0=25,3/1=25,3Ом;

I_к0=1 мА;

r_б=ф_к /С_к*h_21э=300/7*50=0,9 Ом;

С_к=7 пФ; ф_к=300 пс.

Граничная частота транзистора по крутизне:

f_Y21э = f_т*h_11б / r_б = 270*26,2 / 43 = 168,4 МГц, (2.24)

где f_т = 270 МГц;

h_11б = 26,2 Ом;

r_б = ф_к/С_к = 300/7 = 43 Ом;

Рассчитываю вспомогательные коэффициенты:

а = f '_max/f_Y21э=0.401/168,4=0,02 (2.25)

в = f '_max/f_т = 0.401/270 = 0,01 (2.26)

Так как а=0,06<0,3, то расчет веду по упрощенным формулам.

Входная проводимость транзистора в схеме с общим эмиттером:

мСим (2.27)

где h_11б=26,2 Ом.

Выходная проводимость транзистора с общим эмиттером:

G_22э= (2.28)

где: f '_max= 0.401*10⁶Гц;

ф_к=300·10^-12с;

h_11б=26,2 Ом.

Крутизна транзистора в рабочей точке:

(2.29)

где h_11б = 26,2 Ом;

h_21э = 50.

Входная емкость транзистора:

пФ (2.3)

где f '_max = 0.401*10⁶ Гц;

h_11б=26,2 Ом.

Выходная емкость транзистора:

(2.31)

где С_к=7 пФ;

ф_к=300 пс;

h_11б=26,2 Ом.

Параметры транзистора на промежуточной частоте.

Определяю вспомогательные параметры на промежуточной частоте:

а' = f_пр / f_Y21э = 0,465 / 168,4 ? 0,003, (2.32)

в' = f_пр / f_т = 0,465 / 270 ? 0,002, (2.33)

где f_пр = 0,465 МГц.

Входная проводимость транзистора:

(2.34)

где h_11б = 26,2Ом;

h_21э = 50.

Выходная проводимость транзистора:

 (2.35)

где h_11б = 26,2 Ом;

ф_к = 300*10 -¹²с; f_пр = 465*10³Гц. (2.36)

Входная емкость транзистора:

(2.37)

где f_пр = 0,465*10⁶ Гц;

h_11б = 26,2 Ом.

Параметры транзистора в режиме преобразования частоты:

Входная проводимость транзистора

G_11пр.ч = 0,6g_11э = 0,6·7.7 = 4.62 мСим, (2.38)

где g_11э = 7.7 мСим.

Выходная проводимость транзистора

g_22пр.ч = 0,6g'_22э = 0,6·0,22 = 0,132 мСм. (2.39)

Крутизна в режиме преобразования частоты:

Y_21пр = 0,25|Y_21э| = 0,25·168.4 = 50.52мА/В. (2.4)

Входная емкость преобразователя частоты (ПЧ):

С_11пр.ч = С_11э = 3.4 пФ.

Выходная емкость ПЧ:

С_22пр.ч = С'_22э = 18.45 пФ.

2.5.4 Определение количества каскадов усилителя промежуточной частоты

Принимаю значение коэффициента передачи входной цепи равной:

Коэффициент передачи входной цепи с учетом коэффициента включения во входную цепь первого каскада УРЧ:

(2.41)

где m₂=0,2;

К_вц=3.

Принимаю коэффициент усиления каскада УРЧ равному устойчивому коэффициенту усиления:

(2.42)

где 39 мА/В;

=0.401 МГц;

=7 пФ.

Принимаю коэффициент усиления одного каскада УПЧ:

(2.43)

где =0,465 МГц

Определяю кол-во каскадов УПЧ.

N_упч= (2.44)

Вывод: тракт промежуточной частоты проектируемого радиоприемника состоит из двух каскадов усилителей с коэффициентом усиления каскада: =21,8.

2.6 Предварительный расчет автоматической регулировки усиления

АРУ предназначается для сохранения заданного постоянства выходного напряжения приемника в условиях изменения уровня принимаемых сигналов. Существует два типа АРУ:

1. АРУ с обратной связью;

2. АРУ без обратной связи.

В первом случае АРУ обеспечивает уменьшение усиления с увеличением уровня сигнала и увеличение усиления при уменьшении уровня сигнала, но не обеспечивает полного постоянства выходного напряжения.

Во втором АРУ дает возможность получить при определенных условиях строгое постоянство выходного напряжения приемника, но очень сложно выполнить в конструктивном отношении и требуется дополнительный канал с коэффициентом усиления основного канала, что приводит к возрастанию стоимости.

С точки зрения процесса регулирования различают простую АРУ и АРУ с задержкой и усилением.

В простой АРУ напряжение с детектора АРУ подается на регулируемые каскады при любых уровнях сигнала. При такой АРУ коэффициент усиления приемника уменьшается, не только для больших сигналов, но и для самых маленьких, когда уменьшение усиления не имеет смысла. Основное отличие АРУ с задержкой от простой в том, что пока уровень несущей на входе приемника не превысит величины номинальной чувствительности, детектор АРУ закрыт напряжением задержки и система АРУ не работает. Как только сигнал превысит этот уровень, на входе детектора АРУ появится напряжение и начинает действовать регулирование. В проектируемом радиоприемнике выбираю простую АРУ с обратной связью.

2.7 Предварительный расчет тракта звуковой частоты

2.7.1 Выбор типа динамического громкоговорителя. Выбор схемы УЗЧ

По справочнику [3] выбираю громкоговоритель типа 0,5ГД-17, который обеспечивает выходную мощность не менее заданной, в полосе воспроизводимых частот =100 Гц…=10 кГц на уже заданной. Сопротивление громкоговорителя =4 Ом, номинальная мощность =0,5 Вт.

В проектируемом радиоприемнике принимаю усилитель звуковой частоты на микросхеме К174УН4А.??????

Параметры микросхемы К174УН4А:

=0,7 Вт

при =4 Ом

КНИ=10 %

=9 В

=20 мА

Принимаю типовую схему включения К174УН4А.

Принципиальная схема УЗЧ приведена на листе № 5 графической части проекта.

2.8 Выбор схемы блока питания

В соответствии с техническими условиями электропитание проектируемого приемника. Осуществляется от универсального БП.

При питании от сети стандартную схему блока питания включающую: понижающий трансформатор, двухполупериодный выпрямитель, стабилизатор напряжения, обеспечивающий на выходе U_пит=9 В.

Величина силы тока:

I₀=1,5•

=1.5(1*1+1+1*1+10+0.5/3.14)=6.45мА (2.45)

Где

N_УПЧ=1

I_0УРЧ?1 мА;

I_0СМ? 1мА;

I_0ГЕТ? 1мА;

I_0УПЧ? 10мА;

I_ПОТР= 1мА;

I_0ВЫХ= 0.5мА.

В проектируемом радиоприёмнике применяю стандартную схему стабилизированного блока питания. Принципиальная схема блока питания приведена на листе 6 графической части проекта.

3. Электрический расчет

3.1 Электрический расчет усилителя промежуточной частоты

Исходные данные для расчета усилителя промежуточной частоты беру из предварительного расчета.

Исходные данные:

Крутизна характеристики: Y_21Э=39 мА/В;

Емкость контура: С_К=7 пф;

Постоянная времени в цепи коллектора: _К=300 пс;

Ток покоя: I_КО=1 мА;

Коэффициент передачи сигнала: h_21Э=50;

Промежуточная частота: f_пр=465 кГц;

Источник питания: E_пит.=9 В;

Входная проводимость транзистора: Y_11Э=0,4 мСм;

Выходная проводимость транзистора: Y_22Э=39 мСм;

Входная емкость транзистора: C_11Э=3.4 пф;

Выходная емкость транзистора: С_22Э=18.45 пф.

Сопротивление резистора R3:

R3=0,2*Е_п/I_КО=0,2*9/1=1,8 кОм. (2.46)

Стандартное значение резистора R3=1,8 кОм5%.

Мощность, рассеиваемая на R3:

P_{R 3}=I_КО²*R3=1²*1,8=1,8 мВт. (2.47)

Применяю R3типа МЛТ-0,125 1,8 кОм5%.

Сопротивление резистора R2:

R2=(I_КО*R3+U_БЭО)/I_дел=(1*1,8+0,7)/0,1=25 кОм, (2.48)

где I_дел=(3…10)I_б0=5*0,02=0,1 мА, (2.49)

I_б0=I_к0/h_21э=1/50=0,02 мА. (2.5)

Стандартное значение R2=27 кОм5%.

Мощность, рассеиваемая на R2:

P_R2=I_дел²*R2 =0,1²*27=0,27 мВт. (2.49)

Применяю R2 типа МЛТ-0,125 27 кОм5%.

Сопротивление резистора R1:

R1 =(E_п-I_дел*R2)/ (I_дел +I_БО)=(9-0,1*27)/(0,1+0,02) =52,5 кОм. (2.5)

Стандартное значение R1 =51 кОм5%.

Мощность, рассеиваемая на R1:

P_R1 =(I_дел+I_БО)²*R1 =(0,1+0,02)²*51=0,73 мВт. (2.51)

Применяю R1 типа МЛТ-0,125 51 кОм5%.

Сопротивление резистора R4:

R4 =0,2*Е_п/I_КО=0,2*0,9/1=1,8 кОм. (2.52)

Стандартное значение R4 =1,8 кОм5%.

Мощность, рассеиваемая на R4:

P_R4=I_КО²*R4 =1²*1,8=1,8 мВт. (2.53)

Применяю R4 типа МЛТ-0,125 1,8 кОм5%.

Входное сопротивление каскада:

R_{вх каск}= (1/R1+1/R2+g'_11э)^-1=(1/51+1/27+7.7)^-1=0.12 кОм (2.54)

Емкость конденсатора С1:

С1?2,5/(f_пр*R_{вх Каск})=2,5/(0,465*0.12)=44.8 пФ, (2.55)

где f_пр=0,465 МГц;

R_{вх каск}=0.12 кОм.

Применяю конденсатор С1=44.8пФ±10% типа КМ-6.

Емкость конденсатора С2:

С2?30/(R3*f_пр)=30/(1,8*0,465)=36000 пФ, (2.56)

где R =1,8 кОм;

f_пр=0,465 МГц.

Применяю конденсатор С2=39000 пФ±10%, типа КМ-6.

Емкость конденсатора С5:

С5?2,5/(f_пр*R4) =2,5/(0,465*1,8)=2900 пФ (2.57)

Применяю конденсаторС5=3300 пФ ±10%.

Выбираю емкость конденсатора С3=С4=560 пФ.

Индуктивность катушек L1=L2:

L1=L2=2,53*10⁴/(f_пр²*С3)=2,53*10⁴/(0,465²*560)=209 мкГн, (2.59)

где f_пр=0,465 МГц;

С3=560 пФ.

Волновое сопротивление контура:

=2**f_пр*L1 == 2*3,14*0,465*209=610 Ом=0,61 кОм (2.6)

Резонансное сопротивление контура:

R_оэ=*Q_экв=0,61*31=18,91 кОм (2.62)

Добротность контуров:

Q_э=f_пр/(2,5*П)=465/(2,5*8)=20, (2.61)

где f_пр=465 кГц,

П=8 кГц.

Определяю коэффициент включения вторичного контура в цепь следующего каскада:

(2.62)

где d_к=0.01;

d_э=1/Q_э=1/20=0,05;

g'_11э=7.7 мСм,

=0.61кОм.

Коэффициент включения первого контура в цепь коллектора транзистора:

 (2.63)

Принимаю m₁=1/

Коэффициент усиления при критической связи между контурами

К_УПЧ=0,5|Y_21э^'|*R_оэ*m₁*m₂=0,5*39*18,91*0.07*3,06=79. (2.67)

Так как К_УПЧ>К_{УПЧ уст}=21,8, принимаю m₁=0.07, m₂=3.09.

Тогда К_УПЧ=24.9

Принципиальная схема рассчитанного каскада усилителя промежуточной частоты изображена в графической части проекта на листе 4.

3.2 Электрический расчет детектора

Исходные данные для расчета:

· Промежуточная частота приемника f_пр=465 кГц,

· Эквивалентная добротность контура УПЧ ?

· Амплитуда напряжения на входе детектора: U_{m дет}=0,4 В,

· Тип диода: Д9А,

· Коэффициент передачи детектора: К_дет=0,85,

· Входная проводимость диода: g_пр=10 мСм,

· Выходная проводимость диода: g_обр=0,0025 мкСм,

· Емкость анод - катод диода С_а-к= 1 пФ,

· Входное сопротивление УЗЧ: R_{вх УЗЧ}= 10 кОм,

· Нижняя воспроизводимая звуковая частота: F_н=150 Гц,

· Верхняя воспроизводимая звуковая частота: F_в=3000 Гц,

· Коэффициент глубины амплитудной модуляции: m_max=0.8.

Принципиальная схема рассчитываемого детектора амплитудно-модулированных сигналов приведена на рисунке 3.1.

Сопротивление нагрузки детектора:

(2.64)

где R_{вх УЗЧ}= 10 кОм.

Сопротивление резистора R2 из условия отсутствия нелинейных искажений сигнала при m_max=0,8:

, (2.65)

Применяю резистор типа СП3-25 0,125 Вт 3,3 кОм ± 10% группы В.

Сопротивление резистора R1:

(2,66)

применяю резистор R1типа МЛТ 0,125 1,8 кОм ± 10%.

Наименьшая емкость конденсатора нагрузки детектора:

С_{н min}?10C_а-к=10*1=10 пФ.

Наибольшая емкость нагрузки детектора из условия отсутствия инерционных искажений сигнала на выходе детектора:

(2.67)

где (2.72)

Емкость нагрузки детектора из условия обеспечения принятого в п. 2.2 ослабления на краях полосы пропускания детектора:

(2,68)

Принимаю значение емкости нагрузки детектора C_н=6000 пФ.

Емкость конденсатора С2:

(2.69)

Применяю конденсатор C2 типа КМ-6 620 пФ ± 5%.

Емкость конденсатора C1:

(2.7)

Применяю конденсатор C1 типа КМ-6 4700 пФ ± 10%.

Емкость разделительного конденсатора C3:

(2.71)

где (2.72)

Применяю конденсатор С3 типа КМ-6 0,15 мкФ ± 20%.

Входное сопротивление детектора:

(2.73)

Коэффициент включения детектора в контур УПЧ:

, (2.74)

так как m₁>1,принимаю m₁=1.

Коэффициент передачи детектора:

(2.75)

Принципиальная схема рассчитанного детектора приведена на листе 4 графической части проекта.

4. Экономический расчет. Расчет себестоимости приёмника

Одним из основных экономических показателей характеризующих рентабельность является себестоимость изделия. Себестоимость изделия выражает в денежной форме текущие затраты предприятия и реализации продукции. Себестоимость показывает, во что обходится предприятию выпускаемая продукция. В себестоимость входит:

1 перенесённые на продукцию затраты прошлого труда (амортизация основных фондов, стоимость сырья и других материальных ресурсов ).

2 затраты на оплату труда всех категорий работников предприятия выпускающих продукцию.

От величины себестоимости, включаемых в неё затрат, их целесообразности и обоснованности во многом зависит эффективность производства.

Себестоимость радиотехнической продукции определяется точными и приближёнными методами.

Точные методы требуют полную техническую документацию на производимые изделия. Эта документация включает конструкторскую и технологическую. Выбор точного метода расчета от вида производства. При крупносерийном производстве применяется нормативный метод. А вот при мелкосерийном и единичном производстве применяется позаказный метод.

Приближённые методы применяются на ранних стадиях разработки продукции при частичном отсутствии технических документов. К приближенным методам относятся: метод удельных весов, метод коэффициента приведения, метод корреляционных зависимостей и экспертных оценок. Наиболее часто применяется метод удельных весов основанный на знании фактических затрат одной из прямых статей

Расчёт стоимости комплектующих и готовых изделий сведём в таблицу 1

Таблица 1

Расчет стоимости комплектующих и готовых изделий

Наименование детали	тип	Кол-во по единице	Стоимость единицы	сумма
Микросхемы	К174УН4А КР143Е8А	1 1	10 10	20
Транзисторы	КТ315Б	6	1	6
Диоды	Д9А	2	0.5	1
Резисторы	МЛТ-0.125	32	1	32
Конденсаторы	КПЕ	36	3	108
Громкоговоритель	ОБГД-17	1	15	15
Блок питания	Универсальный.	1	155	155
Всего		80	195.5	337
Транспортно-заготовительные расходы 10% от всего				33.7
Итого				370.7

радиоприемник частота усилитель приемник

Затраты на приобретение готовых изделий и компонентов при изготовлении радиоприемных устройств составляют (60…70) % от себестоимости радиоприемника. Принимаю удельный вес затрат на приобретение комплектующих У_к= 70%.

Тогда себестоимость радиоприемника составит:

(2.76)

5. Охрана труда и правила техники безопасности при настройке и регулировке радиоприемников

Правила охраны труда учитывают специфику той или иной профессии. Нарушение правил техники безопасности лицами административно-техни-ческого персонала влечет за собой привлечение к ответственности согласно действующему законодательству. Нарушение правил техники безопасности может привести к несчастным случаям, в результате которых происходит потеря трудоспособности. К ним относятся ушибы, порезы, переломы, ожоги и др. травмы. О всех несчастных случаях составляют акт, а при несчастных случаях с тяжелыми последствиями производится расследование инспекций ЦК профсоюзов. Кроме предупреждения травм правила охраны труда предусматривают меры предупреждения вредных воздействий на организм, т.е. создание наиболее благоприятных и предупреждение профессиональных заболеваний. Законодательство в области охраны труда и различные постановления и инструкции высших правительственных и профсоюзных органов, направленные на предупреждение несчастных случаев и профессиональных заболеваний, - одно из проявлений огромной заботы коммунистической партии и Советского правительства о здоровье трудящихся.

Одним из важнейших требований охраны труда и техники безопасности является инструктаж каждого рабочего, проверка знаний инструкций по технике безопасности и безопасным методам работы. Инструктаж проводится при поступлении на работу, при каждом переводе с одного рабочего места на другое, в других случаях изменения условий работы и повторяется через установленные промежутки времени. Административно-технический персонал сдает экзамены по технике безопасности при выполнении работ, за которые он несет ответственность.

При регулировочных работах выполняются отдельные монтажно-сборочные операции: пайка при замене элементов, зачистка концов отдельных проводов, замена отдельных функциональных узлов. Поэтому регулировщик должен знать не только правила охраны труда и техники безопасности при работе с электрооборудованием рабочего места и электробезопасные приемы проверки функционирования, настройки и регулирования изделия, но и соответствующие правила выполнения монтажных и сборочных работ.

При пайке и залуживании оловянно-свинцовистыми припоями образуются пары свинца. Свинец оказывает неблагоприятное воздействие на организм, на состояние нервной и сердечно-сосудистой системы, вызывает ряд болезненных явлений желудочно-кишечного тракта.

При пользовании обжигалками для удаления изоляции проводов образуются пары и дым, оказывающие вредное воздействие на организм. Например, при горении резины, полихлорвинила и ряда других изоляционных материалов образуются вещества, вызывающие раздражение дыхательных путей, глаз, кожи, а также общее вредное воздействие.

Залуживание концов проводов и выводов электроэлементов сопровождается загрязнением воздуха парами свинца и флюса.

На участках, где систематически ведутся пайка оловянно-свинцовыми припоями и обжиг изоляции, необходима приточно-вытяжная вентиляция, а на рабочих местах должны быть установлены отсосы. При небольшом объеме монтажных работ, как это обычно имеет в регулировочных участках, индивидуальные отсосы могут отсутствовать, но вентиляция должна быть достаточной для удаления вредных веществ.

Для предупреждения ожогов при пайке и лужении детали нужно держать пинцетом, а не руками, конструкция подставки для паяльника должна обеспечивать его устойчивость и ограждение от случайных прикосновений. Обжигалка должна включаться только во время обжига и автоматически выключаться при отжатой кнопке.

Помещение регулировочных участков должно удовлетворять следующим требованиям:

- исключение возможности поражения электрическим током питающей сети.

Для этого все токоведущие части щитков и выключателей должны находиться в глубоких металлических закрытых кожухах, снабженных надписями о применяемом напряжении и включенном и выключенном положении выключателей;

- наличие надежной системы заземления металлических корпусов измерительных приборов и другого оборудования рабочих мест, которое может оказаться под напряжением;

- нормальные температура и влажность воздуха. Отсутствие токопроводящей пыли и паров химически активных веществ, действующих разрушающе на изоляцию и токоведущие части;

- полы не должны проводить электрический ток. В необходимых случаях рабочие места обеспечиваются исправными и испытанными на электрическую прочность диэлектрическими ковриками шириной не менее 0,75 - 0,8м;

- должно быть предусмотрено достаточное освещение рабочих мест, причем осветительная арматура должна предохранять глаза работающих от слепящего действия ламп. Светильники должны быть расположены так, чтобы на регулируемом изделии не образовывались тени. Желательно применение люминесцентного освещения, которое обеспечивает более благоприятные условия работы и меньшую утомляемость глаз.

При регулировочных работах наибольшую опасность представляет поражение электрическим током. Опасность поражения электрическим током определяется его частотой и значением, временем нахождения человека под током, путями его прохождения человека и его индивидуальными свойствами. Воздействие переменного тока промышленной частоты на человеческий организм существенно зависит от его значения. Безопасное значение тока 10мА. При токе 15мА человек испытывает болезненные ощущения. Ток менее 50мА вызывает сокращение мышц, не дающее возможности человеку разжать руки, чтобы освободиться от источника поражения. Ток от 50 до 100мА может вызвать потерю сознания и считается опасным для жизни. Ток более 100мА может привести к смерти, т.к. он может вызвать паралич дыхательных путей, поражение сердца и т.п.

В помещении, в котором выполняются регулировочные работы, должно находиться не менее двух человек, чтобы предупредить длительное нахождение под током пострадавшего. Спасающий должен немедленно отключить питание - выключить напряжение. Если это невозможно, то нужно отделить пострадавшего от токоведущей части, но так, чтобы самому не попасть под напряжение.

В помещении, в котором выполняются регулировочные работы, должно находиться не менее двух человек, чтобы предупредить длительное нахождение под током пострадавшего. Спасающий должен немедленно отключить питание - выключить напряжение. Если это невозможно, то нужно отделить пострадавшего от токонесущей части, но так, чтобы самому не попасть под напряжение. Делать это нужно одной рукой, не касаясь другой рукой корпусов приборов, стены, батареи отопления и других заземленных предметов и находясь на полу с изоляционным покрытием. Если пол не обладает необходимыми изоляционными свойствами, нужно предварительно стать на изолирующую подстилку или доску. При необходимости можно перекусить провод инструментом с изолированной ручкой.

6. Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет транзисторного радиоприемника амплитудно-модулированных сигналов.

В курсовом проекте мы выбираем оптимальную промежуточную частоту и метод приема для правильной радиоприемника.

В проектируемого радио приемнике мы определяем конструктивную добротность, равную Qэк=35, что удовлетворяет нормируемому значению.

Так же выбираем оптимальный блок питания, включающая понижающий тракт трансформатор, выпрямителя, обеспечивающий напряжение на выходе =9 В

На основании приведенного выше расчета составляем структурную схему проектируемого радиоприемника, преобразователя частоты, УПЧ и детектора, УЗЧ и блока питания.

Данный транзисторный радиоприемник удовлетворяет всем нормируемым и оптимальным условием.

Список используемых источников

1. К.Е.Румянцев Радиоприемные устройства. М.: Академия, 2008.

2. О.В.Головин Радиоприемные устройства. М.: Высш. шк., 2000.

3. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. Под ред. Б.Л. Перельмана. М.: Радио и связь 2000.

4. В.Д.Екимов Расчет и конструирование транзисторных радиоприемников. М.: Связь, 1972.

5. С.Т. Усатенко «Выполнение электрических схем по ЕСКД». М.: Стандартов 1999г.

Размещено на Allbest.ru

...