Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

ПМ.02 Выполнение настройки, регулировки и проведение стандартных и сертифицированных испытаний устройств, блоков и приборов

МДК.02.02 Методы настройки и регулировки устройств и блоков радиоэлектронных приборов

специальность - 11.02.02 Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям)



Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края

«Новороссийский колледж радиоэлектронного приборостроения»

(ГБПОУ КК НКРП)

Пояснительная записка

Расчет коротковолнового амплитудного радиоприемника (КВ-АМ радиоприемника)

Выполнил студент гр. 4-О-1

Руководитель А.В. Борисов



Содержание

• Введение
• 1. Предварительный расчет
• 1.1 Выбор промежуточной частоты
• 1.2 Определение числа поддиапазонов
• 1.3 Выбор параметров избирательной системы тракта радиочастоты
• 1.4 Выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты
• 1.5 Определение числа каскадов тракта радиочастоты и определение усиления по каскадам
• 1.6 Выбор типа транзисторов для каскадов радиотракта
• 1.7 Выбор схемы автоматической регулировки усиления (АРУ)
• 1.8 Предварительный расчет УНЧ
• 1.9 Разработка структурной схемы приемника
• 2 Оконечный расчет
• 2.1 Расчет входной цепи
• Заключение
• Список использованных источников


Введение

Изобретение радиосвязи - одно из самых выдающихся достижений человеческой мысли и научно-технического прогресса. Потребность в совершенствовании средств связи, в частности установлении связи без проводов, особенно остро проявилась в конце XIX в., когда началось широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, связь, на транспорте (в первую очередь морском) и т. д.

Талантливый ученый и экспериментатор, профессор Александр Степанович Попов, создавший первый в мире практически пригодный радиоприемник, и итальянский изобретатель Гульельмо Маркони, сумевший при поддержке крупнейших британских промышленников и видных специалистов осуществить радиосвязь через океан на расстояние 3500 км.

Изобретение радиосвязи было бы невозможно без фундаментальных исследований электромагнитных волн Д. К. Максвелла и Г. Герца. В 1888 г. Герц создал вибратор и резонатор электромагнитных волн, подтвердив на практике теоретические выводы Максвелла.

Радиовещание - это передача населению по радиоканалам разнообразной информации, осуществляемая посредством совокупности технических средств электросвязи. Системы радиовещания должны обеспечивать возможно более полную передачу всего комплекса ощущений, свойственных естественному слушанию, пространственного впечатления, прозрачности и раздельности звучания, естественности тембров музыкальных инструментов и голосов, музыкального равновесия отдельных элементов сложного звукового образа.

Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций - генерации электромагнитных колебаний высокой частоты или сверхвысокой частоты и их модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства входят в состав радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприёмные и различные вспомогательные устройства. При проектировании задают параметры, которым должен удовлетворять радиопередатчик. Основными из них являются выходная мощность на рабочей частоте или в диапазоне частот; относительная нестабильность частоты; вид и параметры модуляции.

Одним из основных направлений развития современной бытовой приемно-усилительной аппаратуры является её миниатюризация, которая позволит реализовать нарастающую сложность стационарных приемников высоких групп сложности и является базой для широкой номенклатуры моделей с автономным питанием - автомобильных, переносных, миниатюрных.

В диапазонах коротких волн применяют амплитудную модуляцию, где верхняя частота модулирующего сигнала не должна превышать 4,5 кГц. Несмотря на то, что ширина спектра радиосигнала может иметь значение 9…20 кГц, принято считать разнос между несущими частотами рядом расположенных станций равным 10 кГц для диапазонов КВ.

радиопередатчик супергетеродинный приемник амплитудный



1. Предварительный расчет

1.1 Выбор промежуточной частоты

Т.к. промежуточная частота не задана, то её выбирают исходя из следующих соображений:

- промежуточная частота f_пр не должна лежать в диапазоне частот приёмника или находиться близко от границ этого диапазона;

- для хорошей фильтрации промежуточной частоты на выходе детектора она должна не менее чем в 10 раз превышать входную частоту модуляции (f_пр?10F_В)

- с увеличением промежуточной частоты увеличивается избирательность приёмника по зеркальному каналу, но одновременно уменьшается избирательность по соседнему каналу и уменьшается коэффициент усиления на каскад за счёт уменьшения резонансного сопротивления контуров УПЧ;

- для получения высоких значений избирательности по зеркальному и соседнему каналам применяется двойное преобразование частоты. В этом случае первую промежуточную частоту выбирают возможно больше, а вторую - возможно меньше.

В зависимости от вида принимаемых сигналов значение промежуточной частоты выбирают из следующего ряда: 110кГц; 215кГц; 465кГц; 500кГц; 900кГц; 1,6МГц; 6,5МГц; 8,4МГц; 10,7МГц; 18,5МГц; 21,4МГц; 30МГц; 35МГц; 60МГц; 100МГц.

Для радиовещательных АМ приёмников рекомендовано использовать частоту f_пр= 465кГц. На эту частоту промышленность выпускает большой набор монолитных пьезокерамических фильтров.

Я, исходя из этого, выбираю промежуточную частоту f_пр=465кГц;.



1.2 Определение числа поддиапазонов

Количество поддиапазонов приемника диктуется заданным диапазоном частот.

Исходя из граничных частот, находим коэффициент диапазон

K_Д = , (1)

где f_max, f_min - максимальная и минимальная частоты заданного диапазона.

k_д = ,

Т.к. мой коэффициент примерно равен 3, то для моего приемника достаточно иметь один поддиапазон.

1.3 Выбор параметров избирательной системы тракта радиочастоты

Избирательная система тракта радиочастоты обеспечивает селективность канал промежуточной частоты.

Входные цепи приёмника и УРЧ (УВЧ) образуют преселектор, который и ослабляет зеркальный канал.

Эквивалентная добротность контуров преселектора Q_э должна быть рассчитана так, чтобы контура преселектора удовлетворяли одновременно двум условиям:

обеспечивали селективность по зеркальному каналу S_езк;

имели полосу пропускания не менее заданной;

1. Из условия обеспечения селективности по зеркальному каналу на максимальной частоте диапазона, по формуле:

Q_эзк=; (2)

где n - число контуров преселектора. Если n =1, значит, имеется только один контур - контур входной цепи. Расчёт начинается с n =1;

S_езк- заданная селективность по зеркальному каналу (раз).

Q_эзк=

Q_эзк=29.5 (дБ)

2. Из условия обеспечения заданной полосы пропускания, на минимальной частоте диапазона (f_min - наихудшие условия):

Q_эn= , (3)

Где

2?F= 2(F_В + ?ѓ_сопр + ?ѓ_r) - необходимая полоса пропускания тракта радиочастоты;

F_В - верхняя частота модуляции (F_В = F_max, а для телеграфных приёмников используется ширина спектра телеграфного сигнала F_В = 0,2кГц);

?ѓ_сопр - ошибка сопряжения настройки контуров преселектора и гетеродина.

Для моего диапозона КВ буду принимать ?ѓ_сопр= 1 0 кГц;

?ѓ_r = (0,5ч1,0)·10^-3·ѓ_{r max} - возможное отклонение частоты гетеродина.

где ѓ_{r max =}ѓ_max+ ѓ_пр;

f_{r max}= (МГц)

Нахожу 2?F

2?F= 2(F_В + ?ѓ_сопр + ?ѓ_r)=2Ч(3,6+10+10.5)=61;

М_к - коэффициент частотных искажений контура.

для КВ М_к = 0,9МГц

Q_эn= (раз)

Q_эn=42 (дБ)

3.Искомую величину добротности, определяем из условия:

Q_эзк>Qэ> Q_эn

34,5>32>31,5 (4)

4.Определяем селективность тракта по соседнему каналу преселектора:

S_еск = ; (5)

где ?f - расстройка соседнего канала, ?f=10 кГц;

S_еск = (раз)

S_еск=0,9(дБ)

5. Определяем селективность канала промежуточной частоты контурами преселектора:

S_enp =, (6)

где n - число контуров преселектора;

S_enp =,

S_enp=30(дБ)

1.4 Выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты

Избирательная система тракта промежуточной частоты обеспечивает селективность приёмника по соседнему каналу за счёт включения в тракт фильтра сосредоточенной селекции (ФСС), пьезокерамических фильтров (ПКФ), электромеханических фильтров (ЭМФ), кварцевых фильтров.

Значение селективности S_еск, по которому рассчитывают избирательную систему тракта промежуточной частоты, определяют исходя из 15 ч 20% (в относительных единицах). Это позволяет обеспечить заданную селективность с учётом возможной неточности сопряжения контуров.

На диапазонах длинных и средних волн свою долю селективности по соседнему каналу вносят контура преселектора, которую также следует учитывать.

Расчётная селективность тракта промежуточной частоты определяется формулой:

; (7)

где S_{еск зад.} - заданное значение селективности;

S_{еск пр} - селективность по соседнему каналу преселектора;

S_еск=25.5 (дБ)

Таблица 1 - Основные параметры пьезокерамических фильтров на частоте 465 кГц

Параметры	Наименование фильтра
	ПФ1П -м	ПФ1П -2	ФП1П-0,25	ФП1П-0,23	ФП1П-0,26	ФП1П-0,27
1.Полоса пускания, кГц	7-9,9	8,5-12,5	10,5-12,5	8-11,5	7-10,5	8-11,5
2.Селективностьпри расстройке ±9кГц,дБ	46	40	26	40	26	35
3.Коэффициент передачи на средней частоте	0,25	0,28	0,29	0,24	0,29	0,25
4.Входная проводимость, мСм	0,83	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
5. Выходная проводимость, мСм	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4

После выбора из таблиц фильтра - ФП1П-0,26 необходимо оценить полученную селективность по соседнему каналу. Она с некоторым запасом должна обеспечивать выполнение требований технического задания.

Ослабление одного каскада УПЧ с резонансным контуром определяется по формуле:

; (8)



где ?f- расстройка соседнего канала

Q_эпч - эквивалентная добротность контура ПЧ.

;

S_еск1=12 (дБ)

Для проверки определяем общую селективность по соседнему каналу всеми контурами приёмника:

S_{еск общ}(дБ) = S_{еск фес}(дБ)+S_{еск пр} (дБ)+S_{еск 1}(дБ); (9)

где S_{еск фсс} - фильтра, выбранная по таблице;

S_{еск пр} - по формуле 4.

S_{еск общ}(дБ)=26+0.9+12=38.9

Общее ослабление должно быть больше заданного

S_{еск общ} > S_{еск зад}

38.9>20

1.5 Определение числа каскадов тракта радиочастоты и определение усиления по каскадам

Каскады радиочастоты приёмника расположенные между антенной и входом детектора определяют чувствительность приёмника. Они должны обеспечить усиление сигнала, наведённого в антенне, до уровня, достаточного для нормальной работы детектора.

Тип детектора выбирается в зависимости от вида сигнала, на который рассчитан приёмник, а тип полупроводникового диода для детектора выбирают из справочника.



Таблица 2 - Характеристики определенных типов детекторов

Тип детектора	Амплитуда напряжения на выходе Umg, В	Коэффициент передачи (Кд)
1.Диодный квадратичный 2.Диодный линейный 3.Транзисторный 4.Частотный, с ограничителем 5.Дробный частотный 6.Видеодектор 7.Смесительный	0,1-0,3 0,4-0,8 0,1-0,3 0,5-1,0 0,1-0,5 0,2-0,3 0,2-0,5	0,2-0,32 0,3-0,53 5,0-8,0 0,6-0,85 0,6-0,86 0,1-0,37 0,1-0,2

Определяем общий коэффициент усилия радиотракта приёмника от антенны до входа детектора, для приёмника с внешней антенной:

, (10)

где Е_а - заданная чувствительность.

;

Таблица 3 - Ориентировочная величина усиления одиночных каскадов приёмника

Тип каскада	Коэффициент усиления по напряжению
1.Входная цепь с одним контуром с двумя контурами	0,3 ч 0,5 0,15 ч 0,2
2.УВЧ (УРЧ) по схеме с ОЭ диапазон СВ диапазон КВ диапазон УКВ	25 ч 50 5 ч 10 2 ч 5
3.УВЧ апериодический	5 ч 10
4.Преобразователь частоты с ФСС с ПКФ и ЭМФ	5 ч 10 1,5 ч 2,0
5.Апериодический УПЧ УПЧ с одиночным контуром УПЧ оконечный, с одиночным контуром	10 ч 15 30 ч 50 50 ч 60

Общий коэффициент усиления выражается формулой:

К_pm=К_вх.ц ·К_увч · К_пр · К_упч-1 · К_упч-2 . . . . ·К_упч-n; (11)

К_pm=0.2·10·2·10·30·60=72000.

1.6 Выбор типа транзисторов для каскадов радиотракта

Электрический расчёт каскадов УВЧ, преобразователя и УПЧ осуществляется на основе Y - параметров транзистора. Y - параметры транзистора либо берут из справочников, либо рассчитывают по известным формулам, отражающих зависимость Y - параметров от низкочастотных h - параметров.

Таблица 4 - Основные параметры распространённых ВЧ транзисторов

ип транзистора	Uкэ В	Iко мА	h21э	fгр МГц	fY21э МГц	С22 пФ	С12 пФ	С11 пФ	q11 мСм	q22 мкСм	Y21э мСм
КТ319А	5	1	0,987	50	30	10	3	75	1,6	300	14
КТ315А	5	1	0,99	160	110	7	3	6	1,2	200	20
КТ368А	5	1	0,99	900	400	1,7	1,5	3	0,8	25	30
КТ399А	5	1	0,98	1800	750	1,5	1,2	3	0,6	20	45
КП303А	10	3	-	200	95	5	2,5	5	-	10	3
КП306А	10	5	-	250	110	5	3	3	-	13	3
КП350А	10	5	-	250	110	3	0,05	5	-	3	6



Ввиду того, что параметры транзисторов зависят от частоты, выбор конкретного типа транзисторов определяется его частотными свойствами, которые оцениваются коэффициентом частотного использования транзистора:

а = , (3.15)

где fmax - максимальная частота, на которой в схеме работает транзистор;

fY21э - предельная частота транзистора, на которой усиление в схеме с ОЭ снижается на 3 дВ ( 1,41 раза ), по сравнению с усилением на низких частотах;

а =

Определяем вспомогательный коэффициент:

b = , (3.16)

где fгр - граничная частота усиления транзистора по току.

b = ,

так как коэффициент, а<0,3; b<0,1, параметры выбранного транзистора S, С11, С22 практически не зависят от частоты, и выбор транзистора следует считать правильным.



1.7 Выбор схемы автоматической регулировки усиления (АРУ)

В транзисторных приёмниках находят применение следующие способы АРУ:

- изменение режима питания транзисторов по постоянному току;

- изменение величины отрицательной обратной связи;

- изменение (шунтирование) эквивалентного сопротивления нагрузки.

Изменение режима питания транзисторов по постоянному току сопровождается изменением кривизны характеристики S, входного R₁₁ и выходного R₂₂ сопротивления, входной C₁₁ и выходной C₂₂ ёмкостей. Таким образом, одновременно с изменением коэффициента усиления регулируемого каскада под влиянием изменения крутизны, сопротивлений и ёмкостей транзистора происходит рассогласование регулируемого каскада усилителя с предыдущим и последующим каскадами, с нагрузкой, а также расстройка входной и выходной резонансных цепей.

В связи с этим, в транзисторных приёмниках в основном в качестве регулируемых каскадов используются апериодические (резисторные) или широкополосные каскады УПЧ, где слабее влияние изменения параметров транзисторов на характеристики каскадов. Однако из-за малой величины связи транзистора с резонансными цепями и соседними каскадами влиянием изменения согласования, а также расстройкой резонансных цепей в процессе регулирования практически можно пренебречь. Этим и обусловлено большое распространение схемы АРУ изменением режима питания в радиовещательных транзисторных приёмниках.

Рассмотрим методику определения необходимого числа регулируемых каскадов.

Исходными данными для расчёта АРУ являются:

q - изменение входного напряжения в антенне приёмника



q = ;

p - изменение входного напряжения (на выходе детектора)

p = .

Величина q характеризует изменение ЭДС несущей частоты в антенне, величина p определяет допустимое изменение выходного напряжения при изменении ЭДС в антенне в q раз. Обычно величина q лежит в пределах 20ч10⁵ , а величину p выбирают в пределах 1,4ч4.

1. Для транзисторных приёмников изменение усиления на один регулируемый каскад практически можно принять

VT₁=10 раз. (3.17)

2. Требуемое изменение коэффициента усиления приёмника под действием АРУ определяется:

VT_П = .

VT_П = .

3. Считая, что все регулируемые каскады одинаковы, необходимое число регулируемых каскадов определяется:

N _АРУ = . (3.19)

N _АРУ = .



Полученное выражение округляется до большей целой величины и принимается за необходимое число регулируемых каскадов.

1.8 Предварительный расчет УНЧ

В качестве УНЧ приёмника выбираем микросхему, обеспечивающую заданные параметры.

1. Определяем напряжение на выходе детектора приёмника

U_вых.д. = U_mg·К_д, (3.29)

где U_mg - амплитуда напряжения на выходе детектора, В;

К_д - коэффициент передачи детектора.

U_вых.д. = 0.8·0.3=0.24 (В)

2. Микросхема выбирается по справочнику исходя из условий: выходная мощность микросхемы должна быть больше или равна заданной мощности Р_вых , в задании на курсовое проектирование и напряжение на входе микросхемы для нормальной работы УНЧ соответствовало условию:

U_вых.д. >U_вх.м, (3.30)

где U_вх.м.- напряжение на входе микросхемы, В;

U_вых.д. - напряжение на выходе детектора, В.

Выбрал микросхему TDA7235 0,24>0,2 (В)



1. Питание +Vs

2. Выход

3. Фильтр

4. Вход V in

5-8. Общий

Рисунок 1- Корпус и типовая схема включения TDA7235

1.9 Разработка структурной схемы приемника

В результате предварительного расчета приёма, имеем:

1) Количество контуров входной цепи - 2;

2) Количество контуров входной УВЧ (УРЧ) - 1 резонансный;

3) Тип избирательной системы преобразователя - автодинный;

4) Количество контуров УПЧ 1 - апериодический, 2 -- резонансных;

5) Количество каскадов УПЧ -- 3;

6) Тип транзисторов каждого каскада радиочастоты КТ 368А;

7) Тип микросхемы TDA7235;

8) АРУ охватывает 1 каскад.

Используя эти данные, составляем полную структурную схему приемника (рисунок 2)



Рисунок 2 - Структурная схема приемника



2 Оконечный расчет

2.1 Расчет входной цепи

Как следует из предварительного расчета структурной схемы, в диапазоне КВ входной контур может быть выполнен неперестраиваемым. Антенны, исходя из этого, могу быть использованы: ненастроенная штыревая или настроенная в виде полуволнового вибратора.

Рисунок 3. Схемы входной цепи приемника КВ :

а - ненастроенная штыревая антенна,

б - настроенная.

Особенностью расчета входного контура со штыревой антенной в УКВ диапазоне является меньшее значение эквивалентной контурной емкости С_КЭ и частое использование емкостного делителя для осуществления требуемого коэффициента включения m₂ транзистора или микросхемы во входной контур.

1. Емкость конденсатора С_К выбираю так, чтобы индуктивность контура

L_K = 1 / 4р²f₀² С_КЭ (2.1)

получилась конструктивно выполнимой, т.е. чтобы было

L_K ? L_Kmin = 0,05мкГн;

L_K

2.В случае применении емкостного делителя коэффициент включения m ₂ определяю соотношением

m ₂ = С1 / С1 + С2 = С_К / С2, (2.2)

m ₂

3.Значение С_КЭ рассчитывается по формуле:

С_КЭ = С_К + С_М + С_А+ m²₂C_вх; (2.3)

где С_К - сосредоточенная емкость контурного конденсатора;

С_М = 10 … 15 пФ - емкость монтажа;

С_А = 5 … 6 пФ - емкость антенны;

С_вх - входная емкость транзистора.

С_КЭпФ.

4.Связь настроенной антенны с входным контуром делается трансформаторная. Поскольку сопротивление антенно-фидерной цепи и входное сопротивление биполярного транзистора имеют малую величину, то расчет коэффициента трансформации целесообразно провести, исходя из условия получения наибольшего коэффициента усиления при заданной полосе пропускания. Этому случаю соответствуют следующие формулы:



(2.4)

, (2.5)

где - характеристическое сопротивление контура ВЦ:

(2.6)

Q_Э - эквивалентная добротность (определенная при расчете структурной схемы);

Q_К ? 100 - собственная контурная добротность.

,

5.Нахожу индуктивность катушки связи:

L_св = m₁²L_К / K_св², (

где К_св=0,6 … 0,9.

L_св



Заключение

В ходе курсового проекта был разработан супергетеродинный приемник, с возможность приема сигналов с АМ. Приемник содержит входную цепь, усилитель радиочастоты, преобразователь (состав: смеситель, гетеродин и фильтр), систему усиления промежуточной частоты с АРУ и усилитель мощности на микросхеме TDA2025. Каскады выполнены на распространенных транзисторах и ИМС, которые доступны и недороги в свободной продаже. Использование ИМС не только облегчает разработку усилителя мощности, 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 параметры:

1) Количество контуров входной цепи - 1;

2) Количество контуров УВЧ (УРЧ) - 1 резонансный;

3) Тип избирательной системы преобразователя - автодинный;

4) Количество контуров УПЧ 1 - апериодический, 2 - резонансных;

5) Количество каскадов УПЧ - 3;

6) Тип транзисторов каждого каскада радиочастоты КТ 368А;

7) Тип микросхемы TDA 2025;

8) АРУ охватывает 1 каскад.



Список использованных источников

1. Н.В. Бобров «Расчет радиоприемника», М., Радио и связь, 1981.

2. В.Ф. Баркан, В.Н. Жданов «Радиоприемные устройства», Советское радио, 1978.

3. О.В. Головин, «Радиоприемные устройства» Москва, Горячая линия - Телком, 2002.

4. «Полупроводниковые приборы». Справочник под общей редакцией Н.Н. Горюнова, М., Энергоатомиздат, 1985.

5. Онищук А.Г. Радиоприемные устройства: учеб. Пособие. - Минск: Новое знание, 2007.

6. Мисюль П.И. Техническое обслуживание и ремонт бытовой радиоаппаратуры: Спецтехнология: Учеб. Пособие - Минск: Выш. шк., 2006.

7. Методическое пособие по курсовому проектированию РПУ.

Размещено на Allbest.ru

...