Проектирование судового радиоприёмного устройства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра МРС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Проектирование судового радиоприёмного устройства».

Выполнил: курсант Губанов Д.М.

Факультет электромеханики

и радиоэлектроники

Учебная группа 3131

Проверил: Грищенко В.В.

Одесса 2006

Введение

Современные радиоприемные устройства коротковолнового диапазона, как правило, выполняются по схеме супергетеродина. Это обеспечивает достаточную чувствительность, избирательность, необходимую полосу пропускания и усиления каскадов. Необходимо также рассмотреть вопрос о номиналах промежуточных час-тот, их количестве; должно быть уделено внимание структуре и ширине диапазонов. Их количестве, а также, если необходимо, применить деление на поддиапазоны.

С учетом специфики области применения, должны учитываться центростремительные ускорения, повышенная влажность воздуха, его соленость, которые могут негативно сказаться на работоспособности.

Исходные данные к работе

Диапазон: 518кГц.

Чувствительность: 3 мкВ

избирательность по соседнему каналу 50дБ

Избирательность по зеркальному каналу:50 дБ Вид модуляции: (F1В.)

Напряжение: 0.4 В

Расчет полосы пропускании общего радиотракта приемника

Полоса пропускания общего радиотракта определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящим от частотной точности радиолинии:

,

где - реальная ширина спектра радиосигнала, который должен быль пропущен ко входу детектора; - расхождение между частотой принимаемой станции и частотой настройки приемника, т.е. частотная точность линии.

Реальная ширина спектра зависит от вида модуляции. Для частотной модуляции:

кГц

Запас по полосе пропускания с учетом расхождения частот в радиолинии возьмем равным порядка 100-200 Гц, вследствие чего полоса пропускания радиотракта составит:

= 11000+200=11,2кГц.

Выбор числа преобразований частоты и номиналов промежуточных частот

Необходимость использования нескольких преобразований частоты определяется следующими основными принципами.

Двойное или тройное преобразование частоты применяется как способ разрешения противоречия между требованиями подавления помехи по зеркальному каналу и высокой избирательностью по соседнему каналу. Первое условие предполагает выбор возможно более высокой первой промежуточной частоты, второе - возможное более низкой второй промежуточной частоты.

Зеркальная помеха подавляется при первом преобразовании частоты, помеха по соседнему каналу подавляется в тракте основной (второй) промежуточной частоты.

Предпочтительней с точки зрения ослабления влияния комбинационных каналов приема, выбирать первую промежуточную частоту в 4-5 раз выше верхней чистоты диапазона. Однако выбор такого высокого значения f_1пч может ограничиваться возможностями изготовления высококачественного фильтра с высокой частотой настройки и хорошей прямоугольностью. В этом случае приходится несколько снижать номинал (до 40... 50 МГц).

f_1пч=40 МГц

Сточки зрения ослабления влияния комбинационных каналов приема, предпочтительнее выбирать вторую промежуточную частоту, по крайней мере, в 5-10 раз меньшей нижней частоты диапазона приемника.

По возможности следует выбирать стандартизованные значения основных промежуточных частот, в соответствии с которыми создаются типовые блоки и необходимая измерительная аппаратура.

Исходя из вышеперечисленного, выбираем значения промежуточных частот:

f_1пч=40МГц f_2пч=12,8 МГц

Распределение избирательности и усиления по трактам

Основные качественные показатели приемника: чувствительность, одно- и многосигнальная избирательность - в значительной мере определяются правильностью распределения избирательности и усиления между трактами сигнальной, первой промежуточной, основной промежуточной и низкой частот.

Распределение избирательности:

При ориентировочном расчете структурной схемы распределение избирательности производится следующим образом.

1. Полоса пропускания тракта основной частоты берется близкой к рассчитанной полосе общего радиотракта:

кГц

2. Параметры избирательности тракта сигнальной частоты находятся из:

а) Заданной реальной добротности контуров в этом тракте.

б) Определенного ориентировочного числа контуров в тракте, необходимого для обеспечения заданных требований ослабления побочных каналов первого преобразования:

причем, в первую очередь проверяется ослабление зеркального канала при заданном Sпк = Sз = 50 дБ и Дf = 2f1пч = 80 МГц. А затем требование ослабления помехи по первой промежуточной частоте при Sпк⁼S1пч и Дf =f₀- f1пч . Из двух значений n_сч, берется большее.

в) При выборе числа контуров n_сч =1 рассчитываем полосу пропускания тракта.

.

и коэффициенты прямоугольности на уровнях S (заданного подавления соседних и побочных каналов):

.

По полосе и коэффициенту прямоугольности строится характеристика избирательности тракта. Его полоса пропускания должна быть в 2-3 раза шире необходимой полосы общего радиотракта, т.е.

ДF_СЧ(2-3)ДF_РТ=(22,4-33,6) кГ'ц

Распределение усиления

Распределение усиления в приемнике определяется двумя противоречивыми условиями:

а) с одной стороны, следует стремиться к увеличению усиления во входных цепях и первых каскадах приемника так как чем больше коэффициент усиления по

мощности первого и следующего за ним каскадов, тем меньше общий коэффициент шума приемника и лучше его чувствительность.

б) с другой стороны, усиление во входных каскадах приемника с точки зрения многосигнальной избирательности должно быть небольшим, чтобы амплитуда сигнала (полезного и мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и т.д. каскадов усиления сигнальной часты, первого преобразователя и т.д. до фильтра основной селекции, относительно слабо защищенной перестраиваемыми по диапазону избирательности системами. В радиотракте в целом должно быть обеспечено усиление:

где U_{вх. дет} - напряжение на входе детектора

Е_а- чувствительность приемника

где К_д - коэффициент передачи детектора (К<Н),6 для диодною полупроводникового детектора)

При ориентировочном расчете структурной схемы приемника вначале производят распределение усиления между основными трактами: сигнальной, первой, второй основной и других промежуточных частот; низкой частоты, с учетом допустимых уровней на элементах, разграничивающих эти тракты.

1. Усиление в тракте сигнальной частоты должно быть ограничено, регулироваться в зависимости от уровня сигнала в антенне так, чтобы выходной сигнал не превышал допустимого значения на выходе первого преобразователя частоты.

2. Усиление в тракте первой промежуточной частоты также должно ограничиваться и быть таким, чтобы напряжение на входе второго преобразователя частоты не превышало допустимых значений.

Примем К_1пч = 45 = 33 dB.

3. Усиление в тракте основной промежуточной частоты должно дополнять усиление в предшествующих трактах сигнальной и первой частоты до уровня U_вх.дет необходимо для детектирования радиосигналов в наилучших условиях.

4. Усиление в тракте низкой частоты можно рассчитать по формуле:

где U_вх.дин - напряжение на входе динамика:

Определение коэффициента шума приемника

На этапе расчета структурной схемы, учитывая относительную сложность расчета, полагают, что чувствительность приемника в основном определяются шумами первого каскада, и принимают:

К_ш = ( 1.1 - 1.2 ) К_ш1

Определим мощность тепловых шумов:

Р_ш = ДF_рт *Т* k = 11.2* 10³*290*1.38*10^-23 Вт

Тогда коэффициент шума первого каскада приёмника должен быть:

Коэффициент шума всего приёмника:

К_ш (1.1 - 1.2) К_ш1 = 3.3 - 3.6

Структурная схема приемника

Сигнал, принятый антенной, через фидер поступает на вход приемника. Во входных цепях расположены фильтры, которые отсекают частоты не входящие в диапазон принимаемых част. Далее принятый и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя сигнальной (радио-) частоты УСЧ, где происходит предварительное усиление на 43 dВ. Предварительно принятый и отфильтрованный сигнал поступает на сигнальный вход первого смесителя См1; на другой вход смесителя подается частота 116 МГц. формируя первую промежуточную частоту, равную 40 МГц.

Со смесителя сигнал, пройдя через фильтр 40 МГц, поступает на УПЧ1. В тракте первой промежуточной частоты происходит подавление зеркальной помехи.

С выхода УПЧ1 сигнал поступает на сигнальный вход смесителя См2; но гетеродинный вход См2 поступает постоянная часта 27.2 МГц. На выходе См2 вторая промежуточная частота, равная 12.8 МГц. Преобразованный сигнал поступает на вход УПЧ 2, в котором происходит селекция по соседнему каналу и усиление. Далее сигнал поступает на детектор однополосного амплитудно-модулированного сигнала. Затем сигнал звуковой частоты через усилитель УЫЧ поступает на выходное устройство воспроизведения звука (динамик).

Вывод

В ходе данного расчета были получены и рассчитаны основные параметры, которые позволяют с достаточной точностью спроектировать и построить радиоприемное устройство связи по схеме супергетеродина. Что обеспечивает достаточную чувствительность, избирательность, необходимую полосу пропускания и усиления каскадов. Был рассмотрен вопрос о номинальных промежуточных частотах. Уделено внимание структуре и ширине диапазонов. Для этого сначала проводим расчёт полосы пропускания общего радиотракта приемника, выбираем число преобразований частоты и номиналов промежуточных частот. Распределяем избирательности и усиления по трактам, а за тем определяем коэффициент шума приёмника.

Список использованной литературы

1. Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств/ М.А. Сивере, Г. А. Зейтленок. Ю. Б. Несвижский и др.. Учебноепособие для вузов. - М.: Радио и связь. - 368 с

2. М. С. Шумилин, В. Б. Козырев, В, А. Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техн. - М.: Радио и связь. 1987.