Разработка приемника УКВ-радиостанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Техническое задание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Разработка структурной схемы

2.1 Расчет полосы пропускания общего радиотракта

2.2 Выбор числа преобразований частоты

2.3 Определение числа каскадов высокочастотного тракта

2.4 Определение требуемого усиления до детектора

2.5 Выбор частот гетеродинов

2.6 Выбор системы АРУ

3. Электрический расчет каскадов

3.1 Расчет смесителя

Заключение

Список использованной литературы



Техническое задание

Приемник УКВ-радиостанции

Диапазон рабочих частот 156 - 162 МГц

Чувствительность 10 мкВ при отношении сигнал/шум 20 дБ

Подавление побочных каналов приема:

- зеркального канала 30 дБ

- канал прямого прохождения ПЧ 40 дБ

соседние каналы приема 30 дБ

Допустимая величина коэффициента нелинейности г?10%



Введение

Радиоприемное устройство - одно из важнейших и необходимых элементов радиотехнической системы передачи сообщений. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, несущего полезную информацию, усиление мощности сигнала и преобразование его в полезное сообщение, поступающее к получателю.

В месте приема существуют посторонние электромагнитные поля, создаваемые источником радиопомех естественного и искусственного происхождения.

Учитывая, что реальные условия приема сигналов изменяются во времени, структура приемника и режимы его элементов должны оптимизироваться с целью обеспечения минимальной ошибки в приеме сообщений.

Таким образом, современное профессиональное радиоприемное устройство представляет собой комплекс элементов, обеспечивающий оптимальный прием и обработку сигнала.



1. Анализ технического задания.

Требования, предъявляемые к приемнику. Выбор и обоснование параметров, не указанных в исходном задании.

Определим дополнительные технические требования к проектируемому устройству. Основными регулирующими и определяющими документами в отношении судовых радиоустановок являются «Руководство по радиосвязи для использования в морской подвижной и морской подвижной спутниковой службах» и «Правила по оборудованию морских судов».

Согласно [1], дополнительные параметры:

Вид модуляции - А3E - амплитудная модуляция.

Способ настройки на частоту канала - беспоисковый, бесподстроечный. Шаг перестройки - 12,5 кГц. Антенно-фидерное устройство - вертикальный штырь, сопротивление кабеля - 50 Ом.

Полоса пропускания звуковых частот не более 8 кГц. Спектр передаваемых частот 30 - 3000 Гц.

Коэффициент нелинейных искажений приемника не более 13%.

Относительная нестабильность частоты приемника, определенная нормативной документацией, в пределах .



2. Разработка структурной схемы

2.1 Расчет полосы пропускания общего радиотракта

Разрабатываемый приемник принимает сигналы классов А3E. Принимая во внимание, что для режима телефонии спектр принимаемых звуковых частот 30-3000 Гц, индекс модуляции m не превышает 1 и весь спектр, излучаемый передатчиком, составит около 8 кГц. Полоса пропускания общего радиотракта определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящим от частотной точности радиолинии.

1) Запас на частотную неточность радиолинии при приеме без поиска и подстройки:

где - реальная ширина полосы спектра радиосигнала;

- частотная точность радиолинии

Частотная неточность радиолинии определяется так:

где и - нестабильность частот передатчика и приемника соответственно.

Эти параметры определены нормативными документами, примем

и

3) Неточность на верхней частоте диапазона:

(кГц)

4) Полоса пропускания общего радиотракта:

(кГц)

2.2 Выбор числа преобразований частоты

Зеркальная частота приема после первого преобразования частоты подавляется в тракте сигнальной частоты. Если предположить, что в этом тракте используется одиночных контуров с добротностями , то для оценки значения первой промежуточной частоты можно исходить из

где - верхняя частота диапазона приемника

а - параметр рассогласования антенны и входа приемника

- требуемое подавление зеркального канала

Исходя из наихудших параметров для выбора , получим:

, а = 1, , = 1, = 1000 (30 дБ)

(МГц)

18,1 МГц - нижняя граница первой промежуточной частоты

Подавление соседних каналов приема осуществляется избирательными системами тракта промежуточной частоты. Значение промежуточной частоты по требованиям избирательности соседнего канала:

, где

зависит от типа схемы и числа каскадов и находится в пределах 0,5-1

для (МГц)

Получим

(кГц);

;

(кГц)

Как и предполагалось, результаты расчетов значений промежуточных частот противоречат друг другу, поэтому для обеспечения избирательности по соседнему каналу в приемнике необходимо двойное преобразование частоты. Для подавления зеркального канала приема необходимо выбирать (МГц). Выберем частоту из ряда стандартных значений промежуточных частот (МГц). Для обеспечения избирательности по соседнему каналу необходимо выбрать (кГц). Выбираем из стандартного ряда промежуточных частот (кГц).

Необходимо помнить, что в связи со вторым преобразованием частоты необходимо осуществить дополнительную селекцию по второму зеркальному каналу после первого преобразователя частоты. Избирательность по первому зеркальному каналу приема и каналу прямого прохождения производится в тракте сигнальной частоты до первого преобразования, а избирательность по соседнему каналу приема осуществляется после второго преобразования в тракте прохождения второй промежуточной частоты.

2.3 Определение числа каскадов высокочастотного тракта

Выбор типа детектора

Из существующих схем диодных детекторов (параллельная и последовательная) наиболее приемлемой является последовательная, обладающая большим входным сопротивлением и большим коэффициентом передачи.

Диодный детектор может работать как в линейном, так и в квадратичном режимах. Линейный режим создаёт меньшую величину нелинейных искажений, но требует для работы большей амплитуды входного сигнала и входной мощности.

Такой режим находит применение в приёмниках высокого класса.

(В).

Амплитуда напряжения на выходе детектора определяется по формуле:

(В)

где - коэффициент передачи диодного детектора,

m = 1 - коэффициент глубины модуляции.



2.4 Определение требуемого усиления до детектора

При приёме на наружную антенну требуемое усиление рассчитывается по формуле:

где -напряжение на входе детектора, выбранное из таблицы 3[2]. Для диодного полупроводникового детектора . Принял (В).

- заданная чувствительность, равная 10 мкВ, отсюда

Требуемое усиление необходимо увеличить с целью обеспечения запаса на: разброс параметров, неточность измерения чувствительности и т.п.

Требуемое усиление с запасом принимаем:

Определение числа и типа усилительных каскадов до детектора.

1. Для определения числа усилительных каскадов до детектора необходимо предварительно задаться реальным коэффициентом передачи входной цепи, . Принимаем .

Коэффициент усиления усилителей УВЧ и УПЧ

Считаем, что при определении необходимого числа каскадов УВЧ и УПЧ при полном электрическом расчёте обеспечивается получение усиления, близкое к максимально устойчивому.

Рассчитаем усиления тракта сигнальной частоты:

,

где -допустимое напряжение, поступающее на вход преобразователя. Возьмем его, равным 2 мВ.

-значение чувствительности на входе приемника с учетом динамического диапазона Д = 40 дБ

Т.к. коэффициент усиления в тракте промежуточной частоты практически не превышает 10…20, примем . Для преобразователей частоты, выполненных на основе полевых двухзатворных транзисторов, типа КП350А принимаем коэффициенты усиления: преобразователь частоты 1 , а преобразователь частоты 2 .

Принимаем предварительное число каскадов:

а. Каскад УВЧ: N=1

б. Каскад УПЧ1: N=1

в. Каскад УПЧ2: N=1

Определим общее усиление до детектора:

Так как общее усиление до детектора больше требуемого с запасом, то окончательно принимаем структурную схему в которой:

Количество каскадов УВЧ-1,

Количество каскадов УПЧ1-1,

Количество каскадов УПЧ2-1.

2.5 Выбор частот гетеродинов

В данном приемнике применено двойное преобразование частоты. В первом случае необходимо перенести спектр сигналов рабочего диапазона вниз, для получения первой промежуточной частоты 16,9 МГц. Используем преобразование , откуда частота гетеродина должна изменяться в пределах 134,6-140,6 (МГц).

Гетеродин первого преобразователя требует перестройки и его можно выполнить на основе синтезатора частот.

Для второго преобразования сигнал переносится с частоты 21,4 МГц на частоту 465 кГц. Также применим преобразование вида , таким образом

(МГц)

Гетеродин второго преобразователя не требует перестройки и его можно выполнить по схеме кварцевого автогенератора.

2.6 Выбор системы АРУ

Система АРУ предназначена для обеспечения заданного изменения выходного напряжения приемника в условиях значительного (до 120 дБ) изменения уровня принимаемых сигналов. Это позволяет предотвратить нелинейные искажения сигнала вследствие перегрузки каскадов приемника и поддерживать режим работы последнего близким к оптимальному.

Рис. 1

Обратная система АРУ (рис. 1) является наиболее простой и эффективной, поэтому она широко используется на практике. Система представляет замкнутую нелинейную цепь автоматического регулирования, содержащую усилительный тракт приемника с регулируемым коэффициентом усиления (передачи) и цепь регулирования. Цепь АРУ служит для получения регулирующего напряжения и содержит детектор и усилитель АРУ, а также ФНЧ.

радиотелефонный супергетеродинный частота усилитель



3. Расчёт УПЧ-2

Каскад УПЧ-2 выполнен на транзисторе типа ГТ309Д, а избирательность по зеркальному каналу обеспечивается сосредоточенной селекции на ПАВ.

Схема каскада УПЧ -2 показана на рис. 7.

Рис. 2. Схема каскада УПЧ-2

Исходные данные:

Промежуточная частота - (кГц)

Входное сопротивление следующего каскада - 2кОм

Транзистор типа ГТ309Д с параметрами:

(В) (мА) (мА/В) (пФ)

(Ом) (Ом) (пФ) (пФ)

Входное сопротивление ПФ -(Ом)

Выходное сопротивление ПФ -(кОм)

Эквивалентная ёмкость контуров - 75.

Расчёт:

1. Максимально устойчивый коэффициент усиления:

2. Эквивалентное сопротивление нагрузки:

(Ом)

3. Величина сопротивления в цепи коллектора:

(сим)

(Ом)

Принимаем номинальное значение сопротивление (Ом)

4. Реальное эквивалентное сопротивление:

(сим)

(Ом)

5. Коэффициент усиления каскада:

6. Задаёмся величиной и определяем значения:

а) величина сопротивления термокомпенсации:



(Ом)

Принимаем (Ом)

б) величина сопротивления :

где V- коэффициент нестабильности, равный 3, отсюда получаем:

(кОм)

Принимаем номинальное значение (кОм)

в) величина сопротивления равно:

(кОм)

Принимаем (кОм)

7. Ёмкость в цепи эмиттера.

(пФ)

Принимаем номинальное значение (пФ)

8. Входное сопротивление каскада:



(сим)

(Ом)

Величина разделительной ёмкости:

(пФ)

принимаем номинальное значение (пФ)

Расчёт избирательной системы.

9. Коэффициент шунтирования:

Для контуров №1 и №2 принимаем:

Необходимое конструктивное и эквивалентное затухание контура.

10. Характеристическое сопротивление контура №1

(Ом)

11. Эквивалентная ёмкость контура

(мкФ)

Принимаем (мкФ)

12. Коэффициент включения контура со стороны ПФ

13. Величина индуктивности контура №1

(мкГн)

14. Полагая, что для контура №2 справедливо следующее:

Находим величину характеристического сопротивления:

(Ом)

15. Коэффициент включения в контур со стороны следующего каскада

16. Эквивалентная ёмкость контура №2

(мкФ)

принимаем номинальное значение (мкФ)

17. Величина индуктивности контура №2.

(мкГн)

18. Определим величину ёмкости

(нФ)



Заключение

В курсовом проекте, в соответствии с заданием был спроектирован и рассчитан радиотелефонный приемник.

Определена и рассчитана структурная схема, выполнен расчет второго усилителя промежуточной частоты.

В процессе выбора структурной схемы радиоприемника был проведен анализ возможных схем радиоприемника, в результате чего была выбрана супергетеродинная схема с двойным преобразованием частоты.

На основе структурной схемы была разработана электрическая принципиальная всего радиоприемника. Приемник имеет небольшие массу и габариты, т.к. собран на транзисторах.



Список литературы

1. Марков В.А. Устройства приема и обработки информации. Разработка структурной схемы. Методические указания по дипломному и курсовому проектированию. Петропавловск-Камчатский, КамчатГТУ, 2000.

2. Марков В.А. Проектирование судовых радиоприемных устройств. Учебное пособие. Петропавловск-Камчатский, КГАРФ, 1997 г.

3. Горшелев В.Д., Красноцветикова З.Г., Федорцов В.Ф., Основы проектирования приемников. Л., Энергия, 1977 г.

Размещено на Allbest.ru