Курсовое проектирование каскадов главного тракта приёма радиосигналов. Афанасьев Г.Ф.

1 ББК 32.849 О Афанасьев Г.Ф. О Оформление. УлГТУ, 2006 ВВЕДЕНИЕ Курсовое проектирование призвано способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных

Курсовое проектирование каскадов главного тракта приёма радиосигналов. Афанасьев Г.Ф.

Книги по всем темамPages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   …   | 17 | Г.Ф.

Афанасьев КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАСКАДОВ ГЛАВНОГО ТРАКТА ПРИЁМА РАДИОСИГНАЛОВ Ульяновск 2006 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет Г.Ф.

Афанасьев КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАСКАДОВ ГЛАВНОГО ТРАКТА ПРИЁМА РАДИОСИГНАЛОВ Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов по специальности 21030265 Ульяновск 2006 УДК 621.73.96.62 (075) ББК 32.

849 К17 Рецензенты:

Ульяновский филиал института радиэлектроники Академии наук РФ (директор др техн. наук В.А. Сергеев); канд. техн. наук, доцент А.С. Лушников Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Афанасьев, Г.Ф.

Курсовое проектирование каскадов главного тракта приёма радиосигналов :

К17 учебное пособие / Г. Ф. Афанасьев. — Ульяновск; УлГТУ, 2006. — 193 с.

В учебном пособии изложены методика выполнения курсового проекта, правила составления пояснительной записки, требования к графической части.

Даны рекомендации по выбору основных радиодеталей, график выполнения проекта, список литературы по проектированию устройств приёма и обработки сигналов различного назначения, теоретические справки и примеры расчёта каскадов радиоприёмников, а также справочные данные по элементам к применяемым материалам. Приведённый материал может быть использован по дипломному проектированию для студентов специальности 21030365.

УДК 621.73.96.62 (075) ББК 32.849 О Афанасьев Г.Ф.

О Оформление. УлГТУ, 2006 ВВЕДЕНИЕ Курсовое проектирование призвано способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами в процессе обучения и применению этих знаний к комплексному решению конкретной задачи.

Вместе с этим курсовое проектирование учит студента пользоваться справочной литературой (ГОСТами, ЕСКД, каталогами изделий, едиными нормами, таблицами, номограммами и т.д.

), прививает навыки производства расчетов, составления технико-экономических записок, готовит студента к выполнению более сложной задачи — дипломному проектированию.

Курсовой проект по устройствам приема и обработке сигналов (УПиОС) выполняется после изучения основной части теоретического курса, выполнения лабораторного цикла, параллельно с практическими занятиями, призванными закрепить теоретические знания, полученные студентами на теоретических занятиях, углубить и расширить их, привить некоторые навыки в подходе к проектированию, производству инженерных расчетов и конструирования, что должно облегчить студенту выполнение проекта.

Методические указания составлены с целью облегчения работы над курсовым проектом. Однако, Рекомендации его не могут охватить всех частных вопросов, встречающихся при проектировании УПиОС и их отдельных частей.

Они направлены больше на решение организационных вопросов, определяющих объем проекта, требования к нему, организацию труда при проектировании, содержат информацию по выбору литературы, применению ЭВМ в расчетах, рекомендации по выбору радиодеталей УПиОС, некоторые правила составления пояснительной записки и оформления графической части проекта, а также порядок его защиты. В процессе проектирования студент может встретиться с множеством рекомендаций, встречающихся в литературе.

Необходимо помнить, что подавляющее большинство их, особенно числовых, как правило, имеют ограниченное применение, поэтому студент должен вносить осмысленные поправки, обусловленные спецификой полученного задания, и обязан обращаться за консультацией к преподавателю всякий раз, как только возникнут сомнения по применимости тех или иных рекомендаций или формул в конкретных ситуациях.

При курсовом проектировании следует стремиться к привлечению нескольких источников по каждому вопросу, т.к. одни и те же разделы в разных книгах излагаются с различной полнотой. Основными источниками являются [2-8], остальные, как дополнительные.

Исходными данными для выполнения проекта является техническое задание на проектируемое устройство.

Выполнение проекта может быть разбито на ряд этапов: уточнение технического задания, составление структурной схемы, разработка принципиальной схемы и расчет ее элементов, в отдельных случаях — разработка конструкции или макета, оформление пояснительной записки и графической части.

При выборе и обосновании структурной схемы устройства, необходимо хорошо представлять взаимосвязь технических характеристик отдельных каскадов или блоков с общими характеристиками устройства.

Некоторые из требований, необходимые для расчета, могут быть опущены в задании. Они должны быть дополнены студентом самостоятельно, на основании соответствующих ГОСТов. В связи с этим целесообразно расчет разделить на две части: предварительный (эскизный) и окончательный.

Предварительный расчет выполняется с целью определить состав структурной схемы, параметры отдельных каскадов, необходимость применения автоматических регулировок. Результаты этого расчета следует считать ориентировочными, и некоторые принятые решения при окончательном расчете могут быть пересмотрены.

В окончательный расчет входит полный расчет электрического режима работы либо всех каскадов, либо тех, которые оговорены в техническом задании и их элементов. По полученным результатам составляется полная принципиальная схема спроектированного устройства.

При проектировании следует максимально использовать унифицированные узлы и детали.

1. ОБЪЕМ РАБОТЫ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА 1.1 Объем проекта Проект должен содержать 5 разделов: Техническое задание; Введение;

Раздел 1 – технико-экономическое обоснование проекта; Раздел 2 – эскизный (предварительный) расчет устройства приема, обоснование структурной схемы, расчет полосы пропускания; Раздел 3 – обзорная часть (по приемникам в целом или частям, подлежащим проектированию и расчету по ТЗ); Раздел 4 – разработка электрической схемы (по ТЗ) и расчет её элементов; Раздел 5 – расчет и оценка характеристик устройства (по ТЗ), и практическая часть проекта (по ТЗ).

Объем пояснительной записки – не менее 20 печатных страниц.

1.2 Предварительный расчет УПиОС Этот этап включает в себя изучение литературы и ГОСТов по теме проекта, уяснения соотношения параметров проектированного УПиОС с ГОСТом и с параметрами существующих УПиОС аналогичного назначения.

На основе анализа требований технического задания производиться выбор недостающих данных и дается обоснование сделанному выбору. По требованию частотной точности осуществляется расчет необходимой полосы пропускания, выбирается промежуточная частота.

Выбор структурной схемы зависит от многих факторов: от частоты сигнала, заданной чувствительности УПиОС, его назначения, вида оконечных устройств и др.

Принципы составления структурных схем хорошо представлены в [2-8].

Этими источниками можно пользоваться при определении полосы пропускания главного тракта приема, числа каскадов, выбора типа и числа селективных систем промежуточной частоты, выбора типа усилительных приборов.

Многие современные УПиОС характеризуются высокой реальной чувствительностью. Главным фактором, ограничивающим чувствительность. В диапазоне метровых и более коротких волн, являются собственные шумы УПиОС. Величины, необходимые для предварительного расчета реальной чувствительности УПиОС даны в [3-8].

При эскизном проектировании можно определить необходимость введения автоматических регулировок, выбрать механизмы и элементы настройки [3,8 и др].

Параметры усилительных элементов и указания по их применению имеются в большом числе справочных изданий, а также приведены в данном пособии.

1.3 Подробный расчет УПиОС Подробный расчет УПиОС начинается с составления его полной электрической схемы. В процессе этого этапа проектирования также может оказаться неизбежной корректировка состава принципиальной схемы.

Для расчета входных цепей приемника потребуются сведения о применяемых конкретных антеннах. Данные антенн стационарных и переносных приемников ДВ, СВ и КВ диапазонов имеются в [7,8 и др.].

Методика расчета входных цепей приемников с ферритовыми антеннами наиболее подробно приведены в [7].

Расчет элементов преселектора приемников ДВ, СВ, и КВ диапазонов подробно изложены в литературе [3-8]. Особенности электрического расчета и конструкций преселекторов современных приемников СВЧ освещены в [8].

По данным расчета преселектора строятся графики избирательности по зеркальному каналу. Построение графиков можно производить машинным способом.

Расчет преобразователей частоты для радиоприемников различного назначения широко представлен как в учебниках, так и в монографиях [2-8 и др.]. Расчет сопряжения контуров гетеродина и входных цепей лучше производить графо-аналитическим методом по учебникам Боброва Н.В.

Параметры транзисторов в режиме преобразования можно определить через его параметры в режиме усиления.

Порядок определения контуров промежуточной частоты изложен в рекомендованной литературе. Расчет усилителей промежуточной частоты и особенно построение частотной характеристики рекомендуется проводить с помощью ЭВМ.

Расчет одноконтурных и двухконтурных полосовых УПЧ широко освещен в [2-8].

В случае, если получается нерационально большое число каскадов УПЧ, необходимо перейти на более эффективную схему усилителя с расстроенными контурами, с полосовыми фильтрами.

Методика расчета УПЧ и смесителей с многозвенными ФСС, а также УПЧ с нагрузкой в виде кварцевого, электромеханического или пьезокерамического фильтра подробно изложены в [4-5]. Проектирование ФСС удобнее осуществлять с помощью ЭВМ.

Расчет детекторов сигналов различной формы (АМ, ЧМ и импульсных) приведен в [3-10].

Достижение широкого динамического диапазона невозможно без применения автоматической регулировки усиления.

Для точных расчетов система АРУ Необходимы параметры и характеристики транзисторов регулируемых каскадов, отсутствующие в справочных материалах, которые определяются экспериментальным путем.

Ввиду этого, при курсовом проектировании необходимо использовать ориентировочные расчеты системы АРУ, методика которых изложена в данном пособии.

В проектируемых радиоприемных устройствах с автоматической подстройкой частоты расчет системы АПЧ можно производить по методике, изложенной в [2-10].

Календарный график работы над курсовым проектом приведен в Приложении 1.

1.4 Составление пояснительной записки и некоторые правила ее оформления Пояснительная записка к курсовому проекту должна быть написана от руки двух сторон листа формата А4 (210*297). При написании текста листы рамкой не обводятся. По всем сторонам листа необходимо оставлять поле:

слева — 35 мм., справа — 10 мм., сверху и снизу — не менее 20 мм. Текст и формулы должны быть написаны тщательно и разборчиво.

В общем виде записка содержит:

— обложку;

— титульный лист;

— оглавление (содержание);

— задание на курсовое проектирование;

— основной текст;

— список литературы;

— приложения (в необходимых случаях).

Образец обложки и титульного листа дан в Приложении 2, а технические задания – в Приложении 3.

Основной текст пояснительной записки должен дать исчерпывающее представление о проведенной работе, начиная с постановки задачи (во введении) до детального обоснования принятых решений (в основных главах), оценки результатов работы с точки зрения их соответствия требованиям задания и возможностей реализации (в заключении).

В свою очередь в зависимости от объема и содержания разделы основного текста должны быть разбиты на соответствующие подразделы.

Разделы и подразделы должны быть пронумерованы арабскими цифрами с точкой в конце, а подразделы — с промежуточной точкой, отделяющей номер раздела и подраздела.

Нумерация страниц — сквозная, включая рисунки и таблицы, выполненные на отдельных листах, приложения и список литературы.

В начале каждого раздела, содержащего расчет отдельного каскада, следует привести принципиальную схему данного каскада, а также характеристики усилительных элементов с указанием их режимов (если это поясняет процесс расчета).

Если в процессе работы над проектом производились громоздкие численные расчеты, например с выходом на ЭВМ, то результаты их должны помещаться в основном тексте, а подробности (машинная распечатка) выноситься в приложения с обязательной ссылкой на них.

Расчеты следует излагать следующим образом: сначала записывается расчетная формула и ее расшифровка, а затем следует числовая подстановка.

Результаты итоговых расчетов следует выписывать в виде отдельных равенств.

В тех случаях, когда по ходу расчета несколько раз определяются одни и те же величины, результаты следует свести в таблицу. Сам расчет при этом не следует производить.

Графический материал, относящийся к расчету каскада, можно выполнить на кальке или миллиметровой бумаге и вклеить в текст.

При построении амплитудно-частотных и фазовых характеристик следует пользоваться логарифмическим масштабом.

Иллюстрации в технической документации независимо от их содержания (схемы, графики и пр.) согласно ЕСКД называются чертежами и рисунками.

При ссылке следует писать сокращенно рис. Ссылаясь на таблицы, надо писать табл., а на страницы — стр.

Никакие сокращения слов и названий, как правило, не допускаются, за исключением общепринятых сокращений — мер (только после количественных величин), физических и математических величин.

Знаки №, %, sin,, ln и др. применять только в сопровождении цифровых или буквенных знаков. Все таблицы оформляются согласно требований ЕСКД (ГОСТ 2.105-68).

Формулы в тексте пронумеровать. Номер формулы проставляется в правом краю страницы в круглых скобках. В многострочной формуле номер формулы ставится против последней строки. Нумерацию формул рекомендуется делать по системе, аналогичной системе нумерации разделов. Ссылки на номера формул в тексте следует заключать в круглые скобки.

Ссылки на литературные источники даются указанием порядкового номера в прямоугольных скобках.

1.5 Требования к оформлению графической части проекта Все чертежи выполняются в карандаше или в машинной распечатки.

Принципиальная схема спроектированного устройства выполняется на листе формата 24 в соответствии с ЕСКД.

Перечень элементов схемы выполняется на отдельных листах.

При оформлении принципиальных схем устройства или отдельные части проектируемого радиоприемника, имеющие самостоятельные принципиальные схемы и не рассчитываемые в проекте (например, каскады УНЧ), могут быть изображены в виде прямоугольника или соответствующего графического обозначения с присвоением ему позиционного обозначения и записаны в перечне как одна позиция. При необходимости в изображающих их прямоугольниках допускается помещать структурные или функциональные схемы этих устройств, а также полностью или частично повторять их принципиальные схемы без записи элементов в перечень.

Структурная или функциональная схемы выполняются на листе формата 22.

Представление на защиту функциональной схемы более предпочтительно, так как она позволяет полнее проиллюстрировать принцип работы приемника, обладает большой информативностью по сравнению со структурной схемой и служит основным документом, по которому студентом строится доклад.

1.6 Требования, предъявляемые при защите курсового проекта Пояснительная записка и чертежи должны быть в установленные графиком сроки представлены для проверки руководителю, который в соответствии с качеством выполненных работ принимает решение о допуске к защите.

Защита проекта проводится перед комиссией в дни и часы, назначенные руководителем.

На защите студент должен в течении 6 — 8 минут четко и ясно изложить основные соображения, определившие состав схемы и характеристики приемника, выбор его элементов и конструкции. Отправным пунктом при составлении доклада является задание на проект.

Студент должен:

— знать назначение всех элементов и узлов схемы, физические основы их работы и принципы расчета;

— уметь показать взаимосвязь между величинами элементов схемы и характеристиками приемника;

— знать какие изменения претерпевает сигнал в каждом участке схемы приемника, уметь показать эти изменения на спектральных и временных диаграммах иметь представление об области применения спроектированного приемника.

В заключение должна быть подчеркнута степень соответствия показателей спроектированного приемника требованиям задания.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   …   | 17 | Книги по всем темам

Источник: http://knigi.dissers.ru/books/1/2697-1.php

Курсовая работа: Устройства преобразования и обработки информации

Курсовое проектирование каскадов главного тракта приёма радиосигналов. Афанасьев Г.Ф.

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО РЫБОЛОВСТВУ

АСТРАХАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра «Связь»

Курсовая работа

по дисциплине:

«Устройства преобразования и обработки информации»

Вариант №98

Выполнила:

ст. гр. ДИМ–41

Баркова Е.А.

Проверил:

Лихачев Е.В.

Астрахань 2010

Оглавление

1. Исходные данные 3

2.Разработка структурной схемы РПрУ. 4

3.Разработка принципиальной схемы приемника 9

3.1.Расчет входной цепи приемника АМ сигнала 9

3.2. Расчет усилителя радиочастоты (УРЧ) 11

3.3. Расчет преобразователя частоты (ПЧ) 13

Заключение 15

Список литературы. 16

1. Исходные данные

Последняя цифра студенческого билета: 8

Предпоследняя цифра студенческого билета: 9

Диапазон частот: 25600 — 26100 кГц

Тип приемника: КВ-2

Вид модуляции: АМ

Подробный расчет: ВЧ

Чувствительность EA = 40 мкВ

Избирательность по зеркальному каналу: не менее 12 дБ

Избирательность по соседнему каналу: 46 дБ

Диапазон воспроизводимых звуковых частот: не уже 125 ¸ 4000 Гц

Напряжение источника питания: 14 В

Максимальная рабочая температура: 40 °С

2. Разработка структурной схемы РПрУ

Рис. 1. Укрупненная структурная схема одноканального РПрУ

Схема содержит приемную антенну (А), радиотракт (РТ), детектор (Д), в который могут входить устройства обработки сигналов, последетекторный тракт (ПДТ) и воспроизводящее устройство (ВУ).

Радиотракт приемника служит для усиления принимаемых сигналов и обеспечения частотной избирательности с целью ослабления внеполосных помех, строится в основном по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты. Детектор предназначен для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции полезного сигнала.

Необходимый тип детектора определяется видом модуляции сигнала. При AM используется амплитудный детектор. Последетекторный тракт служит, в первую очередь, для усиления продетектированного напряжения до величины, необходимой для нормальной работы воспроизводящего устройства. Воспроизводящее устройство (ВУ) служит для воспроизведения сообщения.

Тип ВУ зависит от вида сообщения.

Составление подробной структурной схемы приемника удобно начать с выбора промежуточной частотыf ПР , который связан с выполнением целого ряда противоречивых требований.

Номинал промежуточной частоты стандартизован и для радиовещательных приемников АМ сигналов согласно ГОСТ составляет:

f ПР = 465 кГц – для приемников АМ сигналов.

Расчет полосы пропускания приемника.

Для начала рассчитаем частоту гетеродина: , где f В – верхняя частота заданного диапазона. .

Абсолютное отклонение частоты гетеродина рассчитано по формуле: , .

Полоса пропускания всего высокочастотного тракта приемника: . В случае приемников AM сигналов полоса частот ПС , занимаемая спектром сигнала равна удвоенной высшей частоте модуляции FВ , т.е. .

. Тогда, получим: .

Определим полосу пропускания радиочастотного тракта (преселектора) ПРЧ , учитывая погрешность сопряжения для КВ частот настроек контуров цепей сигнала и гетеродина: .

Найдем допустимый коэффициент шума радиотракта Ш ДОП , определяемый заданной чувствительностью приемника Е А и к возможности его обеспечения: ,

где – постоянная Больцмана;

– стандартная температура;

– полоса пропускания РТ для шумов;

– сопротивление антенны (в первом приближении);

– коэффициент различимости.

Получим: .

Для реализации заданной чувствительности реальный коэффициент шума РТ Ш, определяемый его структурой, не должен превышать допустимого значения, т.е. должно выполняться условие: .

Определим реальный коэффициент шума РТ при различных вариантах его выполнения:

Радиотракт не включает УРЧ: , где – коэффициент шума преобразователя частоты (ПЧ), – коэффициент шума усилителя промежуточной частоты (УПЧ), – коэффициент усиления по мощности ПЧ, – коэффициент передачи по мощности ВЦ. Тогда реальный коэффициент шума равен: . Так как мы получили приемлемый коэффициент шума, т.е. соответствует заданному условию, то каскад УРЧ можно не включать в структуру РТ.

При большой величине ШДОП (больше 20) условие его обеспечения не вызывает каких-либо трудностей и поэтому практически не оказывает влияния на выбор типов и параметров каскадов РТ.

Выбор типов и расчет параметров селективных цепей РТ начнем с радиочастотного тракта (преселектора), состоящего в общем случае из ВЦ и УРЧ.

Задача состоит в выборе числа и типа селективных систем преселектора (чаще всего в качестве селективных систем здесь используются одиночные контуры) и расчет их требуемой эквивалентной добротности QЭ , исходя из заданной избирательности приемника по зеркальному каналу Sезк и обеспечения требуемой полосы пропускания этого тракта ПРЧ при допустимом уровне частотных искажений или неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).

Требуемая эквивалентная добротность рассчитывается, исходя из допустимой неравномерности АЧХ в полосе пропускания QЭП , затем для заданной избирательности по зеркальному каналу QЭЗ (или наоборот). Значение выбирается так, чтобывыполнялось условие:

.

Вначале убедимся, что одного одноконтурного фильтра в преселекторе недостаточно для реализации требуемой Sезк . Для этого найдем эквивалентную добротность этого контура QЭЗ :

,

где — относительная расстройка по зеркальному каналу на верхней частоте диапазона; — частота зеркального канала. . Далее вычисляем : и подставляем в формулу эквивалентной добротности зеркального контура:

.

Так как QЭЗ оказалось больше 100, что нереализуемо, поэтому считаем, что в преселекторе используется два одинаковых одиночных контура, для которых необходимо рассчитать требуемую эквивалентную добротность.

Добротность каждого контура, исходя из общей неравномерности, определяем из выражения: , где – нижняя частота заданного диапазона (рассматривается наихудший случай), а — допустимая неравномерность АЧХ в полосе радиочастотного тракта для КВ (в разах). Тогда получим: .

Затем переходим к расчету QЭЗ , исходя из заданной SeЗК . Требуемая эквивалентная добротность каждого контура определяется по формуле:

Выбранная после расчета QЭП и QЭЗ эквивалентная добротность контуров согласно условию должна быть реализуемой. В диапазоне КВ £80. Следовательно, выбираем равной50 Дб.

Далее переходим к выбору селективных систем тракта промежуточной частоты (ТПЧ).

В радиовещательных приемниках в настоящее время для формирования требуемой полосы пропускания и хорошей избирательности по соседнему каналу широкое применение находят фильтры сосредоточенной селекции (ФСС), называемые также фильтрами сосредоточенной избирательности (ФСИ).

Перед проведением расчета следует проверить целесообразность применения ФСИ. Для этого собственную конструктивную добротность контуров ФСИ сравниваем с требуемой , необходимой для осуществления ФСИ, и выполняем условие:

,

где fпр – промежуточная частота; а П – рассчитанная ранее полоса пропускания ТПЧ. Рассчитываем :

.

Приняв конкретное значение конструктивной добротности контуров для включения ФСИ , вычислим вспомогательные величины:

— расстройку соседнего канала относительно полосы пропускания:

,

где для приемников АМ сигналов

,

обобщенное затухание ФСИ

.

Затем по графику (рис. 2) определяем ослабление соседнего канала, даваемое одним звеном ФСИ , и рассчитываем требуемое количество звеньев ФСИ, округлив N до ближайшего большего целого числа:

Рис. 2. Графики для расчета ФСИ

При и ослабление соседнего канала, даваемое одним звеном ФСИ равно 5,8 Дб. Теперь рассчитаем требуемое количество звеньев ФСИ:

.

После выбора селективных цепей переходим к предварительному расчету коэффициента усиления приемника и распределению его по трактам высокой и промежуточной частоты.

В транзисторных приемниках AM сигналов, как правило, используют диодный детектор. Для качественного детектирования АМ сигналов с малыми нелинейными искажениями, т.е.

для линейной работы диодного детектора, на его вход надо подавать уровень амплитуды сигнала порядка(принимаем 0,75 В).

Тогда необходимый общий коэффициент усиления высокочастотного тракта приемника до детектора при заданной чувствительности приемника:

Для проверки достаточности коэффициента усиления структурной схемы приемника рассчитаем ориентировочный общий коэффициент усиления как произведение коэффициентов усиления отдельных каскадов:

, где для входной цепи , для резонансного УРЧ , для преобразователя частоты , для каскодной схемы ;

,

и убедились в том, что он не меньше требуемого коэффициента усиления.

При выполнении этого условия предварительный расчет коэффициента усиления можно считать законченным.

В результате проведенного расчета получаем структурную схему проектируемого приемника (рис.3).

В большинстве случаев она содержит следующие функциональные блоки: входную цепь (ВЦ), на которую принимаемый сигнал поступает от внешней или внутренней (магнитной) антенны; усилитель радиочастоты (УРЧ); преобразователь частоты (ПЧ), в состав которого входят смеситель (См) и гетеродин (Гет) и в котором происходит преобразование принимаемой частоты сигнала в постоянную промежуточную частоту; фильтр сосредоточенной селекции (избирательности) (ФСС), реализующий требуемую полосу пропускания высокочастотного тракта и избирательность по соседнему каналу и который может включаться не только сразу после ПЧ, но и между каскадами УПЧ; усилитель промежуточной частоты (УПЧ), осуществляющий основное усиление сигнала; амплитудный детектор (АД); усилитель звуковой (низкой) частоты (УЗЧ); между АД и УЗЧ может включаться специальный каскад, согласующий выход детектора и вход отдельного УЗЧ, называемый согласующим УЗЧ (СУЗЧ).

Рис.3 Возможная структурная схема приемника AM сигналов

На выходе приемника включается акустическая система (АС), в качестве которой может быть и отдельный громкоговоритель. В приемниках АМ сигналов обязательным является применение автоматической регулировки усиления (АРУ) для поддержания примерно постоянного уровня сигнала на выходе при его изменениях на входе.

В приемнике предусматриваются ручные регулировки или органы управления (Упр) для перестройки приемника по частотному диапазону и для настройки на нужную радиостанцию, а также для изменения громкости и тембра звучания.

Совокупность функциональных блоков приемника от антенны, включая детектор, образуют так называемый линейный тракт приемника (ЛТП), и предметом проектирования является как раз проектирование линейного тракта.

После составления структурной схемы радиоприемника или параллельно с ним выбирают тип усилительных приборов.

3. Разработка принципиальной схемы приемника

Согласно варианту следует рассчитать входную цепь приемника АМ сигнала, усилитель радиочастоты (УРЧ), преобразователь частоты (ПЧ).

3.1. Расчет входной цепи приемника АМ сигнала

Схема входного контура АМ тракта приемника КВ приведена на рис. 4. Расчет входного контура и элементов связи ведется вследующем порядке. Вначале выбираем переменный конденсатор для перекрытия заданного диапазона частот.

Для настройки контура на частоту принимаемого сигнала выберем конденсатор переменной ёмкости с механическим управлением (КПЕ), так как использование варикапов может привести к росту нелинейных искажений при большом уровне помех, при этом становятся известны его минимальная и максимальная емкость (, ).[1] Определим коэффициент перекрытия диапазона: .

Рис. 4. Схема входного устройства с емкостной связью с антенной

— конструктивная добротность контура[2]

— эквивалентная добротность в диапазоне частот 6-30 МГц

Определим эквивалентную емкость схемы ВЦ, при которой выбранный элемент настройки обеспечит перекрытие диапазона:

пФ.

Находим эквивалентную емкость контура ВЦ (для диапазона КВ пФ):

пФ.

Определим один из параметров контура входного устройства — минимальную эквивалентную емкости контура:

— минимальная емкость переменного конденсатора, пФ;

— емкость катушки, для диапазона КВ выбираем пФ;

— емкость монтажа, для диапазона КВ выбираем пФ;

— среднее значение емкости подстроечного конденсатора;

пФ.

В качестве усилительного прибора первого каскада усилителя радиочастоты целесообразно выбираем полевой транзистор 2П305Б, его входная емкость равна пФ, тогда:

пФ.

Определим максимальную эквивалентную емкость:

пФ.

Вычислим индуктивность входного контура:

мкГн.

Выбираем связь антенны с контуром емкостную в режиме удлинения:

Антенна – внешняя с действующей высотой м, пФ.

Определим емкость конденсатора связи ВЦ:

,

где — коэффициенты, характеризующие возможные отклонения емкости, индуктивности и сопротивления от средних значений ().

нФ.

Коэффициент передачи входной цепи с антенной равен:

3.2. Расчет усилителя радиочастоты (УРЧ)

В диапазоне КВ наибольшее распространение получили транзисторные схемы, которые позволяют получить наибольшее усиление и уменьшить коэффициент шума приемника.Рассмотрим схему УРЧ на биполярном транзисторе с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 5).

Рис. 1. Схема резонансного УРЧ с электронной перестройкой

Одним из подходящих транзисторов является КТ-315A. Его справочные данные:[3]

СтруктураUкэUэбPPmaxTfh21
n-p-n25 В6 В100 мА50 мА100 мВт150 мВт100 °С250 МГЦ250

Расчет УРЧ производится после расчета схемы питания и стабилизации. Так как параметры используемых транзисторов известны, то расчет сводится к определению коэффициентов включения и элементов связи транзистора с контуром и нахождению коэффициента усиления.

Рассчитаем коэффициенты включения транзистора в контур УРЧ и следующего транзистора по формулам:

, ,

где — эквивалентное затухание контура УРЧ, которое известно из предварительного расчета, ;

— собственное конструктивное затухание контура УРЧ, ;

— характеристическое сопротивление контура УРЧ, Ом;

— выходное сопротивление транзистора УРЧ, Ом;

— входное сопротивление транзистора смесителя преобразователя частоты, Ом.

Тогда коэффициенты включения транзисторов в контур УРЧ и равны:

Найдем резонансный коэффициент усиления УРЧ:

где — крутизна транзистора на рабочей частоте;

— эквивалентное резонансное сопротивление контура УРЧ.

Для расчета используем следующую формулу:

Ом.

Тогда коэффициент усиления УРЧ равен:

.

После расчета коэффициента усиления проверим каскад УРЧ на устойчивость. Для этого сравним полученный коэффициент усиления каскада с устойчивым коэффициентом усиления . Должно выполняться условие: .

Вычислим устойчивый коэффициент усиления:

,

где — коэффициент запаса устойчивости;

— рабочая частота (обычно устойчивость проверяется на верхней частоте диапазона и поэтому );

— проходная емкость транзистора, например, для схемы с общим эмиттером это емкость между электродами коллектор — база.

;

Условие устойчивости выполняется.

3.3. Расчет преобразователя частоты (ПЧ)

В последнее время все большее распространение получают преобразователи частоты на полевых транзисторах благодаря некоторым преимуществам перед биполярными транзисторами: более высокое входное и выходное сопротивление, более низкий коэффициент шума, меньше различных нелинейных явлений и искажений приемника и т.д. Преобразователи частоты на полевых транзисторах наиболее часто строятся по схеме с общим истоком для сигнала, т.е. с подачей напряжения сигнала на затвор, а напряжения гетеродина на исток полевого транзистора.

Рис. 6. Схема преобразователя частоты на полевом транзисторе

Расчет преобразователя частоты сводится:

— к выбору рабочей точки, т.е. к выбору режима транзистора смесителя по постоянному

току,

— к определению коэффициента усиления преобразователя,

— к выбору и расчету элементов связи преобразователя частоты с входными и выходными

цепями;

— к определению амплитуды напряжения гетеродина, подводимого к смесителю.

Рекомендуемыми типами полевых транзисторов для применения в курсовой работе являются КП305, 2П303, КП306, КП307, КП350, 2П350 и др.

Справочные данные по транзистору КП305Д:[4]

СзиСзсСсиRзиRзсRсиUзи.отсS
5 пФ0,8 пФ6 пФ1010 Ом50 Ом105 Ом50 Ом3 В12 мА/В

Рассчитаем параметры транзистора:

Ф

; Ф

Ф

Расчет преобразователя частоты целесообразно начать с выбора рабочей точки транзистора смесителя (найдено из проходной характеристики): Iр.т. = 3 мА.

При этом напряжение смещения, определяющее рабочую точку, можно принять равным . Учитывая, что преобразователи частоты работают при малых уровнях сигнала (), можно считать, что амплитуду напряжения гетеродина надо выбирать такой величины, чтобы она не превышала напряжения смещения, т.е. В.

Рассчитаем оставшиеся элементы схемы.

Примем R1 = 250 кОм, R3 = 450 кОм, R2 рассчитаем как Ом.

Рассчитаем емкости C1 и C2 :

,

Заключение

В данном курсовом проекте разработана и обоснована структурная схема; спроектированы и рассчитаны элементы принципиальной схемы радиовещательного приемника частотно-модулированных сигналов диапазона СВ.

Подробный расчет производился частично в соответствии с вариантом. Спроектированная схема приемника удовлетворяет требованиям, приведенным в задании. Подробный расчет коснулся входной цепи (ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), а также преобразователя частоты (ПЧ).

Входная цепь для диапазона АМ сигнала представляет собой схему входного контура с магнитной антенной и трансформаторной связью с первым усилительным прибором; рассчитаны параметры схемы: индуктивность входного контура , индуктивность контурной катушки, где использован ферритовый стержень марки 400НН, величину собственной конструктивной добротности антенной катушки и контура, резонансный коэффициент передачи входной одноконтурной цепи с ферритовой антенной.

Усилитель радиочастоты рассчитан с помощью схемы резонансного УРЧ с электронной перестройкой (с общим эмиттером), так как она обеспечивает наибольшее усиление полезного сигнала.

Взяв параметры используемого биполярного транзистора — КТ-306A, рассчитаны коэффициенты включения и элементы связи транзистора с контуром, коэффициент усиления; проверена схема на устойчивость(сравнение резонансного коэффициента усиления с устойчивым коэффициентом усиления).

Расчет преобразователя частоты проводился с помощью схемы на полевом транзисторе (используемый полевой транзистор-2П303); в результате выбрана рабочая точка (т.е.

выбран режим транзистора смесителя по постоянному току), определён коэффициент усиления преобразователя, выбран и рассчитан элемент связи преобразователя частоты с входными и выходными цепями, определена амплитуда напряжения гетеродина, подводимого к смесителю.

Список литературы

1. Устройства преобразования и обработки информации в системах подвижной связи. Задания на курсовой проект и методические указания по выполнению для студентов очной формы обучения. – 2009.

2. Головин О.В. Радиоприемные устройства. — М.: Высшая школа, 1987.

3. Горшелев В.Д. и др. Основы проектирования радиоприемников. — Л.: Энергия, 1977.

4. Калихман С.Г., Левин Я.М. Радиоприемники на полупроводниковых приборах. Теория и расчет. — М.: Связь, 1979.

5. Калихман С.Г., Шехтмая Б.И. Цифровая схемотехника врадиовещательных приемниках. — М.: Радио и связь, 1988.

6. Кононович Л.М. Современный радиовещательный приемник. — М.: Радио и связь, 1986.

7. Проектирование радиоприемных устройств / Под ред. А.П. Сиверcа. — М.: Советское радио, 1976.

8. Радиоприемные устройства / Под ред. Л.Г. Барулина. — М.: Радио и связь, 1984.

9. Головин О.В. Радиоприемные устройства. – М.: Высшая школа, 1997.

10. Бобров Н. В. Расчет радиоприемников. – М., Радио и связь, 1981 – с. 120

11. Резисторы. Справочник. Под ред. И.И. Четвертакова и В.М. Терехова. – М.: Радио и связь, 1991.

12. Конденсаторы. Справочник. Под ред. И.И. Четвертакова и М.Н. Дьяконова. – М.: Радио и связь, 1993.

[1] http://www.radiosait.ru/page_499.html, Афанасьев Г.Ф. Курсовое проектирование каскадов главного тракта приёма радиосигналов: Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2006.

[2] Сиверс А.П. Проектирование радиоприемных устройств. Учебное пособие для вузов. — М., «Сов. радио», 1976. — с.193

[3] http://cxem.net/sprav/sprav62-4.php

[4] http://cxem.net/sprav/sprav62-4.php

[5] Бобров Н. В. Расчет радиоприемников. – М., Радио и связь, 1981 с.120

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-378760.html

Biz-books
Добавить комментарий